水熊基因研究發現抗輻射分子

作者：孫學軍

來源：科學網

水熊也稱水熊蟲，是緩步動物門生物的俗稱，有記錄的約有900餘種。水熊體型極小，必須用顯微鏡才能看清，身體表層覆蓋著一層水膜，用於避免身體乾燥，可呼吸水膜中的氧氣。水熊主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中，少數種類生活在海水的潮間帶，靠尖銳的吸針吸食動植物細胞里的汁液為生。最大特點是它從卵里生出來就已成年，無童年時期，體細胞數量終生不變。水熊是地球上生命力最強的生物，可在沒有防護條件下在完全乾燥的外太空生存，在喜馬拉雅山脈和數千米深海都能生存。

緩步動物具有類似冬眠的隱生狀態。活躍狀態緩步動物身體需要一層水膜包圍。外部環境狀態的改變能促進緩步動物進入隱生狀態，外部環境變化包括失水、低溫、飢餓、缺氧等。進入隱生狀態後，緩步動物的代謝、生長發育、生殖和衰老都會暫時下降或停止，以此來抵禦極端環境，例如：冷、熱、乾燥、化學物質和放射性的增加。

為了弄清楚水熊如何耐受這種極端惡劣環境，Kunieda等對Ramazzottius varieornatus水熊基因組進行序列測定，這種類型對極端環境的耐受力特彆強。

把水熊基因插入到哺乳動物細胞是非常成熟的技術，研究人員將不同的基因片段插入到人類細胞，讓這種細胞能產生水熊結構，以決定那些部分能幫助這種動物耐受惡劣環境。Kunieda等發現，水熊蛋白（amage suppressor，Dsup）幫助細胞DNA對抗放射線和脫水的破壞。這種蛋白能將人類細胞X線誘導的損傷大約減少40%。

研究認為，Dsup能直接抑制DNA分子斷裂，而不是促進DNA的修復過程，這和其他具有輻射耐受能力的動物，如睡搖蚊和輪蟲類似。一些耐乾燥動物體內的海藻糖被認為是生物大分子脫水保護劑，Dsup則是水熊體內的DNA保護劑。不過這一發現並不能排除水熊也具有更強大的DNA損傷修復能。

水熊研究專家，瑞典克里斯蒂安斯塔德大學進化生態學家IngemarJ?nsson說，DNA損傷修復是所有細胞的基本功能，DNA損傷修復功能紊亂也是癌症和衰老等許多疾病的原因。最新這一研究一定會受到醫學領域的極大關注。因為這提供了幫助人類細胞提高耐受應激能力的一種策略，將來或許對放射損傷防護、癌症和衰老等領域的研究提供幫助。

Kunieda說，這些發現未來可能對核電站工人輻射防護有幫助，也有可能對人類探索和適應外太空環境有價值。

北卡大學生物學家Bob Goldstein曾經對另外一種水熊基因組序列進行分析。他認為這一研究讓人激動，也非常聰明。這是第一次發現這種分子，將來應該會有更多類似發現。水熊能對多種惡劣環境產生耐受，應對不同極端環境應該有不同的方式。J?nsson也認為這只是一個開端，水熊基因組是一個寶藏。

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