Nové druhy Tardigrade odhalují tajemství odolnosti proti radiaci

Nové druhy Tardigrade odhalují tajemství odolnosti proti radiaci

Nově popsaný druh tardigrade dává vědcům vhled do toho, co dělá tyto drobné osminohé stvoření tak odolné vůči záření.

Tardigrady, známé také jako vodní medvědi, dlouho fascinují vědce se schopností přežít extrémní podmínky, včetně záření na hladinách téměř 1 000krát vyšší než smrtelná dávka pro lidi. Existuje asi 1 500 známých druhů tardigrade, ale pouze hrstka je dobře studována.

Nyní vědci sekvenovali genom vědecky nového druhu a odhalili některé molekulární mechanismy, které dávají tardigrades jejich mimořádnou odolnost. Jejich studie, publikovaná ve vědě 24. října 1, identifikuje tisíce genů tardigrade, které se při vystavení záření staly aktivnějšími. Tyto procesy naznačují sofistikovaný obranný systém, který chrání DNA před poškozením, které způsobuje záření a opravy, které se vyskytují.

Autoři doufají, že jejich zjištění mohou být použita k ochraně astronautů před zářením během kosmických misí, vyčištění jaderné kontaminace nebo zlepšení léčby rakoviny.

"Tento objev by mohl pomoci zlepšit stresovou odolnost lidských buněk, z nichž bude prospěch pacientům podstupující radiační terapii," říká Lingqiang Zhang, spoluautor studie a molekulární a buněčný biolog v Pekingském institutu Lifeomics.

Ochranné geny

Asi před šesti lety odešli Zhang a jeho kolegové do pohoří Funiu v čínské provincii Henan, aby sbírali vzorky mechů. V laboratoři a pod mikroskopem identifikovali dříve nezdokumentovaný druh Tardigrade, který pojmenovali Hypsibius Henanensis. Sekvenování genomu ukázalo, že druh měl 14 701 genů, z nichž 30% bylo pro tardigrady jedinečné.

Když vědci vystavili H. henanensis radiační dávce 200 a 2 000 šedých - daleko za to, co lidé mohou přežít - zjistili, že 2 801 genů zapojených do opravy DNA, dělení buněk a imunitní odpovědi se stalo aktivním.

„Je to jako ve válečných hodnotách, když jsou továrny přepracovány pouze na výrobu munice. Je to téměř na úrovni, kde se genová exprese znovu vyvolává,“ říká Bob Goldstein, buněčný biolog na University of North Carolina v Chapel Hill, který studoval Terdigrades po dobu 25 let. "Jsme fascinováni tím, jak může organismus změnit svou genovou expresi a vytvořit tolik transkriptů pro určité geny."

Jeden z genů, nazývaných TRID1, kóduje protein, který pomáhá opravit dvouřetězcové zlomy v DNA náborem specializovaných proteinů do míst poškození. "Jedná se o nový gen, který, pokud vím, nikdo nezkoumal," říká Goldstein.

Vědci také odhadují, že 0,5–3,1% genů tardigrade bylo získáno od jiných organismů procesem zvaným horizontální přenos genů. Gen zvaný doda1, který se zdá, že pochází z bakterií, umožňuje tardigrades produkovat čtyři typy antioxidačních pigmentů známých jako Betalains. Tyto pigmenty mohou neutralizovat některé z škodlivých reaktivních chemikálií, které záření způsobuje v buňkách, které představují 60-70% škodlivých účinků záření.

Autoři léčili lidské buňky jednou z tardigrade betalains a zjistili, že tyto buňky jsou mnohem lépe schopny přežít záření než neléčené buňky.

Žádné datum vypršení platnosti

Zkoumání molekulárních mechanismů, které umožňují tardigrades tolerovat jiné extrémní podmínky, jako jsou vysoké teploty, deprivace vzduchu, dehydratace a hladovění, by mohly mít dalekosáhlé aplikace. Například by to mohlo zlepšit životnost citlivých látek, jako jsou vakcíny. "Všechny vaše léky mají datum vypršení platnosti - tardigrady ne," říká Goldstein.

Porovnání těchto mechanismů mezi různými druhy tardigrade je důležitou součástí tohoto výzkumu, přidává Nadja Møbjerg, fyziologka zvířat na University of Copenhagen. "Ještě nemáme dostatek znalostí o různých druzích tardigradů, které existují," říká.

Tato zvířata mají „velké množství ochranných sloučenin, které pravděpodobně poskytnou ještě zajímavější a užitečnější poznatky,“ říká Goldstein. "Chceme pochopit, jak fungují a jaký potenciál mají."

1. Li. L. a kol. Science 386, EADL0799 (2024).

   Článek
   Google Scholar

Stáhnout odkazy