Ny tardigrad-lignende afslører hemmeligheder om strålingsmodstand
Ny tardigrad-lignende afslører hemmeligheder om strålingsmodstand
En nyligt beskrevet type skæg giver forskere indsigt i, hvad der gør disse små, otte -lette væsener så modstandsdygtige over for stråling.
Bärtierchen, også kendt som vandbjørne, har lange fascinerede forskere med deres evne til at overleve ekstreme forhold, herunder stråling på et niveau, der er næsten 1.000 gange højere end den dødelige dosis for mennesker. Der er omkring 1.500 kendte skæggede arter, men kun en håndfuld er godt undersøgt.
Nu har forskere sekventeret genomet af en videnskabeligt ny måde og vist nogle af de molekylære mekanismer, der giver bærer deres ekstraordinære modstandsdygtighed. Din undersøgelse, der er offentliggjort i videnskab den 24. oktober 1 Identificer tusinder af vicenlige gener, der er mere aktive, når de udsættes for stråling er. Disse processer indikerer et sofistikeret forsvarssystem, der beskytter DNA mod skaden, forårsager stråling og reparationer, der forekommer.
Forfatterne håber, at deres fund kan bruges til at beskytte astronauter under rummissioner mod stråling, til at eliminere nuklear forurening eller til at forbedre kræftbehandling.
"Denne opdagelse kunne hjælpe med at forbedre stressmodstanden for humane celler, der gavner patienter, der gennemgår strålebehandling," siger Lingqiang Zhang, medforfatter til undersøgelsen og molekylær og cellebiolog ved Beijing Institute of Lifeomics.
beskyttelsesgener
For omkring seks år siden gik Zhang og hans kolleger til FIIU -bjergene i den kinesiske provins Henan for at indsamle mosprøver. I laboratoriet og under mikroskopet identificerede de en tidligere ikke dokumenteret skæggede dyrearter, som de kaldte Hypsibius Henanensis. Genomsekventeringen viste, at ART 14.701 havde gener, hvoraf 30 % er unikke for skæg.
Da forskerne H. Henanensis udsatte strålingsbokse på 200 og 2.000 grå-far ud over, hvad folk kunne overleve-fandt de, at 2.801 gener, der er involveret i DNA-reparation, celledeling og immunresponser, var aktive.
"Det er som i tilfælde af krig, hvor fabrikker konverteres til at producere ammunition. Det er næsten på det niveau, hvor genekspression bliver redesignet," siger Bob Goldstein, cellebiolog ved University of North Carolina i Chapel Hill, der har studeret skæg i 25 år. "Vi er fascineret af, hvordan en organisme kan ændre sin genekspression på en sådan måde, at den producerer så mange transkripter til visse gener."
En af generne, kaldet TRID1, koder for et protein, der hjælper med at reparere dobbeltstrengsbrud i DNA'et ved at rekruttere specialiserede proteiner på skadestederne. "Dette er et nyt gen, der så vidt jeg ved, ingen undersøgt," siger Goldstein.
Forskerne estimerer også, at 0,5–3,1 % af de skæggede gener blev erhvervet af andre organismer ved en proces kaldet vandret gentleman. Et gen kaldet Doda1, der tilsyneladende kommer fra bakterier, gør det muligt for skæg at producere fire typer antioxidantpigmenter kendt som betalaine. Disse pigmenter kan neutralisere nogle af de skadelige reaktive kemikalier, der forårsager stråling i celler, og som udgør 60-70 % af de skadelige virkninger af stråling.
Forfatterne behandlede humane celler med en af betalaine af Bärtierchen og fandt, at disse celler var meget bedre i stand til at overleve stråling end ubehandlede celler.
ingen udløbsdato
Undersøgelsen af de molekylære mekanismer, der gør det muligt for skæg at tolerere andre ekstreme tilstande, såsom høje temperaturer, luftudtrækning, dehydrering og sult kunne have langt nåede anvendelser. For eksempel kan det forbedre holdbarheden af følsomme stoffer såsom vacciner. "Al din medicin har en udløbsdato - med noter," siger Goldstein.
Sammenligningen af disse mekanismer mellem forskellige typer skæg er en vigtig del af denne forskning, tilføjer Nadja Møbjerg, dyrefysiolog ved Copenhagen University. "Vi har ikke nok viden om de forskellige typer skæg, der findes," siger hun.
Disse dyr har "et væld af beskyttende stoffer, der sandsynligvis vil tilbyde endnu mere interessant og nyttig viden," siger Goldstein. "Vi vil forstå, hvordan de fungerer, og hvilket potentiale de har."
- >>
li. L. et al. Science 386, EADL0799 (2024).