Το νέο Tardigrad αποκαλύπτει μυστικά αντίστασης ακτινοβολίας
Το νέο Tardigrad αποκαλύπτει μυστικά αντίστασης ακτινοβολίας
Ένας πρόσφατα περιγραφόμενος τύπος γενειάδας δίνει στους επιστήμονες τις πληροφορίες για το τι κάνει αυτά τα μικροσκοπικά, οκτώ πλάσματα που είναι τόσο ανθεκτικά στην ακτινοβολία.
Bärtierchen, επίσης γνωστή ως νερού, έχουν μακρά γοητευμένους επιστήμονες με την ικανότητά τους να επιβιώσουν ακραίες συνθήκες, συμπεριλαμβανομένης της ακτινοβολίας σε επίπεδο που είναι σχεδόν 1.000 φορές υψηλότερο από τη θανατηφόρα δόση για τον άνθρωπο. Υπάρχουν περίπου 1.500 γνωστά γενειοφόρα είδη, αλλά μόνο μια χούφτα εξετάζεται καλά.
Τώρα οι επιστήμονες έχουν αλληλουχήσει το γονιδίωμα ενός επιστημονικά νέου τρόπου και έδειξαν μερικούς από τους μοριακούς μηχανισμούς που δίνουν στην εκδήλωση την εξαιρετική τους ανθεκτικότητα. Η μελέτη σας, που δημοσιεύθηκε στην επιστήμη στις 24 Οκτωβρίου 1 Προσδιορίστε χιλιάδες φύλακα γονιδίων που είναι πιο ενεργά όταν εκτίθενται σε ακτινοβολία. Αυτές οι διαδικασίες υποδεικνύουν ένα εξελιγμένο αμυντικό σύστημα που προστατεύει το DNA από τη βλάβη, προκαλεί ακτινοβολία και επισκευές που συμβαίνουν.
Οι συγγραφείς ελπίζουν ότι τα ευρήματά τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προστασία των αστροναύτες κατά τη διάρκεια των διαστημικών αποστολών από την ακτινοβολία, για την εξάλειψη της πυρηνικής μόλυνσης ή για τη βελτίωση της θεραπείας του καρκίνου.
"Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση της αντοχής του άγχους των ανθρώπινων κυττάρων, η οποία ωφελεί τους ασθενείς που υποβάλλονται σε ακτινοθεραπεία", λέει ο Lingqiang Zhang, συν-συγγραφέας της μελέτης και μοριακής και κυτταρικής βιολόγου στο Ινστιτούτο Ζωωμάτων του Πεκίνου.
γονίδια προστασίας
Περίπου έξι χρόνια πριν, ο Zhang και οι συνάδελφοί του πήγαν στα βουνά FIIU στην κινεζική επαρχία Henan για να συλλέξουν δείγματα βρύα. Στο εργαστήριο και κάτω από το μικροσκόπιο, εντόπισαν ένα προηγουμένως τεκμηριωμένο γενειοφόρο είδος ζωικών ειδών, τα οποία ονόμασαν Hypsibius henanensis. Η αλληλουχία του γονιδιώματος έδειξε ότι το άρθρο 14.701 είχε γονίδια, εκ των οποίων το 30 % είναι μοναδικό για τις γενειάδες.
Όταν οι ερευνητές H. henanensis εκτελούσαν κιβώτια ακτινοβολίας 200 και 2.000 γκρίζο-far πέρα από αυτό που οι άνθρωποι θα μπορούσαν να επιβιώσουν-διαπίστωσαν ότι 2.801 γονίδια που εμπλέκονται στην επισκευή του DNA, την κυτταρική διαίρεση και τις ανοσοαποκρίσεις ήταν ενεργά.
"Είναι όπως σε περίπτωση πολέμου όταν τα εργοστάσια μετατρέπονται για να παράγουν πυρομαχικά, είναι σχεδόν στο επίπεδο στο οποίο η γονιδιακή έκφραση επανασχεδιάζεται", λέει ο Bob Goldstein, κυτταρικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill, ο οποίος έχει σπουδάσει γενειάδες για 25 χρόνια. "Είμαστε γοητευμένοι από το πώς ένας οργανισμός μπορεί να αλλάξει την γονιδιακή του έκφραση με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει τόσα πολλά μεταγραφές για ορισμένα γονίδια".
Ένα από τα γονίδια, που ονομάζεται TRID1, κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που βοηθά στην επιδιόρθωση διπλή κλώνη διαλείμματα στο DNA με την πρόσληψη εξειδικευμένων πρωτεϊνών στις θέσεις βλάβης. "Αυτό είναι ένα νέο γονίδιο που, όσο γνωρίζω, κανείς δεν εξέτασε", λέει ο Goldstein.
Οι ερευνητές εκτιμούν επίσης ότι το 0,5-3,1 % των γενειοφόρων γονιδίων αποκτήθηκαν από άλλους οργανισμούς από μια διαδικασία που ονομάζεται οριζόντιος κύριος. Ένα γονίδιο που ονομάζεται Doda1, το οποίο προφανώς προέρχεται από βακτήρια, επιτρέπει σε γενειάδες να παράγουν τέσσερις τύπους αντιοξειδωτικών χρωστικών γνωστών ως Betalaine. Αυτές οι χρωστικές μπορεί να εξουδετερώσουν μερικές από τις επιβλαβείς αντιδραστικές χημικές ουσίες που προκαλούν ακτινοβολία στα κύτταρα και τα οποία αποτελούν το 60-70 % των επιβλαβών επιδράσεων της ακτινοβολίας.
Οι συγγραφείς θεραπεύουν τα ανθρώπινα κύτταρα με μία από τις betalaine του Bärtierchen και διαπίστωσαν ότι αυτά τα κύτταρα ήταν πολύ καλύτερα σε θέση να επιβιώσουν από την ακτινοβολία από τα μη επεξεργασμένα κύτταρα.
Δεν υπάρχει ημερομηνία λήξης
Η εξέταση των μοριακών μηχανισμών που επιτρέπουν στις γενειάδες να ανεχθούν άλλες ακραίες συνθήκες, όπως οι υψηλές θερμοκρασίες, η απόσυρση του αέρα, η αφυδάτωση και η πείνα θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογές παραβίασης. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να βελτιώσει την ανθεκτικότητα των ευαίσθητων ουσιών όπως τα εμβόλια. "Όλα τα φάρμακά σας έχουν μια ημερομηνία λήξης - σημειώσεις ρουλεμάν", λέει ο Goldstein.
Η σύγκριση αυτών των μηχανισμών μεταξύ διαφορετικών τύπων γενειάδων αποτελεί σημαντικό μέρος αυτής της έρευνας, προσθέτει ο Nadja Møbjerg, φυσιολόγος ζώων στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. "Δεν έχουμε αρκετές γνώσεις για τους διαφορετικούς τύπους γενειάδων που υπάρχουν", λέει.Αυτά τα ζώα έχουν "πληθώρα προστατευτικών ουσιών που πιθανώς θα προσφέρουν ακόμα πιο ενδιαφέρουσες και χρήσιμες γνώσεις", λέει ο Goldstein. "Θέλουμε να καταλάβουμε πώς λειτουργούν και τι δυναμικό έχουν."
- >
li. L. et αϊ. Science 386, EADL0799 (2024).