Новите видове тардигради разкриват тайни на радиационната устойчивост

Новите видове тардигради разкриват тайни на радиационната устойчивост

Наскоро описан вид тардиграда дава на учените прозрение за това, което прави тези малки, осемкраки същества, толкова устойчиви на радиация.

Тардиградите, известни още като водни мечки, отдавна очароват учени със способността си да преживеят екстремни условия, включително радиация при нива, почти 1000 пъти по -високи от смъртоносна доза за хората. Има около 1500 известни вида тардиграда, но само шепа са добре проучени.

Сега учените са секвенирани генома на научно нов вид и са разкрили някои от молекулярните механизми, които придават на тардиградите тяхната изключителна устойчивост. Тяхното проучване, публикувано в Science на 24 октомври 1, Идентифицира хиляди тардиградни гени, които стават по -активни, когато са изложени на радиация. Тези процеси предполагат усъвършенствана отбранителна система, която предпазва ДНК от щетите, които радиацията причинява и ремонтира прекъсвания, които се случват.

Авторите се надяват техните открития да бъдат използвани за защита на астронавтите от радиация по време на космически мисии, почистване на ядрено замърсяване или подобряване на лечението на рак.

„Това откритие би могло да помогне за подобряване на стресовата резистентност на човешките клетки, която ще бъде от полза за пациенти, подложени на лъчева терапия“, казва Лингкианг Джан, съавтор на изследването и молекулен и клетъчен биолог в Пекинския институт по Lifeomics.

Защитни гени

Преди около шест години Джан и неговите колеги отидоха в планините Фуниу в китайската провинция Хенан, за да събират проби от мъх. В лабораторията и под микроскопа те идентифицираха по -рано недокументиран вид тардиграда, който те нарекоха Hypsibius henanensis. Геномното секвениране показва, че видовете имат 14 701 гена, 30% от които са уникални за тардиградите.

Когато изследователите изложиха H. henanensis на радиационни дози от 200 и 2000 сиви - далеч над това, което хората могат да оцелеят - те откриха, че 2801 гена, участващи в възстановяването на ДНК, клетъчното делене и имунните отговори стават активни.

"Това е като във военно време, когато фабриките се преосмислят, за да произвеждат само боеприпаси. Това е почти на нивото, където генната експресия се реинженерира", казва Боб Голдщайн, клетъчен биолог в Университета на Северна Каролина в Chapel Hill, който е учил тардигради в продължение на 25 години. „Ние сме очаровани от това как организмът може да промени генната си експресия, за да произвежда толкова много стенограми за определени гени.“

Един от гените, наречен Trid1, кодира протеин, който помага за поправяне на счупвания с двойна верига в ДНК чрез набиране на специализирани протеини в местата на увреждане. „Това е нов ген, който, доколкото знам, никой не е учил“, казва Голдщайн.

Изследователите също така смятат, че 0,5-3,1% от гените на тардиградите са придобити от други организми чрез процес, наречен хоризонтален трансфер на гени. Ген, наречен Doda1, който изглежда идва от бактерии, позволява на тардиградите да произвеждат четири вида антиоксидантни пигменти, известни като беталани. Тези пигменти могат да неутрализират някои от вредните реактивни химикали, които радиацията причинява в клетките, които представляват 60-70% от вредните ефекти на радиацията.

Авторите третират човешките клетки с един от беталаните на тардиградите и установяват, че тези клетки са много по -способни да преживеят радиация, отколкото нетретираните клетки.

Без дата на изтичане

Изследването на молекулярните механизми, които позволяват на тардиградите да понасят други екстремни състояния, като високи температури, лишаване от въздух, дехидратация и гладуване, може да има далечни приложения. Например, това може да подобри срока на срок на чувствителни вещества като ваксини. „Всички ваши лекарства имат дата на изтичане - тардиградите не го правят“, казва Голдщайн.

Сравняването на тези механизми между различни видове тардигради е важна част от това изследване, добавя Nadja Møbjerg, физиолог на животните в Копенхагенския университет. „Все още нямаме достатъчно знания за различните видове тардигради, които съществуват“, казва тя.

Тези животни имат „богатство от защитни съединения, които вероятно ще дадат още по -интересни и полезни прозрения“, казва Голдщайн. „Искаме да разберем как работят и какъв потенциал имат.“

1. Li. L. et al. Science 386, EADL0799 (2024).

   Статия
   Google Учен

Изтеглете референции