期刊導航
緩步動物有一個遺傳秘密，它可以增強人類的復原力
一個新發現的蛋白質來自地球上最堅韌的動物正在激發突破性療法癌癥和心血管疾病。
緩步動物，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。事實上，緩步動物是唯一已知的動物在外太空生存.
它們還可以承受輻射水平高出 2,000 倍比人體細胞可以耐受的。自然，科學家們早就想知道：他們是怎么做到的？
2016 年，研究人員發現了緩步動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，該基因產生了一種僅在緩步動物中發現的蛋白質。
當他們將這種蛋白質引入人體細胞時，這些細胞也變得更耐輻射。該蛋白質被命名為損傷抑制器或 Dsup，因為它有助于保護 DNA（生命的藍圖）免受損害。
從那時起，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 的生物化學家，我的目標是揭示這種蛋白質的功能，并有朝一日利用這些見解來設計保護人體細胞免受 DNA 損傷的新療法。
Dsup 如何保護緩步動物 DNA
科學家們對 Dsup 保護 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驗支持，并且沒有單一的解釋獲得該領域的廣泛共識。
在我最近的工作中，我發現Dsup 與 DNA 相互作用強烈.它緊緊地粘附在 DNA 上——不僅在分子的一個點，而且沿著整個分子。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、彎曲并采用許多不同的形狀。當它與 DNA 結合時，它會導致股線稍微松開，就像拉鏈松開一樣。這種溫和的展開可能會使 DNA 在暴露于輻射時不易受到損傷。
一些科學家反而認為 Dsup 就像一個盾牌。在這個模型中，Dsup 涂層和物理阻擋輻射來自引人注目的 DNA。其他人則認為增強細胞的修復機制，在損壞造成有害影響之前修復損壞。
事實上，其中許多模型可能同時成立。自 Dsup 以來防止多種類型的輻射——以及輻射損傷產生的有毒副產品——這種神秘的蛋白質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自己的細胞——為人類健康帶來緩步動物非凡的恢復力。
使用 Dsup 推進醫學發展
科學家們正在探索 Dsup 是否可以用于醫學，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，一些研究人員認為 Dsup（或受其啟發的治療方法）有朝一日可以幫助防止細胞癌變。也可能在癌癥治療期間保護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傷害健康細胞。
Dsup 在人類健康方面的潛力要大得多。例如，在心臟病發作或中風期間，器官組織會出現氧化應激– 導致廣泛 DNA 損傷的化學反應。
這種氧化應激可以疾病嚴重程度惡化以及心血管疾病患者的長期結果。如果 Dsup 能夠在這些壓力事件中保護 DNA，它也許能夠減少它們造成的細胞損傷.
早期的動物研究已經顯示出有希望的結果，表明哺乳動物可以產生 Dsup，從而產生類似的效果。在一項研究中，科學家們使用注射 mRNA– 類似于背后的技術新冠肺炎 （COVID-19）mRNA 疫苗 – 傳遞遺傳指令以在小鼠中產生 Dsup。
當小鼠后來暴露在高劑量的輻射下時，那些產生 Dsup 的小鼠的 DNA 損傷遠小于未經治療的小鼠，這表明對生物體具有真正的保護能力。
農業、航天等領域的 Dsup
除了醫學之外，Dsup 還可以在農業、太空探索甚至數據存儲方面產生影響。
當研究人員工程大米和煙草植物為了生產 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令人興奮的跡象。
在空間生物學中，Dsup 可以幫助宇航員承受強烈的宇宙輻射這限制了長期任務。
在未來主義的轉折中，一些科學家正在研究緩步動物這樣的生物是如何出現的用于超穩定數據存儲.當前的數字媒體容易受到高溫或高輻射等環境條件的損壞。
數字媒體可以轉換為 DNA 序列，并基因工程改造到緩步動物基因組中。然后，Dsup 可以幫助保護數據免受極端條件的影響。
Dsup 的下一步是什么？
自近十年前發現以來，科學界一直對 Dsup 可能實現的潛在技術進步感到興奮。
然而，仍需要進行大量研究才能完全了解這種神秘蛋白質在生物體中的確切作用。世界各地的幾個科學團體正在積極研究這種蛋白質的獨特特性.
盡管前面還有工作要做，但 Dsup 的故事展示了科學家如何從緩步動物等微小動物身上吸取教訓。通過研究這些極具彈性的生物的分子奧秘，研究人員正在創造突破性的工具來對抗人類疾病和推進生物技術。
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