Uued tardigrade liigid paljastavad kiirguskindluse saladused

Uued tardigrade liigid paljastavad kiirguskindluse saladused

Äsja kirjeldatud Tardigrade liik annab teadlastele ülevaate sellest, mis muudab need pisikesed kaheksajalgsed olendid kiirgusele nii vastupidavaks.

Tardigraadid, tuntud ka kui veekarud, on juba pikka aega lummanud teadlasi, kellel on võime üle elada äärmuslikke tingimusi, sealhulgas kiirgus ligi 1000 korda kõrgem kui inimeste surmav annus. Teadaolevaid Tardigrade on teada umbes 1500, kuid ainult käputäis on hästi uuritud.

Nüüd on teadlased sekveneerinud teaduslikult uute liigi genoomi ja paljastanud mõned molekulaarsed mehhanismid, mis annavad tardigraadidele nende erakordse vastupidavuse. Nende uuring, avaldatud ajakirjas Science 24. oktoobril 1, tuvastab tuhanded tardigraadi geenid, mis muutuvad kiirgusega kokkupuutel aktiivsemaks. Need protsessid viitavad keerukale kaitsesüsteemile, mis kaitseb DNA -d kahjustuste eest, mida kiiritus põhjustab ja parandab pause, mis tekivad.

Autorid loodavad, et nende leide saab kasutada astronautide kaitsmiseks kiirguse eest kosmosemissioonide ajal, tuuma saastumise puhastamiseks või vähiravi parandamiseks.

"See avastus võib aidata parandada inimese rakkude stressiresistentsust, millest on kasu kiiritusravi saavatele patsientidele," ütleb uuringu kaasautor Lingqiang Zhang ning Pekingi Lifeomicsi instituudi molekulaar- ja rakubioloog.

Kaitsegeenid

Umbes kuus aastat tagasi läksid Zhang ja tema kolleegid Hiina Henani provintsis Funiu mägedes samblaproove koguma. Laboris ja mikroskoobi all tuvastasid nad varem dokumentideta Tardigrade liigi, mida nad nimetasid Hypsibius henanensisiks. Genoomi sekveneerimine näitas, et liikidel oli 14 701 geeni, millest 30% olid tardigraadide jaoks ainulaadsed.

Kui teadlased paljastasid H. henanensis radiatsioonidoosidega 200 ja 2000 halli - kaugelt üle selle, mida inimesed said ellu jääda - leidsid nad, et 2801 DNA parandamisega seotud geeni, rakkude jagunemist ja immuunvastuseid aktiivseks.

"See on nagu sõjaajal, kui tehased ümber lükatakse ainult laskemoona tootmiseks. See on peaaegu sellel tasemel, kus geeniekspressiooni ümber kujundatakse," ütleb Chapel Hilli Põhja -Carolina ülikooli rakubioloog Bob Goldstein, kes on juba 25 aastat uurinud TARDIGRADE. "Meid paelub see, kuidas organism saab muuta oma geeniekspressiooni, et toota teatud geenide jaoks nii palju ärakirju."

Üks geenidest, mida nimetatakse Trid1, kodeerib valku, mis aitab parandada DNA kaheahelalisi katkestusi, värvates spetsialiseeritud valke kahjustuste saiti. "See on uus geen, mida minu teada pole keegi uurinud," ütleb Goldstein.

Teadlaste hinnangul saadi horisontaalse geeniülekande kaudu protsessi kaudu 0,5–3,1% tardigraadi geenidest teistest organismidest. Geen nimega DODA1, mis näib pärinevat bakteritelt, võimaldab tardigraadidel toota nelja tüüpi antioksüdantseid pigmente, mida tuntakse betaalainetena. Need pigmendid võivad neutraliseerida mõned kahjulikud reaktiivsed kemikaalid, mida rakkudes kiiritus põhjustab, mis moodustavad 60–70% kiirguse kahjulikust mõjust.

Autorid kohtlesid inimese rakke ühe Tardigrade beetalainiga ja leidsid, et need rakud suutsid kiirgust palju paremini üle elada kui töötlemata rakud.

Aegumiskuupäeva pole

Uurides molekulaarseid mehhanisme, mis võimaldavad tardigraadidel taluda muid äärmuslikke tingimusi, nagu kõrge temperatuur, õhupuudus, dehüdratsioon ja nälgimine, võivad olla kaugeleulatuvad rakendused. Näiteks võib see parandada tundlike ainete, näiteks vaktsiinide säilivusaega. "Kõigil teie ravimitel on aegumiskuupäev - Tardigrades seda pole," ütleb Goldstein.

Nende mehhanismide võrdlemine erinevate Tardigrade liikide vahel on selle uurimistöö oluline osa, lisab Kopenhaageni ülikooli loomafüsioloogi Nadja Møbjerg. "Meil pole veel piisavalt teadmisi olemasolevate tardigraadide liikide kohta," ütleb ta.

Neil loomadel on "rikkalik kaitseühendid, mis pakuvad tõenäoliselt veelgi huvitavamaid ja kasulikumaid teadmisi", ütleb Goldstein. "Me tahame mõista, kuidas nad töötavad ja mis potentsiaali neil on."

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

   Artikkel
   Google Scholar

Laadige alla viited