Nieuwe Tardigrad-achtige onthult geheimen van stralingsweerstand
Nieuwe Tardigrad-achtige onthult geheimen van stralingsweerstand
Een nieuw beschreven type baard geeft wetenschappers inzicht in wat deze kleine, achtpotige wezens maakt die zo resistent zijn tegen straling.
Bärtierchen, ook bekend als waterberen, hebben wetenschappers al lang gefascineerd met hun vermogen om extreme omstandigheden te overleven, inclusief straling op een niveau dat bijna 1000 keer hoger is dan de fatale dosis voor mensen. Er zijn ongeveer 1500 bekende bebaarde soorten, maar slechts een handvol is goed onderzocht.
Nu hebben wetenschappers het genoom van een wetenschappelijk nieuwe manier gesequenced en hebben enkele van de moleculaire mechanismen getoond die hun buitengewone veerkracht geven. Uw studie, gepubliceerd in Science op 24 oktober 1 Identificeer duizenden caretonale genen die actiever zijn die actief zijn bij blootstelling aan de straling. Deze processen geven een geavanceerd afweersysteem aan dat DNA beschermt tegen de schade, veroorzaakt straling en reparaties die zich voordoen.
De auteurs hopen dat hun bevindingen kunnen worden gebruikt om astronauten te beschermen tijdens ruimtemissies tegen straling, om nucleaire besmetting te elimineren of de behandeling van kanker te verbeteren.
"Deze ontdekking zou kunnen helpen de stressresistentie van menselijke cellen te verbeteren, wat voordelen van patiënten die radiotherapie ondergaan", zegt Lingqiang Zhang, co-auteur van de studie en moleculaire en celbioloog bij het Beijing Institute of Lifeomics.
Beschermingsgenen
Ongeveer zes jaar geleden gingen Zhang en zijn collega's naar de Fiiu -bergen in de Chinese provincie Henan om mosmonsters te verzamelen. In het laboratorium en onder de microscoop identificeerden ze een eerder niet gedocumenteerde bebaarde diersoorten, die ze Hypsibius henanensis noemden. De genoomsequencing toonde aan dat ART 14.701 genen had, waarvan 30 % uniek is voor baarden.
Toen de onderzoekers H. henanensis stralingsdozen van 200 en 2.000 grijs-veer blootstelden dan wat mensen konden overleven-ontdekten ze dat 2.801 genen die betrokken zijn bij DNA-herstel, celdeling en immuunresponsen actief waren.
"Het is zoals in het geval van oorlog wanneer fabrieken worden bekeerd om munitie te produceren. Het is bijna op het niveau waarop genexpressie wordt opnieuw ontworpen", zegt Bob Goldstein, celbioloog aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill, die al 25 jaar baarden bestudeert. "We zijn gefascineerd door hoe een organisme zijn genexpressie zo kan veranderen dat het zoveel transcripten produceert voor bepaalde genen."
Een van de genen, trid1 genoemd, codeert voor een eiwit dat helpt bij het herstellen van dubbele strengbreuken in het DNA door gespecialiseerde eiwitten te werven op de schade -locaties. "Dit is een nieuw gen dat, voor zover ik weet, niemand heeft onderzocht", zegt Goldstein.
De onderzoekers schatten ook dat 0,5-3,1 % van de bebaarde genen door andere organismen werden verkregen door een proces dat horizontale heer wordt genoemd. Een gen genaamd DoDA1, dat blijkbaar afkomstig is van bacteriën, stelt baarden in staat om vier soorten antioxiderende pigmenten te produceren die bekend staan als Betalaine. Deze pigmenten kunnen enkele van de schadelijke reactieve chemicaliën die straling in cellen veroorzaken neutraliseren en die 60-70 % uitmaken van de schadelijke effecten van straling.
De auteurs behandelden menselijke cellen met een van de betalaïne van de Bärtierchen en vonden dat deze cellen veel beter in staat waren om straling te overleven dan onbehandelde cellen.
geen vervaldatum
Het onderzoek van de moleculaire mechanismen die baarden in staat stellen andere extreme omstandigheden te verdragen, zoals hoge temperaturen, luchtontwenning, uitdroging en honger, kunnen veel reikwegende toepassingen hebben. Het kan bijvoorbeeld de duurzaamheid van gevoelige stoffen zoals vaccins verbeteren. "Al uw medicatie heeft een vervaldatum - lagernotities", zegt Goldstein.
De vergelijking van deze mechanismen tussen verschillende soorten baarden is een belangrijk onderdeel van dit onderzoek, voegt Nadja Møbjerg toe, dierenfysioloog aan de Universiteit van Kopenhagen. "We hebben niet genoeg kennis over de verschillende soorten baarden die bestaan", zegt ze.
Deze dieren hebben "een schat aan beschermende stoffen die waarschijnlijk nog interessantere en nuttige kennis zullen bieden", zegt Goldstein. "We willen begrijpen hoe ze werken en welk potentieel ze hebben."
- >
-
li. L. et al. Science 386, EADL0799 (2024).