科學家利用水熊蟲基因,助細胞減少X光損害

科學家利用水熊蟲基因,助細胞減少X光損害
Photo Credit: Eden, Janine and Jim, CC BY 2.0

我們想讓你知道的是

一群日本科學家發現,能抵受多種極端環境的水熊蟲,有一種基因可以製作出蛋白質保護細胞的DNA減少受X光損害。

號稱「地表最強生物」的水熊蟲或稱緩步動物門(Tardigrade),是一類小型動物,身長半毫米,能夠抵受極端低溫(接近絕對零度的-272°C)、高溫(150°C)、高壓(比深海要高6倍的壓力)、對人而言致命的游離輻射甚至可以在缺水、真空的狀態下生存。

水熊蟲強大的生存能力令人驚嘆,然而科學家一直不太清楚,為何在對絕大多數動物而言致命的環境中,牠們仍然能夠存活下來——特別是其生存機制。

水熊基因有助保護DNA

今個星期二在科學期刊《自然通訊》發表的論文提到,一群日本科學家在水熊蟲身上找到一種基因,所產生蛋白質能夠保護細胞中的DNA減少受X光破壞。在實驗中,研究人員更把這種能力轉移到人類細胞上。

研究人員希望找出水熊蟲免受極端環境傷害的機制,因此他們首先為其中一種忍受力特別強的水熊蟲(Ramazzottius varieornatus)作基因定序。作者之一的國枝武和表示,把水熊蟲的基因組插入靈長類的細胞內,會較容易進行研究,因此他們操縱了一些培養出來的人類細胞來檢視,發現了一種他們稱為Dsup的蛋白質。

實驗中,他們讓細胞接受X光照射,並發現表現含Dsup的細胞中,其DNA的損害相對少約4成。研究人員的實驗亦顯示,他們發現減少的DNA損害是在DNA復修之前,因此源自有關蛋白質抑制DNA斷裂,多於促發其復修。

未來或有更多用途

論文作者橋本拓磨表示︰「以往復修DNA的份子被認為對耐受輻射非常重要,與之相反的是,Dsup減低了對DNA的傷害。」

未有參與是次研究、專門研究水熊蟲的瑞典Kristianstad大學的演化生態學家Ingemar Jönsson表示︰「保護及復修DNA的能力是所有細胞的基本元件,也對很多人類疾病如癌症及老化中非常重要。」正因如此,他認為這篇論文的發現醫學上非常有趣,或能令人類細胞抵受更多極端環境,甚至有一天能讓接受放射治療的人得益。

國枝武和亦指,他們的發現在未來也許可以為核設施的工人提供保護,又或者在極端環境中耕種——例如火星上。

將有更多類似發現

曾為另一種水熊蟲作基因定序的北卡羅萊納州大學教堂山分校的生物學家Bob Goldstein認為,這個研究聰明及令人興奮,他又認同論文作者預計未來將會有更多類似發現。

Goldstein表示,水熊蟲能抵受多種不同的極端環境,這代表牠們有不同方法去保護自己︰「我們在探索水熊蟲基因組的寶藏上,只是剛剛開始。」

此外,去年一項基因定序結果指水熊蟲有17.5%外界基因,受到其他科學家質疑及反駁。此項研究則發現只有少於1.2%,據國枝武和的說法,這數字在動物界沒有甚麼特別。

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