王澤峰

（中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所，上海 200031）

水是生命之源，在細(xì)胞生命活動(dòng)與新陳代謝反應(yīng)中必不可少。但在低溫下，水結(jié)成的冰晶會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)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(xì)胞在大幅度脫水后， 可以進(jìn)入一種叫做隱生（cryptobiosis）的特殊狀態(tài)［2-3］，使細(xì)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(huán)境的適應(yīng)，依賴于其細(xì)胞在脫水后進(jìn)入隱生保護(hù)狀態(tài)并在遇水補(bǔ)液后進(jìn)行復(fù)蘇的能力［3］。通過隱生狀態(tài)來適應(yīng)極端環(huán)境，目前只發(fā)現(xiàn)于細(xì)菌、真菌、原生生物、植物和一些低等動(dòng)物中，而人類等高等動(dòng)物缺乏類似的適應(yīng)能力。然而，實(shí)現(xiàn)對人體細(xì)胞、器官或個(gè)體的隱生保護(hù)和極端條件適應(yīng)，在生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要用途。

大多數(shù)耐干燥的生物是通過在體內(nèi)積累非還原糖類（主要為雙糖）的方法來保護(hù)細(xì)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(jié)肢動(dòng)物中的含量非常高，可達(dá)干重的20%［7］，并且已經(jīng)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(hù)長期被認(rèn)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(fā)揮重要作用，其原理也被用于高等動(dòng)物細(xì)胞的凍存技術(shù)。然而，動(dòng)物細(xì)胞本身無法合成此類雙糖。

近年來，在一些適應(yīng)極端條件的動(dòng)物（如緩步動(dòng)物與輪蟲）研究中發(fā)現(xiàn)，這些動(dòng)物在脫水過程中并不存在雙糖的高濃度積累，而是以表達(dá)抗凍蛋白的形式提供脫水保護(hù)。這類生物所表達(dá)的抗凍蛋白是一類含有大量重復(fù)序列的內(nèi)在無序蛋白（intrinsically disordered proteins，IDP，也稱內(nèi)在紊亂蛋白），可通過不同途徑高效地結(jié)合并固定水分子，從而保護(hù)蛋白質(zhì)復(fù)合體和細(xì)胞膜等關(guān)鍵生物大分子結(jié)構(gòu)，對極端條件帶來的細(xì)胞損傷起到脫水保護(hù)效果［9-10］。這類生物中，緩步動(dòng)物以其在極端環(huán)境中生存的能力而聞名，其可以適應(yīng)干燥［9］、冰凍［11］、強(qiáng)輻射［12］、極端壓力［13］和151°C 的高溫［14］等極端環(huán)境。近年來，研究人員在其基因組中發(fā)現(xiàn)了3 個(gè)特有的IDP 蛋白新家族。這3 個(gè)蛋白質(zhì)新家族包括細(xì)胞質(zhì)豐富熱溶蛋白（cytosolicabundant heat-soluble proteins，CAHS）、分泌型豐富熱溶蛋白 （secretory-abundant heat-soluble proteins， SAHS）和線粒體豐富熱 溶 蛋 白（mitochondrial-abundant heat-soluble proteins，MAHS），統(tǒng)稱緩步動(dòng)物紊亂蛋白（tardigrade disordered proteins，TDP），在緩步動(dòng)物的極端環(huán)境適應(yīng)中起到了脫水保護(hù)作用［15］。TDPs是緩步動(dòng)物所獨(dú)有的，除了高度無序的特征之外，其內(nèi)部3個(gè)家族彼此并不相似。這些緩步動(dòng)物的熱溶蛋白可以說是廣義上的抗凍蛋白中的一類。盡管有研究初步證明，熱溶蛋白可以幫助細(xì)胞適應(yīng)高滲透壓等極端環(huán)境，但是對這類蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能研究尚處于初期階段。其在極端條件下對細(xì)胞的脫水保護(hù)作用機(jī)理有很多未知的問題，尤其是一些關(guān)鍵的基本問題，例如這些熱溶性蛋白特有的內(nèi)在序列怎樣決定了其結(jié)構(gòu)？其三維結(jié)構(gòu)在脫水和復(fù)蘇過程中怎樣變化？尚待進(jìn)一步解答。而這些問題的研究，將促進(jìn)熱溶蛋白在生物醫(yī)學(xué)上的廣泛應(yīng)用。

1 熱溶性蛋白基本特征

通常情況下，水溶液中多數(shù)蛋白質(zhì)在超過50°C的溫度下會(huì)發(fā)生變性，形成蛋白質(zhì)聚集沉淀。多數(shù)情況下蛋白質(zhì)的變性伴隨著一個(gè)不可逆的蛋白質(zhì)失活過程，而酶蛋白的活性中心與其他區(qū)域相比通常對變性更為敏感［16-17］。不同蛋白質(zhì)發(fā)生熱變性溫度也大有差別，而一些蛋白質(zhì)在高溫下仍然可以保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)并具有活性。其中一個(gè)著名的例子就是嗜熱細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的Taq DNA 聚合酶，在70~80°C 可以發(fā)揮最優(yōu)的活性［18］，被廣泛應(yīng)用于聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）反應(yīng)中。而有一類特殊的熱溶性蛋白（heat-soluble proteins）是分子質(zhì)量較小的內(nèi)在無序蛋白，它們的序列中富含大量的親水氨基酸，形成無結(jié)構(gòu)區(qū)域，具有很高的親水性和熱穩(wěn)定性，可在超過90°C 的高溫水溶液甚至煮沸條件下保持水溶狀態(tài)而不發(fā)生聚集沉淀。含有大量內(nèi)在無序序列的抗凍蛋白也具有熱溶性質(zhì)，因此也可歸于這一類熱溶性蛋白。

在植物基因組中大量存在的胚胎發(fā)生晚期豐富蛋白（late embryogenesis abundant protein，LEA）就是這類熱溶性蛋白的代表。LEA 蛋白的編碼基因在植物種子胚胎發(fā)育晚期表達(dá)升高，而在干旱、低溫、鹽脅迫、紫外輻射等極端應(yīng)激條件下其mRNA 也會(huì)大量累積［19］。LEA 蛋白在細(xì)胞中可以穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，作為水分子伴侶具有結(jié)合不同離子和防止氧化等作用，也被認(rèn)為是在極端環(huán)境中對植物起保護(hù)作用的關(guān)鍵分子，并在植物脫水抗旱抗凍中起到重要作用［19］。為了研究緩步動(dòng)物中是否存在類似的熱溶性蛋白，東京大學(xué)的Kunieda 團(tuán)隊(duì)［20］將具有耐脫水性質(zhì)的緩步動(dòng)物Ramazzottius varieornatus碾碎經(jīng)高溫處理后（92°C，15 min），進(jìn)行全蛋白質(zhì)組的測定，發(fā)現(xiàn)了兩類新型的含量豐富的熱溶性蛋白，分別存在于細(xì)胞質(zhì)中或被分泌到細(xì)胞外，因此稱為CAHS 和SAHS。之后又發(fā)現(xiàn)了富集于線粒體的MAHS［21］。之后通過序列分析，在其他的緩步動(dòng)物種類中也發(fā)現(xiàn)了類似的熱溶性蛋白家族并發(fā)現(xiàn)了它們在脫水保護(hù)中有著重要作用［9］。

這些熱溶性蛋白為緩步動(dòng)物獨(dú)有，除了熱溶性外每個(gè)蛋白質(zhì)家族彼此間并不具有序列保守性或結(jié)構(gòu)相似性。在同一個(gè)家族中的成員間有較好的結(jié)構(gòu)相似性（或者說具有共有的結(jié)構(gòu)特征），而序列相似性并不高，但都包含有一些在本家族中保守的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域（conservative domain）（圖1）。由于緩步動(dòng)物基因組的標(biāo)注尚不完備，目前每個(gè)熱溶性蛋白家族中包含的蛋白質(zhì)成員數(shù)目尚不清楚。以模型動(dòng)物Ramazzottius varieornatus為例，至少發(fā)現(xiàn)了16種CAHS 蛋白、13 種SAHS 蛋白和兩種MAHS 蛋白，同時(shí)還有多個(gè)基于保守序列預(yù)測的LEA 蛋白家族的成員［22］。這些蛋白質(zhì)的功能和機(jī)制研究才剛開始，目前的分析結(jié)果都表明，它們在脫水等極端條件下的生存中可能起到極為重要的作用。

Fig. 1 The sequence features and conserved motifs of the CAHS and SAHS proteins in Ramazzottius varieornatus圖1 緩步動(dòng)物Ramazzottius varieornatus中的CAHS家族（a）和SAHS家族（b）的蛋白質(zhì)成員序列特征

2 細(xì)胞質(zhì)豐富熱溶蛋白（CAHS）

CAHS蛋白是最早發(fā)現(xiàn)的兩種TDP之一，長度通常在200~300個(gè)氨基酸之間。其在脫水時(shí)表達(dá)量升高，CAHS蛋白被發(fā)現(xiàn)可以保護(hù)其他蛋白質(zhì)免受脫水所引起的損傷。這表明CAHS蛋白可能在緩步動(dòng)物中發(fā)揮著維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的重要作用［9］。在酵母中人工表達(dá)CAHS蛋白后也可以提高細(xì)胞的脫水耐受［9］。其主要序列特征是在N端和C端有兩個(gè)內(nèi)在無序區(qū)域，而中間是一個(gè)較長的coil-coil區(qū)域可形成一個(gè)α 螺旋（根據(jù)Alphafold 預(yù)測，圖2a）。此外在N 端有著相對保守的ASAAR（I/VI）S 的序列，而其他區(qū)域的序列為此類蛋白質(zhì)特有。富含α螺旋和無序結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)構(gòu)架，也在LEA蛋白等已知的脫水保護(hù)蛋白中大量存在。根據(jù)結(jié)構(gòu)可以推測，CAHS 蛋白兩邊的無序區(qū)域可以相互結(jié)合，而中間的α螺旋可以在脫水時(shí)變得更穩(wěn)定，形成纖維樣的超級(jí)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（類似于無規(guī)蛋白的“相分離”）。這樣的結(jié)構(gòu)有利于將水分子吸附固定，防止其在低溫時(shí)形成較大的冰晶。

CAHS蛋白在脫水過程中，可以通過多種互不排斥的潛在機(jī)理發(fā)揮對細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子的保護(hù)作用。簡言之，CAHS蛋白可以在脫水過程中通過特定的結(jié)構(gòu)變化，來介導(dǎo)細(xì)胞質(zhì)的玻璃化（vitrification）過程。在此過程中，緩慢脫水導(dǎo)致剩余的水分子被相對均勻地固定限制在細(xì)胞質(zhì)不同區(qū)域中，使得細(xì)胞黏度平穩(wěn)增加，成為介于經(jīng)典液態(tài)和固態(tài)間的非晶玻璃態(tài)，同時(shí)蛋白質(zhì)、核酸等大分子被可逆地“冰凍保護(hù)”在一種活性結(jié)構(gòu)狀態(tài)，而不是因?yàn)槊撍斐山Y(jié)構(gòu)坍塌變性。細(xì)胞的玻璃化是其在脫水冰凍條件生存的主要機(jī)理，在玻璃化過程中通常需要一種分子介質(zhì)作為“分子伴侶”來緩沖失水導(dǎo)致的氫鍵喪失以及細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的黏度變化。植物中的雙糖（蔗糖或海藻糖）是已知的很好的玻璃化介質(zhì)，在不同系統(tǒng)中可以起到脫水冰凍保護(hù)作用［23］。而廣泛存在于細(xì)胞質(zhì)中的CAHS蛋白，也可以起到類似作用。近期的研究表明，緩步動(dòng)物的脫水過程中可以發(fā)生玻璃化，而這種玻璃化是其在極端條件下生存的必要條件［24］。然而此方向的研究剛剛開始，有大量未知問題需要解答。

失水過程可以造成的水分子和蛋白質(zhì)間的氫鍵喪失，而產(chǎn)生的游離親水基團(tuán)間可能發(fā)生氫鍵重構(gòu)，從而破環(huán)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞質(zhì)玻璃化過程中，CAHS蛋白可能通過介導(dǎo)蛋白質(zhì)大分子的水取代（water replacement）和優(yōu)先水化（preferential hydration）來進(jìn)行脫水保護(hù)。水取代假說提出，在細(xì)胞中廣泛表達(dá)的CAHS蛋白中含有大量的親水集團(tuán)，它們可以和其他蛋白質(zhì)形成氫鍵來取代水分子，從而保障脫水時(shí)維持蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)；而優(yōu)先水化假說提出，在細(xì)胞脫水時(shí)盡管水分子大量流失，許多關(guān)鍵蛋白質(zhì)分子的表面親水區(qū)域仍保留一個(gè)水化層來鎖定部分水分子，從而維持其結(jié)構(gòu)與功能。作為脫水保護(hù)蛋白，CAHS蛋白可以鎖定一部分水分子，在它和其他蛋白質(zhì)間造成一個(gè)優(yōu)先水化層，從而協(xié)助其他蛋白質(zhì)保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

最新研究表明，CAHS蛋白在體外可在高滲脅迫下可逆聚合成許多細(xì)胞骨架樣纖維，并可進(jìn)行可逆凝膠轉(zhuǎn)化，同時(shí)還增加細(xì)胞硬度來抵消因脫水的滲透壓改變引起的細(xì)胞收縮，從而提高了高滲脅迫下的存活率［15］。緩步動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)存在大量的CAHS 蛋白，但目前還不知道是否不同的CAHS蛋白間在功能上是否可以互相替代。不同CAHS蛋白有可能在不同細(xì)胞類型中起作用，或者對不同種類的蛋白質(zhì)進(jìn)行脫水保護(hù)。此外，在脫水過程中不同的CAHS蛋白也許可以在不同階段發(fā)揮作用。這些都是未來需要進(jìn)行研究的問題。

Fig. 2 Common structure of different types of TDP using the CAHS，SAHS and MAHS in Ramazzottius varieornatus as examples圖2 以Ramazzottius varieornatus 中的三個(gè)TDP家族為代表，簡示CAHS、SAHS和MAHS蛋白的典型結(jié)構(gòu)特征

3 分泌型豐富熱溶蛋白（SAHS）

與 CAHS蛋白相比，SAHS蛋白中的無序序列較少，因此是目前唯一可以通過晶體衍射來研究其結(jié)構(gòu)的TDP［25-26］。SAHS蛋白家族和哺乳動(dòng)物中的脂肪酸結(jié)合蛋白（fatty acid binding proteins，F(xiàn)ABPs）有一定的序列保守性和較高的結(jié)構(gòu)保守性。以RvSAHS1 的晶體結(jié)構(gòu)為例，SAHS 蛋白主要是由大量β 折疊組成了β 桶狀結(jié)構(gòu)，并在β 桶的頂端有個(gè)由2 個(gè)α 螺旋和1 個(gè)轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)（helix-turnhelix）形成的“蓋子”結(jié)構(gòu)域（圖2b）。SAHS 蛋白在水化條件下的結(jié)構(gòu)通常是富含β折疊，但在失水時(shí)轉(zhuǎn)為更富含α 螺旋的狀態(tài)［20］，這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化對脫水保護(hù)的作用尚不清楚。SAHS蛋白的N端有著介導(dǎo)細(xì)胞外分泌的信號(hào)肽序列，因此SAHS主要富集在細(xì)胞膜外和細(xì)胞間質(zhì)中，此外定位在各類細(xì)胞內(nèi)膜中（如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體），但不清楚這種內(nèi)膜定位是否只體現(xiàn)了蛋白質(zhì)分泌路徑的中間步驟。SAHS蛋白這種特有的定位方式，讓人容易假設(shè)它們在脫水過程中發(fā)揮著保護(hù)細(xì)胞膜的作用。

類似于脂肪酸結(jié)合蛋白FABP，SAHS也有2個(gè)富含極性氨基酸的配體結(jié)合位點(diǎn)（ligand binding site，LBS）。這些LBS通常被認(rèn)為是蛋白質(zhì)結(jié)合脂肪酸的位點(diǎn)，但對FABP的研究表明，此類配體結(jié)合位點(diǎn)有較靈活的結(jié)合特異性，可以結(jié)合脂肪酸之外的多種分子［27］。因此SAHS 很可能通過這類位點(diǎn)來結(jié)合細(xì)胞膜和細(xì)胞間質(zhì)中的多種分子，從而在脫水過程中固定這些分子的相對位置，從而達(dá)到保護(hù)細(xì)胞間結(jié)構(gòu)的作用。此外，SAHS蛋白傾向于形成多聚體，而晶體結(jié)構(gòu)中SAHS也是以二聚體的形式存在［25-26］。因此，一種可能的機(jī)理是SAHS 蛋白在細(xì)胞膜外通過多聚化形成纖維狀骨架，這種蛋白質(zhì)纖維骨架在脫水時(shí)可能起到類似于細(xì)胞壁的作用，從而保護(hù)多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 線粒體豐富熱溶蛋白（MAHS）

在3 種TDP 家族中，MAHS 蛋白在自然界中最為特別，目前在其他生物中尚未發(fā)現(xiàn)有類似的蛋白質(zhì)序列，只是和某些LEA 蛋白有些較遠(yuǎn)的相似度。比起CAHS和SAHS來，MAHS 蛋白家族的成員較少，但是很可能在脫水過程中起到一個(gè)極為關(guān)鍵的作用——保護(hù)線粒體的完整性。作為細(xì)胞內(nèi)重要的能量工廠，線粒體雙層膜的完整性是氧化呼吸鏈反應(yīng)的必要條件，也是細(xì)胞存活的關(guān)鍵因素。高等動(dòng)物中線粒體雙層膜遭到破壞后會(huì)使細(xì)胞發(fā)生凋亡或焦亡。在極端條件下的隱生狀態(tài)需要將氧化呼吸鏈反應(yīng)暫停，在此過程中線粒體由于脫水而縮小，而在復(fù)蘇恢復(fù)期需要重啟此反應(yīng)，也需要線粒體恢復(fù)正常狀態(tài)。而線粒體損傷不僅會(huì)影響代謝反應(yīng)，而且會(huì)釋放活性氧（reactive oxygen species，ROS）來導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)其他分子的損傷。因此，保護(hù)線粒體雙層膜的完整性對脫水保護(hù)至關(guān)重要。

MAHS 蛋白的結(jié)構(gòu)中具有大量的無規(guī)序列區(qū)域和α 螺旋。結(jié)構(gòu)預(yù)測表明，MAHS 蛋白由5 個(gè)α螺旋組成一個(gè)較松散的結(jié)構(gòu)核心，而α螺旋間有大量的無規(guī)區(qū)域組成蛋白質(zhì)外圍（圖2c）。這種結(jié)構(gòu)可以讓人們假想MAHS 蛋白像一個(gè)具有較大彈性的球，而α 螺旋可以在兩邊具有疏水面和親水面，從而分散嵌入線粒體膜中。在線粒體脫水過程中，線粒體膜表面面積變小可以發(fā)生收縮，使膜脂的極性頭部緊密堆聚（pack）在一起形成膠狀狀態(tài)［28］。由于失去水分子過程的隨機(jī)性，這種收縮將會(huì)在局部導(dǎo)致線粒體膜產(chǎn)生不均一的孔洞。而吸水過程正好相反，線粒體膜的吸水?dāng)U展形成流動(dòng)性較高的液晶狀態(tài)［29］，而從膠狀到液晶狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?nèi)绻l(fā)生不均勻的變化，也會(huì)造成線粒體膜的局部孔洞［29］。因此，一個(gè)可能的機(jī)理就是，MAHS 蛋白的嵌入，可以作為緩沖介質(zhì)有效地平衡線粒體膜的收縮和擴(kuò)展過程中的局部不均一性，使得線粒體膜在失水變?yōu)槟z狀過程中仍保有較好的流動(dòng)性。當(dāng)然，MAHS蛋白也很可能同時(shí)與線粒體膜上的蛋白質(zhì)相結(jié)合，從而保護(hù)這些膜蛋白在脫水過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而減少由于線粒體膜蛋白的結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致的線粒體損傷。這些假想的機(jī)理并不互斥，反而有可能同時(shí)起作用。

5 TDP在極端環(huán)境適應(yīng)中的潛在應(yīng)用

作為緩步動(dòng)物特有的內(nèi)在無序蛋白，TDP 的功能和機(jī)理研究尚不深入。一系列重要的問題尚待回答，包括其進(jìn)化歷史是什么？為什么不同家族中的成員數(shù)目相差很多？TDP 表達(dá)是否受到極端環(huán)境誘導(dǎo)？同一家族的不同成員間是否有功能的冗余和互補(bǔ)性？不同TDP 是否可以相互結(jié)合形成異質(zhì)性纖維骨架？不同種緩步動(dòng)物間它們的TDP 是否可以跨種發(fā)揮作用？緩步動(dòng)物TDP 是否可以在其他動(dòng)物中發(fā)揮類似作用？這些問題的解答將有助于理解它們超強(qiáng)的對極端環(huán)境能力，并可能帶來一系列潛在的創(chuàng)新性應(yīng)用。

首先，這些TDP 在干燥條件下可以對細(xì)胞進(jìn)行脫水保護(hù)，使其可以作為細(xì)胞冷凍保存介質(zhì)來發(fā)揮作用。目前，細(xì)胞的常規(guī)保存方法主要有液體保存法（4℃）和超低溫保存法（-80℃或-196℃）。液體保存法（4℃）保存時(shí)間短，且易受到細(xì)菌污染；超低溫保存可長期保存，但需要昂貴、笨重的低溫設(shè)備，而且由于保護(hù)液中含有滲透性保護(hù)劑，解凍后需要反復(fù)洗滌，對細(xì)胞狀態(tài)產(chǎn)生影響。冷凍干燥法（凍干法）是目前很有潛力的一種新型保存細(xì)胞的方法。其是將含水物質(zhì)在低溫下凍結(jié)，然后在真空條件下通過對凍結(jié)物質(zhì)加熱，使其中的水分直接升華而獲得干燥物質(zhì)的技術(shù)，為細(xì)胞的長期保存提供了一種新的選擇。經(jīng)冷凍干燥的細(xì)胞將能夠在常溫下長時(shí)間保存，并且容易重新復(fù)水而恢復(fù)活性，大大減少了運(yùn)輸與保存的不便，優(yōu)點(diǎn)顯著。然而，絕大多數(shù)細(xì)胞對低溫、干燥這類極端條件非常敏感。在這些極端條件的發(fā)生過程中，細(xì)胞的物理與生理狀態(tài)均會(huì)發(fā)生變化，細(xì)胞內(nèi)各亞細(xì)胞器的功能活性也會(huì)受到影響（主要是水的形態(tài)變化和失水造成損傷）。同時(shí)，細(xì)胞活力也會(huì)明顯下降。如何能夠減少細(xì)胞組分變性、保持細(xì)胞活性，是當(dāng)前細(xì)胞凍干保存研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。目前冷凍干燥技術(shù)多見于對血小板、紅細(xì)胞等特殊的無核細(xì)胞保存研究上，而幾乎沒有對其他有核細(xì)胞的研究。而TDP 有可能作為冷凍干燥的保護(hù)性介質(zhì)，在細(xì)胞保存中發(fā)揮重要作用。

類似的潛在應(yīng)用，可以進(jìn)一步在高等動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)通過外源表達(dá)TDP，建立并改造此類細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)，從而賦予動(dòng)物細(xì)胞超常的極端環(huán)境下生存能力，實(shí)現(xiàn)在干燥條件下對不同溫度的適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)長期保存與復(fù)蘇。內(nèi)在無序蛋白在高等動(dòng)物的基因組中也是大量存在，并通過介導(dǎo)細(xì)胞中液相分離來發(fā)揮重要生理作用。同時(shí)一些無序蛋白也是受細(xì)胞應(yīng)激狀態(tài)調(diào)控的，有潛在的脫水保護(hù)作用。利用TDP對哺乳動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行改造，有望獲得適應(yīng)極端條件的具有不同功能的工程化細(xì)胞，甚至可以賦予整個(gè)器官更好的極端環(huán)境適應(yīng)能力，在器官移植中實(shí)現(xiàn)供體器官的脫水保存和復(fù)蘇。

最后，對完整人體進(jìn)行休眠和復(fù)蘇是很久以來的理想，在一些古代傳說中，就認(rèn)為人死后進(jìn)行脫水干燥可以保護(hù)軀體讓其復(fù)活。而在現(xiàn)代冷藏技術(shù)發(fā)明以來， 也開始了對尸體的冷凍保存（cryonics），以期未來有技術(shù)將其復(fù)活。自1967 年James Bedford 作為第一個(gè)嘗試者將自己的尸體進(jìn)行冷凍保存之后，至2015年已有超過1 500人立下遺囑進(jìn)行尸體冷凍。然而，對于剛死去的人進(jìn)行冷凍時(shí)，細(xì)胞已經(jīng)有了不可逆的損傷。所以尸體冷凍保存復(fù)蘇的技術(shù)目前看來可能只是一種幻想。而對于健康人在低溫條件下的休眠和復(fù)蘇，卻是一個(gè)有望實(shí)現(xiàn)的未來技術(shù)，或?qū)⒃卺t(yī)學(xué)領(lǐng)域和未來宇宙探索與星際移民中發(fā)揮極其重要的作用。而對緩步動(dòng)物的極端條件耐受機(jī)理研究和工程改造，為此類技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)潛在的路徑。