科学家将缓步动物蛋白质植入人体细胞,这是为什么?

知新了了 2024-03-29 17:21:58

冷冻它们,加热它们,把它们炸到空地上;这些被称为缓步动物的顽强生物,拥有与地球上任何其他生物不同的生存技能,它们只会回来寻找更多。

虽然很明显,它们承受压力的能力,在一定程度上是因为它们有能力将体内变成凝胶,但这种代谢保存行为背后的机制还不清楚。

怀俄明大学的研究人员领导的一项新研究发现,在人类细胞中表达关键的缓步动物蛋白质会减缓新陈代谢,这为这些几乎坚不可摧的无脊椎动物如何在最极端的条件下生存提供了关键的见解。

该团队专注于一种名为“CAHS D”的特殊蛋白质,已知它可以防止极度干燥。通过各种方法,研究人员展示了CAHS D在压力下如何转化为凝胶状状态,保持分子保护并防止干燥。

研究人员在他们发表的论文中写道:“这项研究提供了对缓步动物和其他潜在的耐干燥生物,如何利用生物分子凝结在干燥中生存的见解。”

“除了抗逆性,我们的发现还为追求以诱导细胞,甚至整个生物体的生物停滞为中心的技术提供了一条途径,以减缓衰老,增强储存和稳定性。”

缓步动物已经证明,它们可以在对人类致命的高温、低温和高水平辐射中生存,也可以在长时间没有水的环境中生存 —— 水通常是生命所必需的。它们甚至可以在太空中生存。

先前的研究,已经揭示了水熊虫在数亿年的时间里积累下来的许多令人印象深刻的生存技巧。从本质上讲,在CAHS D的帮助下,它们非常擅长减缓生命的进程,这对人类细胞也很有用。

怀俄明大学的分子生物学家西尔维娅·桑切斯-马丁内斯(Silvia Sanchez-Martinez)说:“令人惊讶的是,当我们将这些蛋白质引入人体细胞时,它们会凝结并减缓新陈代谢,就像缓步动物一样。”

“当你把含有这些蛋白质的人类细胞置于生物停滞状态时,它们对压力的抵抗力会增强,从而赋予人类细胞一些缓步动物的能力。”

在某种程度上,我们也许能够弄清楚,如何将这种惊人的缓步动物的恢复能力传递给我们自己的细胞和组织,从而有可能减缓生物衰老,并有助于在低温下安全储存细胞至关重要的治疗,比如器官移植。

要利用这种能力的转移,还需要进行大量的进一步研究,研究已经在进行中,其中一些研究是关于缓步蛋白质,是否能稳定用于治疗遗传疾病的重要血液制品。在一些领域,早期的迹象是有希望的,包括当环境压力存在时,蛋白质被激活的方式,以及当环境压力不存在时,蛋白质的失活方式。

怀俄明大学的分子生物学家托马斯·布斯比(Thomas Boothby)说:“当压力减轻时,缓步动物的凝胶就会溶解,人类细胞就会恢复正常的新陈代谢。”

这项研究发表在《蛋白质科学》杂志上。

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