緩步動(dòng)物有一個(gè)遺傳秘密，它可以增強(qiáng)人類的復(fù)原力

一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)來自地球上最堅(jiān)韌的動(dòng)物正在激發(fā)突破性療法癌癥和心血管疾病。

緩步動(dòng)物，通常被稱為水熊或苔蘚仔豬，是一種微小的生物，可以幾乎任何事情都能生存下來：沸騰的熱量、凍冷的和壓碎的壓力。事實(shí)上，緩步動(dòng)物是唯一已知的動(dòng)物在外太空生存.

它們還可以承受輻射水平高出 2,000 倍比人體細(xì)胞可以耐受的。自然，科學(xué)家們?cè)缇拖胫溃核麄兪窃趺醋龅降模?/p>

相關(guān)：新的緩步動(dòng)物發(fā)現(xiàn)揭示了抗輻射性的秘密

2016 年，研究人員發(fā)現(xiàn)了緩步動(dòng)物的秘密之一：一種基因的序列與自然界中已知存在的任何其他基因都不同，該基因產(chǎn)生了一種僅在緩步動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)。

當(dāng)他們將這種蛋白質(zhì)引入人體細(xì)胞時(shí)，這些細(xì)胞也變得更耐輻射。該蛋白質(zhì)被命名為損傷抑制器或 Dsup，因?yàn)樗兄诒Ｗo(hù) DNA（生命的藍(lán)圖）免受損害。

從那時(shí)起，世界各地的研究人員一直在試圖弄清楚 Dsup 的確切工作原理。作為研究 Dsup 的生物化學(xué)家，我的目標(biāo)是揭示這種蛋白質(zhì)的功能，并有朝一日利用這些見解來設(shè)計(jì)保護(hù)人體細(xì)胞免受 DNA 損傷的新療法。

Dsup 如何保護(hù)緩步動(dòng)物 DNA

科學(xué)家們對(duì) Dsup 保護(hù) DNA 免受輻射的卓越能力提出了幾種解釋。然而，這些模型具有不同程度的實(shí)驗(yàn)支持，并且沒有單一的解釋獲得該領(lǐng)域的廣泛共識(shí)。

在我最近的工作中，我發(fā)現(xiàn)Dsup 與 DNA 相互作用強(qiáng)烈.它緊緊地粘附在 DNA 上——不僅在分子的一個(gè)點(diǎn)，而且沿著整個(gè)分子。Dsup 沒有固定的形狀。

相反，它的行為更像是水中的意大利面條，不斷移動(dòng)、彎曲并采用許多不同的形狀。當(dāng)它與 DNA 結(jié)合時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致股線稍微松開，就像拉鏈松開一樣。這種溫和的展開可能會(huì)使 DNA 在暴露于輻射時(shí)不易受到損傷。

一些科學(xué)家反而認(rèn)為 Dsup 就像一個(gè)盾牌。在這個(gè)模型中，Dsup 涂層和物理阻擋輻射來自引人注目的 DNA。其他人則認(rèn)為增強(qiáng)細(xì)胞的修復(fù)機(jī)制，在損壞造成有害影響之前修復(fù)損壞。

事實(shí)上，其中許多模型可能同時(shí)成立。自 Dsup 以來防止多種類型的輻射——以及輻射損傷產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)品——這種神秘的蛋白質(zhì)很可能具有多種功能。

了解 Dsup 有朝一日可以幫助人們更好地保護(hù)自己的細(xì)胞——為人類健康帶來緩步動(dòng)物非凡的恢復(fù)力。

使用 Dsup 推進(jìn)醫(yī)學(xué)發(fā)展

科學(xué)家們正在探索 Dsup 是否可以用于醫(yī)學(xué)，特別是在 DNA 損傷起主要作用的疾病中。

由于幾乎所有癌癥都涉及 DNA 損傷，一些研究人員認(rèn)為 Dsup（或受其啟發(fā)的治療方法）有朝一日可以幫助防止細(xì)胞癌變。也可能在癌癥治療期間保護(hù)健康組織例如放療或化療，它們通過破壞 DNA 起作用，但在此過程中通常會(huì)傷害健康細(xì)胞。

Dsup 在人類健康方面的潛力要大得多。例如，在心臟病發(fā)作或中風(fēng)期間，器官組織會(huì)出現(xiàn)氧化應(yīng)激– 導(dǎo)致廣泛 DNA 損傷的化學(xué)反應(yīng)。

這種氧化應(yīng)激可以疾病嚴(yán)重程度惡化以及心血管疾病患者的長(zhǎng)期結(jié)果。如果 Dsup 能夠在這些壓力事件中保護(hù) DNA，它也許能夠減少它們?cè)斐傻募?xì)胞損傷.

早期的動(dòng)物研究已經(jīng)顯示出有希望的結(jié)果，表明哺乳動(dòng)物可以產(chǎn)生 Dsup，從而產(chǎn)生類似的效果。在一項(xiàng)研究中，科學(xué)家們使用注射 mRNA– 類似于背后的技術(shù)新冠肺炎 （COVID-19）mRNA 疫苗 – 傳遞遺傳指令以在小鼠中產(chǎn)生 Dsup。

當(dāng)小鼠后來暴露在高劑量的輻射下時(shí)，那些產(chǎn)生 Dsup 的小鼠的 DNA 損傷遠(yuǎn)小于未經(jīng)治療的小鼠，這表明對(duì)生物體具有真正的保護(hù)能力。

農(nóng)業(yè)、航天等領(lǐng)域的 Dsup

除了醫(yī)學(xué)之外，Dsup 還可以在農(nóng)業(yè)、太空探索甚至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面產(chǎn)生影響。

當(dāng)研究人員工程大米和煙草植物為了生產(chǎn) Dsup，這些植物變得更耐輻射——這是 Dsup 減輕作物損害潛力的一個(gè)令人興奮的跡象。

在空間生物學(xué)中，Dsup 可以幫助宇航員承受強(qiáng)烈的宇宙輻射這限制了長(zhǎng)期任務(wù)。

在未來主義的轉(zhuǎn)折中，一些科學(xué)家正在研究緩步動(dòng)物這樣的生物是如何出現(xiàn)的用于超穩(wěn)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ).當(dāng)前的數(shù)字媒體容易受到高溫或高輻射等環(huán)境條件的損壞。

數(shù)字媒體可以轉(zhuǎn)換為 DNA 序列，并基因工程改造到緩步動(dòng)物基因組中。然后，Dsup 可以幫助保護(hù)數(shù)據(jù)免受極端條件的影響。

Dsup 的下一步是什么？

自近十年前發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)界一直對(duì) Dsup 可能實(shí)現(xiàn)的潛在技術(shù)進(jìn)步感到興奮。

然而，仍需要進(jìn)行大量研究才能完全了解這種神秘蛋白質(zhì)在生物體中的確切作用。世界各地的幾個(gè)科學(xué)團(tuán)體正在積極研究這種蛋白質(zhì)的獨(dú)特特性.

盡管前面還有工作要做，但 Dsup 的故事展示了科學(xué)家如何從緩步動(dòng)物等微小動(dòng)物身上吸取教訓(xùn)。通過研究這些極具彈性的生物的分子奧秘，研究人員正在創(chuàng)造突破性的工具來對(duì)抗人類疾病和推進(jìn)生物技術(shù)。

泰勒·伍德沃德， 研究生研究助理，愛荷華大學(xué)

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