干燥的缓坡剂可能会指向药物保存和有韧性的作物的途径

缓速植物如何在极端干燥的环境中生存的新见解可能揭示出保持药物，增强农作物对干旱或抵抗疾病的耐受性的新方法，但是到目前为止，对于这些微小的生物如何承受干燥作用还没有简单的答案。

尽管被称为苔藓小猪，但缓步动物的作用远不止是在植被中打转。这些微生物存在于从山顶到深海海沟的生态系统中，可以承受极端压力，例如干燥和冻结，甚至可以在太空中生存。

这使得这种生物(也称为水熊)对于科学家而言越来越有趣，他们正寻求了解使它们成为生物学上最强壮的灵魂的分子过程。

研究的关键领域是它们如何在极端干燥的条件下生存，在这种条件下，它们会卷曲成球形并进入休眠状态(称为“ tun”)，这种状态是一种悬浮的动画，会关闭新陈代谢。然后，当条件合适时，他们可以在数年后恢复活力。

丹麦哥本哈根大学进化生态学的博士后玛丽亚·卡米拉里(Maria Kamilari)博士说：“在所有非生物(物理)环境因素中，干燥被认为是对生物最有害的。” “了解极端干燥耐受性的机制可能对自然科学和生物医学产生重大影响。”

疫苗

卡米拉里博士建议的一种应用是通过冷藏以外的方法来保存疫苗中使用的分子。一些研究表明，缓凝剂中存在的特定蛋白质可以保护称为生物制剂的药物中的某些酶免于干燥或冷冻。

卡米拉里博士说，如果我们更好地理解这些过程，将来可能还会增强对其他生物体的耐受性，例如帮助农作物更好地在干旱条件下生存。

卡米拉里博士说，尽管最近几年发表了许多关于节肢动物的发现，但“现实是我们仍然没有那么多信息。”例如，我们缺少足够的节肢动物基因组(它们的概述)。完整的遗传说明)和转录组-这些基因表达的分子的全部范围的目录。

在她领导的一个名为BIOSTASIS的项目中，她一直在尝试绘制一些基本原理，然后找出是否存在“签名”分子特征或一组特征来使这种悬浮动画在干燥压力下工作。例如，她正在研究当节肢动物移入或移出该状态时哪些基因被“打开”和“关闭”或具有不同的活性水平。

第一次转录组

卡米拉里博士和她的同事们最近产生了他们收集和分析的一种海洋和一种陆生缓坡物种的第一个转录组。然后，他们将这些数据与来自其他两个陆生节肢动物物种和六个其他生物体(从酵母到人类)的已知数据进行了比较，以了解苔藓仔猪是否具有独特的特征，从而为其抗旱能力提供了线索。

然而情况却很复杂：虽然缓速物种具有某些共同点，但似乎也有很大的差异。卡米拉里博士说，这意味着不同类型的节肢动物可能进化出不同的适应压力的方式。

令人费解的是，被认为是所研究的四个物种中“最难”的海洋物种似乎缺乏表达许多关键蛋白的表达，这些关键蛋白被认为是缓凝剂特异的，并与生存的压力有关，例如胞浆中大量的热溶性(CAHS)蛋白质。

卡米拉里博士说，因此这可能意味着缓坡产品的“少即是多”，这与人们认为“如果您拥有更多，那么您就有更大的武器库进行反击”的思路背道而驰。”

卡米拉里博士说，某些机制或一系列机制可能比单个基因或分子更重要-她正在进一步研究，同时收集更多信息以提高缓速生物的基线数据。

她说：“我们尚未在结果中找到统一的特征。” “我认为我们离底线还有很长的路要走。”

就干燥存活(被称为脱水生物)是否是某些生物体保留的既有特征或在不同谱系中独立进化的特征而言，这一发现也提出了有趣的进化问题。卡米拉里博士说，尽管相对较少的已知物种具有该特性，但它却出现在生命树上，包括植物，线虫，真菌，细菌和称为轮虫的微观水生动物。

英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室Madan Babu博士组的博士后研究员李晓涵博士同意，关于缓速植物还有很多发现。他说：“他们如何在这些压力下生存仍然是一个谜。”

在他自己的项目Desiccation Survival中，他使用计算分析和实验分析将其归入缓坡中的CAHS蛋白中，以发现它们如何保护细胞免于干燥。将来，发现这一点可能有助于将这些功能复制用于其他用途。

李博士说：“如果我们知道在此过程中很重要的某些分子的性质，我们也许能够找到或设计出类似的分子以应用于人类和其他材料工程中。”

无序的

他解释说，CAHS蛋白是“内在无序蛋白”(IDP)，这意味着它们与已知的刚性有序蛋白不同，缺乏单一的，定义明确的3D结构。

近年来，国内流离失所者在生物中的重要性日益凸显，据估计，在许多生物中，三分之一的蛋白质组(或完整的果胶蛋白)包含无序序列。

在极端干燥的条件下，缓坡细胞中的CAHS蛋白质会从无形和柔软的状态转变为一种“生物玻璃”，这种生物玻璃将关键的蛋白质和分子结合在一起，直到动物被水化。

李博士说：“我们试图理解为什么即使没有稳定的结构，这些蛋白质也能起到保护分子和节肢动物的作用。” “我们对他们如何做到这一点的知识仍然有限。”

除了对构成已知CAHS蛋白的氨基酸序列进行计算分析外，他还计划进行测试，以查看将这些蛋白从缓凝剂转移到酵母中的效果。在初步实验中，他能够重现以前的观察结果，即提高了酵母的抗干燥能力，但他想通过发现相似程度以及是否可以找到有助于干旱生存的新序列来走得更远。

这项研究可以进一步增强我们对潜在的细胞应激过程和IDP的总体了解，而这些过程与IDP广泛相关，例如阿尔茨海默氏病，心血管疾病，癌症和糖尿病。李博士说：“就我们对人类健康和疾病的理解而言，这些蛋白质是一个非常重要的难题。”

卡米拉里博士说，但是健康只是揭开缓速植物秘密的一种可能性，而后者可能在整个领域都有帮助。例如，包括“绿色”战略，例如寻找冷冻的干式储存替代品。

她说：“尽管很陈词滥调，但我认为还有无限的可能性。” “如果我们了解干燥现象尚存的机制，那么我们可以解决许多不同的问题。”