Tardigrades使用独特的蛋白质来保护自己免受干燥

Tardigrades是一种微型动物，也被称为水熊和苔藓仔猪，由于它们具有类似Muppet的外观和能够在极端环境中生存的能够摧毁大多数其他生物的能力，已经吸引了科学家近250年的想象力。其中一项技能是能够忍受干燥长达十年或更长时间。在3月16日的“ 分子细胞”杂志上，一组科学家报告说，这种生存的诀窍是由于一组独特的蛋白质被称为缓慢移植的固有无序蛋白质(TDPs)。

“从我们的研究大外卖是节肢动物进化基因的需求，使他们能够干燥生存了，”托马斯·布思，生命科学研究基金会博士后研究员在北卡罗莱纳州教堂山大学和研究的第一作者。“此外，这些基因编码的蛋白质可用于保护其他生物材料，如细菌，酵母和某些酶 - 免于干燥。”

很长一段时间，人们认为一种名为“胶原蛋白”的糖使缓解剂具有耐受干燥的能力。Trehelose存在于许多其他可以在干燥中存活的生物中，包括酵母，盐水虾和一些线虫。但是，对于缓慢移位的生化研究已经发现低水平的海藻糖或根本没有，并且测序没有揭示制造这种糖所需的酶的基因。

“问题一直是，'如果缓和的人不依靠海藻糖来生存干燥，他们会用什么呢?'”布斯比说。他和他的团队开始探索他们是如何做到的。

该研究的第一步是研究哪些基因在各种条件下都具有活性：无应激，干燥和冷冻。研究人员发现，当动物开始变干时，基因会被上调并高水平表达。这些基因编码的蛋白质TDP属于一类称为内在无序蛋白质(IDPs)的蛋白质。与大多数蛋白质不同，IDP没有固定的三维结构。

在他们发现TDP基因在一种缓和动物的干燥期间以高水平表达后，研究小组观察了另外两个物种并找到了相同的基因。一个基因一直打开的物种，能够比其他物种更快地存活干燥。“我们认为它可以做到这一点，因为它已经有很多这些蛋白质，并且不需要时间来制造它们，”Boothby说。

为了验证这些TDP是什么赋予了缓解他们独特的能力，研究人员将编码它们的基因放入酵母和细菌中，并证实TDP可以保护这些其他生物。

Trehelose通过在干燥时形成玻璃状固体而不是晶体，帮助其他生物干燥。Boothby和他的同事发现，TDF形成类似玻璃状的固体，并表明当TDP的玻璃状被破坏时，它与其保护能力的丧失相关。

Boothby说，TDP具有许多潜在用途，包括保护作物免受干旱和保护通常需要冷藏的药物。“能够在干燥状态下稳定敏感药物对我个人来说非常重要，”他说。“我在非洲长大，偏远地区缺乏制冷是一个巨大的问题。这些现实世界的应用是导致我研究缓慢移植的事情之一。”