Science：我国学者在河南发现水熊虫新物种，并揭开其超强抗辐射能力的分子机制
Science：我国学者在河南发现水熊虫新物种，并揭开其超强抗辐射能力的分子机制
水熊虫（缓步动物）是一种能在极端环境中生存的八足微型生物，它们能承受高达3000至5000Gy的伽马射线剂量，是地球上最耐辐射的动物。2024年10月25日，中国科学家团队在《Science》期刊发表研究论文，报道了一种在河南新发现的水熊虫——河南高生熊虫，并揭示了其超强抗辐射能力的分子机制。
2018年，该研究团队从河南省伏牛山采集水熊虫样品，随后率先在国内建立了水熊虫实验室培养体系，实现了规模化培养，后经形态学和分子水平鉴定，确定所培养水熊虫是一种新的高生属水熊虫物种，并将其命名为河南高生熊虫（Hypsibius henanensis）。
多组学数据挖掘策略在揭示水熊虫极端环境耐受机制方面具有巨大潜力。通过整合基因组学、转录组学和蛋白质组学，研究团队破译了河南高生熊虫抗辐射反应的基因组全景图。在差异分析和筛选关键分子后，研究团队使用生化和细胞方法来验证它们的功能作用，并深入研究潜在分子机制。
具体来说，研究团队首先获取了新鉴定的辐射耐受性物种河南高生熊虫的染色体水平高质量基因组图谱，基因组大小为112.6M，注释得到14701个编码蛋白基因，均匀分布于6条染色体。
通过重离子辐射后的转录组和蛋白质组差异分析，研究团队从中鉴定出2801个差异表达基因（DEG）。基于这些差异表达基因的进化和功能分析，研究团队描述了其三类辐射耐受机制：
第一类，水平基因转移（HGT）可能是水熊虫发展超高辐射抗性的重要进化事件。该研究鉴定了DOPA双加氧酶基因DODA1，这是一种从细菌到缓步动物的水平基因转移的产物。DODA1通过催化生物合成一种主要存在于植物、少数真菌和细菌中的色素——甜菜素来抵抗辐射。
第二类，水熊虫特异性的辐射诱导的无序蛋白TRID1通过介导液-液相分离（LLPS）过程，加速了DNA损伤修复。
第三类，非水熊虫特异性基因也有助于其辐射耐受，该研究发现，两个线粒体呼吸链复合体组装蛋白BCS1和NDUFB8显著上调，然后积累以加速NAD+再生，以实现PARylation修饰和随后的PARP1介导的DNA损伤修复。
总的来说，该研究通过多组学（基因组、转录组和蛋白质组）数据挖掘和功能验证，揭示了新发现的水熊虫物种河南高生熊虫辐射耐受的三种机制，这不仅扩展了我们对水熊虫辐射耐受机制的理解，也将拓宽我们对极端条件下细胞生存的理解。
本文原文来自生物世界