米乐m6官方网站 对低温环境敏感的线虫在冰点以下也能生存！

近年来，食物浪费已成为一个社会问题。预计将为应对粮食损失做出学术贡献的一个领域是开发新的保存技术。例如，人们期望在冷藏或冷冻的低温下储存产品时延长保质期，以及不需要大型低温储存设施的保存方法。除食品外，还有望延长器官移植的稳定低温储存期。迄今为止，我们的研究小组致力于阐明与冰晶强烈相互作用的冰结合蛋白分子（IBP）如何与冰结合的分子水平的功能表达。人们发现这种 IBP 能够通过吸附到冰晶表面并在空间上抑制冰晶生长来防止细胞和组织损伤。然而，目前还没有针对活体动物（个体动物）对低温的耐受性或IBP对细胞功能的宏观影响进行研究。

东京大学前沿科学研究生院佐佐木雄二教授（AIST，东京大学）先进操作测量技术开放创新实验室助理教授Masahiro Kuramochi博士和米乐m6官方网站高级研究科学家Sakae Tsuda在世界上首次评估了IBP在肌肉系统、神经系统和神经系统中的低温耐久性和细胞保护作用我们对个体动物的消化系统进行了研究，结果发现，当IBP在肌肉系统中表达时，在-5°C下培养1天时的存活率为7%，而在体壁肌肉中表达IBP的线虫中，我们定量地证明了存活率增加到约72%或更高。研究发现，通过在冰冻温度范围内抑制冰晶的生长，可以防止线虫身体受到损害，并维持个体水平的活性。

9317_9468热滞（注7）之类的功能已被揭露。另一方面，IBP对低温下个体动物耐受性和细胞功能的影响尚未完全了解。因此，为了评估和分析IBP在个体动物中的功能，已经开发了针对秀丽隐杆线虫的分子遗传学方法。我决定用优雅。这次，我们分别在神经、肌肉（体壁肌肉）和肠道中特异表达了源自鱼类和真菌的 IBP转基因线虫（注8）并通过观察这些线虫暴露于低温环境时的存活率和细胞来评价体内IBP功能。

C线虫。秀丽隐杆线虫的正式名称是秀丽隐杆线虫 (秀丽隐杆线虫)，它是属于科林科 (Corinthidae) 的一种线虫。迄今为止，他已参与获得三项诺贝尔奖（2002年：程序性细胞死亡、2006年：RNA干扰、2008年：荧光蛋白研究）。从其使用次数来看，它已被广泛用作模式生物。它是一种完全透明的生物体，使其成为极好的实验材料，并且是世界上第一个对其整个基因组进行测序的多细胞生物体。此外，这里要讨论的来自鱼类和真菌的IBP是由工业技术研究所生物过程研究部高级首席研究员津田荣（Sakae Tsuda）通过多年的IBP研究发现的一组蛋白质分子，他也是该研究的合著者，也是IBP研究中适应个体生物体的第一个例子。

本实验中，为了观察线虫暴露于低温环境后的存活率，我们将线虫从卵到成虫在24℃的琼脂平板上培养3天，然后将其置于-5℃或0℃的低温环境中1天，然后将其恢复到室温，并在体视显微镜下计数存活数量。典型的实验结果如图2所示。在-5摄氏度下饲养1天，野生型线虫的存活率为7%，而体壁肌肉表达IBP的线虫的存活率显着提高至72%。此外，我们能够观察到在线虫中表达 IBP 的细胞数量比野生型线虫更多，这表明 IBP 具有防止细胞损伤的细胞保护功能。此外，还确认了即使在0℃下存活率也显着增加，证实了即使在冰晶不多的0℃环境下IBP也有效（图3）。未来，我们计划通过在细胞膜等更小的位点表达来进一步提高耐久性，分析其机制，考虑使用其他IBP分子，使用更小的分子，并开发不使用基因转移方法的分子导入方法的技术。

这项研究结果将于 5 月 15 日发表在自然出版集团的电子期刊《科学报告》网络版上。

这项研究是与东京大学和 TIA“Kakehashi”合作进行的，并从 2016 年开始作为“Kakehashi”研究主题“旨在创建下一代纳米生物技术的战略广域合作计划”（研究代表佐佐木雄二教授）的一部分，该项目是一项支持研究开发新领域的商业合作计划探索项目。 TIA是由产业技术综合研究所、国立材料科学研究所、筑波大学、高能加速器研究机构、东京大学、日本经济团体联合会等5个研究所运营的研究中心。是在内阁府、文部科学省、经济产业省的支持下，促进开放性创新研究开发的研究中心的名称。此外，本研究是在2014年创新领域科学研究补助金（研究领域提案类型）“3D活性位点科学”（领域代表：奈良科学技术大学大门博教授）的科学研究补助金（研究代表：佐佐木雄二教授）的支持下进行的。

（图 1）通过 X 射线晶体学测定的担子菌 Typhra isicariensis (石卡斑疹伤寒菌)产生的冰结合蛋白TisIBP8的分子结构模型。 A面、B面和C面中，B面可以与冰晶表面结合。

（图2）线虫低温实验结果 肌肉中含有 TisIBP8（担子菌门）、NfeIBP6、NfeIBP8（Astrapidae）、AnpIBP 和 AnpIBP T156Y 突变体（南极子囊菌）的转基因线虫。在-5°C培养1天后，评估这些转基因线虫和野生型的存活率（左图）和细胞数量（右图）。携带TisIBP8的线虫存活率为72%，是野生型的10倍（左图）。此外，我们能够观察到表达 TisIBP8 的线虫中的细胞数量比野生型多（右图）。统计显着性检验显示，携带TisIBP8的线虫的存活率和细胞数显着高于其他转基因线虫和野生型。图中****表示显着性概率p值<0001。

(图3)线虫在0℃时的存活率。我们发现携带TisIBP8的线虫存活率高达76%，明显高于野生型。

（注1）线虫C优雅

一种非寄生土传线虫，是广泛应用于发育生物学和神经科学的模式生物。体长约1毫米，有神经、肌肉、肠道、生殖器官等的线虫。曾参与3次获得诺贝尔奖。第一个奖项是 S Brenner、R Horvitz 和 J E Sulston (2002) 对程序性细胞死亡的研究，第二个奖项是 A Fire 和 C Mello (2006) 对 RNA 干扰的研究，第三个奖项是 M Chalfie (2008，与 O Shimomura 和 R Tsien 联合授予) 对荧光蛋白的研究。[返回来源]

(注2)冰结合蛋白分子

一种可以与冰表面结合并抑制其生长的蛋白质。在生活在低温环境中的生物体中发现了各种类型的分子。一些被发现来自鱼，一些来自微生物，每种都有不同的特性，例如它们与冰的结合方式。[返回来源]

(注3)基因介绍

使用基因工程技术人工创建的 DNA 溶液被用小针注射到线虫的性腺中。注射DNA的线虫所生出的后代中，线虫会携带来自注射DNA的基因，并且这些基因会代代相传。基因只能被引入特定的细胞或组织中。[返回来源]

（注4）存活率

在低温环境中饲养线虫1天后线虫的存活百分比。存活率=（存活个体数）÷（个体总数）计算。线虫是活还是死，是通过用铂丝接触线虫头是否有反应来判断的。[返回来源]

(注5)电池保护功能

之前的研究报道，IBP 即使在没有冰的低温下也能发挥作用，并提高细胞存活率，但尚不清楚它是否能提高个体动物的存活率。此外，IBP 改善生存的详细分子机制尚不清楚。为了观察秀丽隐杆线虫细胞，我们在肌肉细胞核中基因表达了一种荧光蛋白，在低温环境中培养一天后，我们利用荧光观察单个细胞核，并评估哪些细胞核保持了正常形状。[返回来源]

（注6）表达冰结合蛋白的位点

IBP 仅存在于线虫的特定组织中，例如神经、肌肉（体壁肌肉）和肠道。[返回来源]

（注7）热滞

指IBP水溶液的冰点与熔点之间的温差，广泛用作IBP冰晶结合强度的指标。在IBP水溶液中，从放置1个冰晶的状态测定冰晶熔化的温度（熔点：Tm）和晶体开始生长的温度（凝固点：Tf），得到温度差|Tm-Tf|。被定义为热滞后。[返回来源]

（注8）转基因线虫

使用基因转移技术人工引入特定基因的线虫的总称。[返回来源]