科学家们研究了一种神秘的生物——水熊虫(tardigrades),可能找到了一种新的工具来延缓人类的衰老过程。水熊虫有时被称为水熊,这种几乎微小到看不见的八足动物可以生存于大多数生命形式无法忍受的环境中。这是因为它们体内有一种特殊的蛋白质,这些蛋白质会在细胞内形成凝胶,减缓生命过程,减少细胞损伤,而这种凝胶可能是抗衰老的灵丹妙药。
一个国际研究团队在实验室中将水熊虫的蛋白质引入人类细胞,发现这些细胞也变慢并进入了类似休眠的状态,就像那些“不可摧毁”的生物一样。这一新发现为将人类细胞或组织置于一种类似水熊虫在压力下进入的停滞状态提供了线索。
科学家们以前认为水熊虫进入生物停滞状态要归功于一种叫做海藻糖的糖,水熊虫和其他耐脱水微生物可以产生这种糖。但最近的研究发现,这并不是全部。虽然海藻糖确实可以保护某些敏感的生物材料,但似乎CAHS蛋白质负责减缓一切并使水熊虫的时间暂停。在生物停滞状态下,水熊虫体内的液体变成凝胶,分子活动减缓,进入“tun”状态。先前的研究表明,随着水熊虫开始进入生物停滞状态,其体内会产生越来越多的CAHS蛋白质。而CAHS蛋白质越多,动物内部就越凝胶化。
在新的研究中,将CAHS蛋白质引入人类细胞也使它们变慢并凝胶化。“令人惊讶的是,当我们把这些蛋白质引入人类细胞时,它们会形成凝胶并减缓新陈代谢,就像在水熊虫体内一样,”怀俄明大学的高级研究员Silvia Sanchez-Martinez说。“此外,就像水熊虫一样,当你把含有这些蛋白质的人类细胞放入生物停滞状态时,它们对压力的抵抗力更强,赋予了人类细胞一些水熊虫的能力。”Sanchez-Martinez说。
更重要的是,这一过程是可以逆转的,就像水熊虫从生物停滞状态中恢复一样。“当压力解除时,水熊虫的凝胶会溶解,人类细胞也会恢复正常的代谢,”该研究的主要作者、怀俄明大学分子生物学助理教授Thomas Boothby说。这些结果不仅揭示了水熊虫如何培养出如此超凡的压力耐受性,Boothby、Sanchez-Martinez及其合著者还写道:“我们的发现为追求围绕诱导细胞甚至整个生物体生物停滞的技术提供了途径,以延缓衰老并增强储存和稳定性。”
该研究发表在《蛋白质科学》杂志上。
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