Naujos Tardigrade rūšys atskleidžia atsparumo radiacijai paslaptis

Naujos Tardigrade rūšys atskleidžia atsparumo radiacijai paslaptis

Naujai aprašyta „Tardigrade“ rūšis mokslininkams suteikia įžvalgos apie tai, kas daro šiuos mažyčius aštuonias kojas būtybes tokias atsparias radiacijai.

Tardigradai, dar žinomi kaip vandens lokiai, jau seniai žavi mokslininkus, turinčius sugebėjimą išgyventi ekstremalias sąlygas, įskaitant radiaciją beveik 1000 kartų didesne nei mirtina dozė žmonėms. Yra apie 1500 žinomų Tardigrade rūšių, tačiau tik saujelė yra gerai ištirta.

Dabar mokslininkai sekė moksliškai naujos rūšies genomą ir atskleidė kai kuriuos molekulinius mechanizmus, kurie suteikia tardigradui nepaprastą atsparumą. Jų tyrimas, paskelbtas moksle spalio 24 d 1, identifikuoja tūkstančius Tardigrade genų, kurie tampa aktyvesni, kai veikiama radiacijos. Šie procesai rodo modernią gynybos sistemą, apsaugančią DNR nuo pažeidimo, kurį sukelia radiacija ir remontas, atsiranda.

Autoriai tikisi, kad jų išvados gali būti panaudotos siekiant apsaugoti astronautus nuo radiacijos kosminių misijų metu, išvalyti branduolinį užteršimą ar pagerinti vėžio gydymą.

„Šis atradimas galėtų padėti pagerinti žmogaus ląstelių atsparumą stresui, o tai bus naudinga pacientams, kuriems taikoma radiacijos terapija“,-sako Lingqiang Zhang, tyrimo bendraautorius ir Pekino Lifeomics instituto molekulinė bei ląstelinė biologė.

Apsauginiai genai

Maždaug prieš šešerius metus Zhang ir jo kolegos išvyko į Funiu kalnus Kinijos Henano provincijoje rinkti samanų pavyzdžių. Laboratorijoje ir po mikroskopu jie nustatė anksčiau dokumentų neturinčią Tardigrade rūšį, kurią jie pavadino Hypsibius henanensis. Genomo sekos nustatymas parodė, kad rūšis turėjo 14 701 genų, iš kurių 30% buvo būdingi tik tardigradams.

Kai tyrėjai H. henanensis paveikė 200 ir 2000 pilkųjų radiacijos dozes - daug daugiau nei tai, ką žmonės galėtų išgyventi, jie nustatė, kad 2801 genai, dalyvaujantys DNR atstatymo, ląstelių dalijimosi ir imuniniame atsake.

"Tai panašu į karo laikus, kai gamyklos yra pertvarkytos tik gaminant tik amuniciją. Tai beveik tokiu lygiu, kai genų ekspresija yra pertvarkyta", - sako Bobas Goldsteinas, Ląstelinės biologas Šiaurės Karolinos universitete, Chapel Hill, kuris 25 metus tyrinėjo Tardigrades. „Mums žavi tai, kaip organizmas gali pakeisti savo genų ekspresiją, kad gautų tiek daug nuorašų tam tikriems genams“.

Vienas iš genų, vadinamų TRID1, koduoja baltymą, kuris padeda ištaisyti dvigubos grandinės pertraukas DNR, įdarbindamas specializuotus baltymus, kad būtų galima pažeisti. „Tai yra naujas genas, kuris, kiek aš žinau, niekas nesimokė“, - sako Goldsteinas.

Tyrėjai taip pat apskaičiavo, kad 0,5–3,1% Tardigrade genų iš kitų organizmų buvo įgyti per procesą, vadinamą horizontaliu genų perdavimu. Genas, vadinamas Doda1, kuris, atrodo, yra kilęs iš bakterijų, leidžia tardigradams gaminti keturių tipų antioksidacinius pigmentus, žinomus kaip „Betalains“. Šie pigmentai gali neutralizuoti kai kurias kenksmingas reaktyviosios chemines medžiagas, kurias radiacija sukelia ląstelėse, kurios sudaro 60–70% kenksmingo radiacijos poveikio.

Autoriai gydė žmogaus ląsteles vienu iš „Tardigrade Betalains“ ir nustatė, kad šios ląstelės daug geriau išgyveno radiaciją nei neapdorotos ląstelės.

Nėra galiojimo datos

Tiriant molekulinius mechanizmus, leidžiančius tardigradui toleruoti kitas ekstremalias sąlygas, tokias kaip aukšta temperatūra, oro trūkumas, dehidratacija ir badas, gali būti taikomos tolimosios. Pavyzdžiui, tai galėtų pagerinti jautrių medžiagų, tokių kaip vakcinos, galiojimo laiką. „Visi jūsų vaistai turi galiojimo laiką -„ Tardigrades “neturi“, - sako Goldsteinas.

Palyginę šiuos mechanizmus tarp skirtingų Tardigrade rūšių yra svarbi šio tyrimo dalis, priduria Nadja Møbjerg, Kopenhagos universiteto gyvūnų fiziologas. „Mes dar neturime pakankamai žinių apie įvairias egzistuojančias tardigradų rūšis“, - sako ji.

Šie gyvūnai turi „daugybę apsauginių junginių, kurie greičiausiai suteiks dar įdomesnių ir naudingų įžvalgų“, - sako Goldsteinas. „Mes norime suprasti, kaip jie veikia ir kokį potencialą jie turi“.

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

   Straipsnis
   „Google Scholar“

Atsisiųskite nuorodas