緩步動物熱溶性蛋白的獨有特性及其在極端環境適應中的功能*

王澤峰

（中國科學院上海營養與健康研究所，上海 200031）

水是生命之源，在細胞生命活動與新陳代謝反應中必不可少。但在低溫下，水結成的冰晶會破壞細胞結構并造成生物大分子不可逆的損傷，也是生命體脆弱的根本原因［1］。而某些生物的細胞在大幅度脫水后， 可以進入一種叫做隱生（cryptobiosis）的特殊狀態［2-3］，使細胞脫水萎縮并停止新陳代謝，從而可以允許其在極端條件下生存多年。這類生物對極端環境的適應，依賴于其細胞在脫水后進入隱生保護狀態并在遇水補液后進行復蘇的能力［3］。通過隱生狀態來適應極端環境，目前只發現于細菌、真菌、原生生物、植物和一些低等動物中，而人類等高等動物缺乏類似的適應能力。然而，實現對人體細胞、器官或個體的隱生保護和極端條件適應，在生物醫學等領域有著重要用途。

大多數耐干燥的生物是通過在體內積累非還原糖類（主要為雙糖）的方法來保護細胞，以免其受到干燥脫水所引起的損傷［4］。這類非還原雙糖主要包括蔗糖（sucrose）與海藻糖（trehalose）［5-6］。海藻糖在許多耐干燥植物、真菌或一些節肢動物中的含量非常高，可達干重的20%［7］，并且已經被證明對這類生物的極端條件耐受能力有著重要作用［8］。雙糖保護長期被認為是可脫水生物的普遍特性，尤其是在植物種子和微生物的脫水冷凍中發揮重要作用，其原理也被用于高等動物細胞的凍存技術。然而，動物細胞本身無法合成此類雙糖。

近年來，在一些適應極端條件的動物（如緩步動物與輪蟲）研究中發現，這些動物在脫水過程中并不存在雙糖的高濃度積累，而是以表達抗凍蛋白的形式提供脫水保護。……