凝胶形成的蛋白质可以帮助缓步动物在极端条件下生存

缓步动物的蛋白质在遭受寒冷或干燥时会形成凝胶——这种机制可以帮助这种微观动物在杀死大多数其他生命形式的环境中生存下来。

这种半毫米长的缓步动物是世界上适应力最强的动物之一。根据不同的物种，它们可以承受高达150°C和接近绝对零度的温度，以及暴露在辐射、脱水甚至外太空的真空中。这些动物只是进入休眠状态，当环境再次变得适宜时，它们就会复活。它们究竟是如何做到这一点的还不完全清楚。

几年前，研究人员发现缓步动物的细胞中含有大量内在无序的蛋白质。与大多数蛋白质不同，它们不会折叠成赋予它们功能的固定3D结构，而是作为构象的集合而存在。“我们真的不太了解它们采用了什么功能模式，展开而不是折叠对生物体有什么好处，”解释说马丁Blackledge介绍来自法国结构生物学研究所。

他的团队现在展示了缓步动物蛋白质在冷却或干燥时如何形成纤维凝胶——这种机制可以保护3D折叠的蛋白质在这种条件下不散开。研究人员首次在蛋白质的混沌频谱中分配了200多个核磁共振信号。他们在原本灵活的结构的核心发现了一个螺旋状的部分。当多种蛋白质缠绕在一起时，这个部分可能负责凝胶化过程。

事实证明，规则的、有序的蛋白质仍然保持其功能折叠形式，即使无序的蛋白质在它们周围形成凝胶。科学家们推测，缓步动物蛋白质在凝胶中保持无序的部分有助于溶剂化被包裹的生物分子。确切地说，这种潜在的保护机制是如何工作的——以及它是否在整个细胞中以同样的方式工作——是该团队目前研究的主题。

“这项研究的重要意义在于对单个蛋白质进行了高分辨率的生物物理解剖——即这些无序的蛋白质‘看起来’像什么，”评论道亚历克斯Holehouse来自美国圣路易斯华盛顿大学，他一直在研究在同一种蛋白质上在过去五年里。虽然Blackledge的研究推动了科学家们提出和测试这些蛋白质如何工作的模型的能力，“我不认为这项研究真正地将这些观察结果与有机体生存的实际机制联系起来，但它也没有声称这样做，”他补充道。

霍利豪斯说:“我认为我们正在研究的一个大问题是(缓步动物的)蛋白质实际上在保护什么。”他指出，虽然人们很容易认为它们的主要功能是保护其他蛋白质不展开或聚集，但“我们真的不知道细胞死亡的主要来源是蛋白质聚集还是其他什么东西”。

虽然目前回答这些问题纯粹是为了满足生物化学的好奇心，但将缓步动物的保护机制应用于其他生物——比如植物——可以使它们对快速变化的环境条件更有抵抗力。