水熊(tardigrades)因其极其顽强的生命力而著名,它们甚至可以在外太空环境生存[1],并承受人类1,000倍以上的辐射[2],对此机制的研究能够拓展人们对细胞抵抗极端环境的理解[3]。
近日,一项发表在Science的工作就通过多组学分析新发现的水熊物种-Hypsibius henanensis(采自河南西峡伏牛山老界岭地区的苔藓),并进一步结合生化与功能实验等研究了水熊为何如此抗辐射[3]。
该项工作主要发现水熊抗辐射的3种路径:
1. 从细菌或者真菌 “借” DODA1基因来辐射响应地转录,合成蛋白(DOPA dioxygenase)参与氨基酸代谢,产生一种有抗氧化活性的色素-甜菜素(betalain)[3]。
2. 自身特异的含有无序结构域的TRID1蛋白响应辐射上调,并通过液液相分离帮助DNA损伤修复[3]。
3. 非自身特异的蛋白,比如帮助组装线粒体呼吸链复合物的BCS1和NDUFB8蛋白,也可以辐射响应地上调,通过增强NAD+的再生来促进蛋白PAR修饰(Poly(ADP-ribosyl)ation (PARylation)),进而活化PARP1,募集到损伤位点,从而帮助DNA损伤修复[3]。
该项工作的通讯作者是来自国家蛋白质科学中心(北京)的Lingqiang Zhang (张令强) 、Dong Yang (杨冬),陕西学前师范学院的Lizhi Wang (王立志)以及华大基因的Guangyi Fan (范广益)等研究人员;2024年10月25日发表在Science[3]。
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和功能实验结合挺好。
将来可以结合多物种比较(特别是演化上接近,大小类似,但是抗辐射能力差异大的物种)来进一步解析DNA序列及其表观遗传(DNA修饰、3D基因组、DNA结合蛋白及其修饰等等)对水熊抗辐射的贡献。