计算机模型暴露出趋势性的超能力

2020-09-23 04:01:50

迟滞症以其韧性而闻名,现在一个计算机模型表明了其dna保护技能的潜在机制。

迟滞,又名水熊或苔藓仔猪,是一群微小的动物(成年后大约0.5毫米长)。从南极的严寒到热带雨林的湿热,大约1300个已知物种随处可见。

然而,他们广泛的分布并不是他们成名的主要理由。实现这种分布的弹性是。迟滞是我们所知的最顽强的动物之一。

它们已经从内层冰层和温泉内部被活生生地打捞上来。他们嘲笑辐射剂量是我们虚弱人类致死剂量的几千倍。它们快乐地漂浮在真空中(在外层空间长达10天),但有些物种在比马里亚纳海沟底部测量到的压力高几倍的压力下也同样舒服。

他们可能很小,但他们仍然是超级英雄。事实上,有人提出,如果发生(有限的)天体末日,地球可能不是完全无菌的。可能会有一些延误停留在…附近。

它们之所以具有韧性,是因为它们可以进入一种被称为隐生物的状态。想想超负荷冬眠吧。在这种状态下,新陈代谢下降到几乎为零,而在迟滞状态下,身体组织中的水分含量下降到大约1%。在这个州,他们不需要食物和水。他们可以保持这种状态很多年(几十年),同时仍然能够走出困境,继续他们的漫游之路。

它们拥有的另一种有趣的超能力,也是迟滞动物所独有的,就是蛋白质Dsup。如果我告诉你这代表“损害抑制器”,你就知道这是很酷的东西。Dsup是一种DNA保护蛋白。任何其他动物身上会撕碎每一皮克DNA的辐射?稍微喝点水,迟滞就会好起来的。

然而,Dsup是如何行使其保护DNA的超能力的,这是一个谜。现在,一项新的研究让我们对Dsup能力背后的情况有了一个小小的了解。

到目前为止,对Dsup的研究表明,这种蛋白质可能会通过拥抱DNA并充当盾牌来保护DNA。然而,这项新研究的作者采取了不同的方法。他们利用超级计算机的能力来模拟Dsup的结构及其与DNA的相互作用。

对Dsup-DNA系统的全部75万个原子进行建模,甚至会耗费超级计算机的资源。

该模型表明,Dsup是一种本质上无序的蛋白质,也就是一种没有固定3D结构的蛋白质。这意味着Dsup能够灵活地改变它的形状,以匹配它可以屏蔽的DNA的形状。研究人员还发现,Dsup和DNA在静电上是互补的,这是一种奇妙的说法,即分子(Dsup和DNA)的电场不会相互排斥-无论这些电场有多小,它们在分子及其相互作用的世界中确实扮演着重要的角色。

从我们的结果可以看出,Dsup的内在无序和蛋白质与DNA之间强烈的静电吸引推动了与Dsup和DNA紧密相关的柔性聚集体的形成。

人们很容易猜测要裁剪一个人类版的Dsup。当我们考虑如何“增强”宇航员的太空旅行能力(包括使用CRISPR)时,Dsup(或者至少是经过测试和批准用于人类的未来版本)可能是有用的。但可能会有离家更近的申请。目前,放射疗法经常用于抗击癌症,但它造成的损害是不分青红皂白的。如果靶向输送人级Dsup可以保护健康细胞呢?