Nový podobný Tardigradu odhaluje tajemství odolnosti proti radiaci
Nový podobný Tardigradu odhaluje tajemství odolnosti proti radiaci
Nově popsaný typ vousů dává vědcům vhled do toho, co dělá tyto drobné osmihry tak odolné vůči záření.
Bärtierchen, také známý jako vodní medvědi, dlouho fascinovali vědce s jejich schopností přežít extrémní podmínky, včetně záření na úrovni, která je téměř 1 000krát vyšší než fatální dávka pro lidi. Existuje asi 1 500 známých vousatých druhů, ale je dobře prozkoumána pouze hrstka.
Nyní vědci sekvenovali genom vědecky nového způsobu a ukázali některé z molekulárních mechanismů, které poskytují medvědům jejich mimořádnou odolnost. Vaše studie, zveřejněná ve vědě 24. října 1 Identifikujte tisíce pečovatelských genů, které jsou aktivnější, když jsou vystaveny na záření. Tyto procesy naznačují sofistikovaný obranný systém, který chrání DNA před poškozením, způsobuje záření a opravy, ke kterým dochází.
Autoři doufají, že jejich zjištění lze použít k ochraně astronautů během kosmických misí před zářením, k odstranění jaderné kontaminace nebo ke zlepšení léčby rakoviny.
"Tento objev by mohl pomoci zlepšit stresovou odolnost lidských buněk, která prospívá pacientům, kteří podstupují radiační terapii," říká Lingqiang Zhang, spoluautor studie a molekulárního a buněčného biologa v Pekingském ústavu Lifeomics.
Ochranné geny
Asi před šesti lety šli Zhang a jeho kolegové do pohoří Fiiu v čínské provincii Henan sbírat vzorky mechů. V laboratoři a pod mikroskopem identifikovali dříve zdokumentované vousaté živočišné druhy, které nazývali Hypsibius Henanensis. Sekvenování genomu ukázalo, že čl. 14 701 mělo geny, z nichž 30 % je jedinečných pro vousy.
Když vědci H. henanensis vystavili radiační boxy o rozloze 200 a 2 000 šedých far nad rámec toho, co lidé mohli přežít-zjistili, že bylo aktivní 2 801 genů, které jsou zapojeny do opravy DNA, dělení buněk a imunitní odpovědi.
"Je to jako v případě války, kdy jsou továrny přeměněny tak, aby produkovaly munici. Je to téměř na úrovni, na které se exprese genu přepracovává," říká Bob Goldstein, buněčný biolog na University of North Carolina v Chapel Hill, který studuje vousy po dobu 25 let. "Jsme fascinováni tím, jak může organismus změnit svou genovou expresi takovým způsobem, že pro určité geny produkuje tolik transkriptů."
Jeden z genů, nazývaných TRID1, kóduje protein, který pomáhá opravit přerušení dvojitého řetězce v DNA náborem specializovaných proteinů na místech poškození. „Toto je nový gen, který, pokud vím, nikdo nezkoumal,“ říká Goldstein.
Vědci také odhadují, že jinými organismy získaly 0,5–3,1 % vousatých genů procesem zvaným horizontální gentleman. Gen zvaný doda1, který zřejmě pochází z bakterií, umožňuje vousům produkovat čtyři typy antioxidačních pigmentů známých jako betalaine. Tyto pigmenty mohou neutralizovat některé z škodlivých reaktivních chemikálií, které způsobují záření v buňkách a které tvoří 60–70 % škodlivých účinků záření.
Autoři léčili lidské buňky jedním z betalainu Bärtierchen a zjistili, že tyto buňky jsou mnohem lépe schopny přežít záření než neléčené buňky.
Žádné datum vypršení platnosti
Zkoumání molekulárních mechanismů, které vousy umožňují tolerovat jiné extrémní podmínky, jako jsou vysoké teploty, odběr vzduchu, dehydratace a hlad, by mohly mít daleko za účelem vysílání. Například by to mohlo zlepšit trvanlivost citlivých látek, jako jsou vakcíny. „Všechny vaše léky mají datum vypršení platnosti - poznámky k ložisku,“ říká Goldstein.
Porovnání těchto mechanismů mezi různými typy vousů je důležitou součástí tohoto výzkumu, dodává NADJA Møbjerg, fyziolog zvířat na University of Copenhagen. „Nemáme dostatek znalostí o různých typech vousů, které existují,“ říká.
Tato zvířata mají „velké množství ochranných látek, které pravděpodobně nabízejí ještě zajímavější a užitečnější znalosti,“ říká Goldstein. "Chceme pochopit, jak fungují a jaký potenciál mají."
-
li. L. a kol. Science 386, EADL0799 (2024).