Nowy podobny do Tardigrad ujawnia tajemnice odporności na promieniowanie
Nowy podobny do Tardigrad ujawnia tajemnice odporności na promieniowanie
Nowo opisany rodzaj brody daje naukowcom wgląd w to, co sprawia, że te małe, ośmiu pozytywne stworzenia są tak odporne na promieniowanie.
Bärtierchen, znany również jako Bears Water Bears, od dawna zafascynuje naukowców swoją zdolnością do przetrwania ekstremalnych warunków, w tym promieniowania na poziomie, który jest prawie 1000 razy wyższy niż dawka śmiertelna dla ludzi. Istnieje około 1500 znanych gatunków brodaty, ale tylko garstka jest dobrze zbadana.
Teraz naukowcy zsekwencjonowali genom nowego naukowo nowego sposobu i wykazali niektóre mechanizmy molekularne, które dają niedźwiedziem ich niezwykłą odporność. Twoje badanie, opublikowane w Science w dniu 24 października 1 Zidentyfikuj tysiące genów Caretonal, które są bardziej aktywne, gdy są eksponowane na promieniowanie. Procesy te wskazują na wyrafinowany system obrony, który chroni DNA przed uszkodzeniem, powoduje promieniowanie i występujące naprawy.
Autorzy mają nadzieję, że ich ustalenia można wykorzystać do ochrony astronautów podczas misji kosmicznych przed promieniowaniem, w celu wyeliminowania zanieczyszczenia jądrowego lub w celu poprawy leczenia raka.
„To odkrycie może pomóc w poprawie odporności na stres ludzkich komórek, co jest korzystne dla pacjentów, którzy poddają się radioterapii”, mówi Lingqiang Zhang, współautor badania oraz biologa molekularnego i komórkowego w Beijing Institute of Liferomics.
Geny ochrony
Około sześć lat temu Zhang i jego koledzy udali się w góry Fiiu w chińskiej prowincji Henan, aby zebrać próbki mchu. W laboratorium i pod mikroskopem zidentyfikowali wcześniej nie udokumentowane brodaty gatunki zwierząt, które nazywali Hypsibius henanensis. Sekwencjonowanie genomu wykazało, że ART 14 701 miało geny, z czego 30 % jest unikalne dla brody.
Kiedy naukowcy H. henanensis ujawnili skrzynki promieniujące 200 i 2000 szarości poza tym, co ludzie mogliby przetrwać-stwierdzili, że 2801 genów biorących udział w naprawie DNA, podział komórek i odpowiedzi immunologiczne były aktywne.
„To jest jak w przypadku wojny, gdy fabryki są przekształcane w amunicję. Jest prawie na poziomie, na którym ekspresja genów jest przeprojektowana”, mówi Bob Goldstein, biolog komórkowy z University of North Carolina w Chapel Hill, który studiuje brody od 25 lat. „Fascynuje nas to, w jaki sposób organizm może zmienić ekspresję genów w taki sposób, że wytwarza tak wiele transkryptów dla niektórych genów”.
Jeden z genów o nazwie TRID1 koduje białko, które pomaga naprawić pęknięcia podwójnych nici w DNA poprzez rekrutację wyspecjalizowanych białek w miejscach uszkodzeń. „To nowy gen, który, o ile mi wiadomo, nikt nie badał” - mówi Goldstein.
Naukowcy szacują również, że 0,5–3,1 % brodatych genów zostało nabytych przez inne organizmy przez proces zwany dżentelmenem poziomym. Gen zwany DodA1, który najwyraźniej pochodzi z bakterii, umożliwia brodę wytwarzanie czterech rodzajów pigmentów przeciwutleniających zwanych betalainą. Pigmenty te mogą zneutralizować niektóre szkodliwe reaktywne chemikalia, które powodują promieniowanie w komórkach i które stanowią 60–70 % szkodliwych działań promieniowania.
Autorzy traktowali ludzkie komórki jedną z betalainy Bärtierchen i stwierdzili, że komórki te były znacznie lepiej zdolne do przeżycia promieniowania niż komórki nietraktowane.
Brak daty ważności
Badanie mechanizmów molekularnych, które umożliwiają brody tolerować inne ekstremalne warunki, takie jak wysokie temperatury, odstawienie powietrza, odwodnienie i głód, może mieć dalekosiężne zastosowania. Na przykład może to poprawić trwałość wrażliwych substancji, takich jak szczepionki. „Wszystkie twoje leki mają datę ważności - notatki” - mówi Goldstein.
Porównanie tych mechanizmów między różnymi rodzajami brody jest ważną częścią tych badań, dodaje Nadja Møbjerg, fizjologu zwierząt z University of Copenhagen. „Nie mamy wystarczającej wiedzy na temat różnych rodzajów brody, które istnieją” - mówi.
Zwierzęta te mają „bogactwo substancji ochronnych, które prawdopodobnie zapewnią jeszcze bardziej interesującą i przydatną wiedzę”, mówi Goldstein. „Chcemy zrozumieć, jak działają i jaki mają potencjał”.