水熊基因研究发现抗辐射分子

时间:2016-09-21 10:17:35
频道:生命科学
作者:孙学军

水熊基因研究发现抗辐射分子, 东京大学分子生物学家Takekazu Kunieda等最近研究发现,水熊体内有一种能耐受x射线的蛋白质,这种蛋白质或许能开发成为人类抗辐射药物。研究论文近日发表在《自然通讯》。

 东京大学分子生物学家Takekazu Kunieda等最近研究发现,水熊体内有一种能耐受x射线的蛋白质,这种蛋白质或许能开发成为人类抗辐射药物。研究论文近日发表在《自然通讯》。Kunieda说,耐受X线是这种动物适应严重脱水环境的结果。严重脱水能对生物分子造成严重破坏,甚至能像x射线一样打破DNA。


水熊也称水熊虫,是缓步动物门生物的俗称,有记录的约有900余种。水熊体型极小,必须用显微镜才能看清,身体表层覆盖着一层水膜,用于避免身体干燥,可呼吸水膜中的氧气。水熊主要生活在淡水的沉渣、潮湿土壤以及苔藓植物的水膜中,少数种类生活在海水的潮间带,靠尖锐的吸针吸食动植物细胞里的汁液为生。最大特点是它从卵里生出来就已成年,无童年时期,体细胞数量终生不变。水熊是地球上生命力最强的生物,可在没有防护条件下在完全干燥的外太空生存,在喜马拉雅山脉和数千米深海都能生存。

缓步动物具有类似冬眠的隐生状态。活跃状态缓步动物身体需要一层水膜包围。外部环境状态的改变能促进缓步动物进入隐生状态,外部环境变化包括失水、低温、饥饿、缺氧等。进入隐生状态后,缓步动物的代谢、生长发育、生殖和衰老都会暂时下降或停止,以此来抵御极端环境,例如:冷、热、干燥、化学物质和放射性的增加。

为了弄清楚水熊如何耐受这种极端恶劣环境,Kunieda等对Ramazzottius varieornatus水熊基因组进行序列测定,这种类型对极端环境的耐受力特别强。

把水熊基因插入到哺乳动物细胞是非常成熟的技术,研究人员将不同的基因片段插入到人类细胞,让这种细胞能产生水熊结构,以决定那些部分能帮助这种动物耐受恶劣环境。Kunieda等发现,水熊蛋白(amage suppressor,Dsup)帮助细胞DNA对抗放射线和脱水的破坏。这种蛋白能将人类细胞X线诱导的损伤大约减少40%。

研究认为,Dsup能直接抑制DNA分子断裂,而不是促进DNA的修复过程,这和其他具有辐射耐受能力的动物,如睡摇蚊和轮虫类似。一些耐干燥动物体内的海藻糖被认为是生物大分子脱水保护剂,Dsup则是水熊体内的DNA保护剂。不过这一发现并不能排除水熊也具有更强大的DNA损伤修复能。

水熊

水熊研究专家,瑞典克里斯蒂安斯塔德大学进化生态学家IngemarJönsson说,DNA损伤修复是所有细胞的基本功能,DNA损伤修复功能紊乱也是癌症和衰老等许多疾病的原因。最新这一研究一定会受到医学领域的极大关注。因为这提供了帮助人类细胞提高耐受应激能力的一种策略,将来或许对放射损伤防护、癌症和衰老等领域的研究提供帮助。

Kunieda说,这些发现未来可能对核电站工人辐射防护有帮助,也有可能对人类探索和适应外太空环境有价值。

北卡大学生物学家Bob Goldstein曾经对另外一种水熊基因组序列进行分析。他认为这一研究让人激动,也非常聪明。这是第一次发现这种分子,将来应该会有更多类似发现。水熊能对多种恶劣环境产生耐受,应对不同极端环境应该有不同的方式。Jönsson也认为这只是一个开端,水熊基因组是一个宝藏。

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