Noile specii tardigrade dezvăluie secrete ale rezistenței la radiații

Noile specii tardigrade dezvăluie secrete ale rezistenței la radiații

O specie de tardigradă recent descrisă oferă oamenilor de știință o perspectivă asupra a ceea ce face ca aceste creaturi minuscule, cu opt picioare să fie atât de rezistente la radiații.

Tardigradele, cunoscute și sub denumirea de urși de apă, au fascinat de mult timp oamenii de știință cu capacitatea lor de a supraviețui condiții extreme, inclusiv radiații la niveluri de aproape 1.000 de ori mai mari decât doza letală pentru oameni. Există aproximativ 1.500 de specii cunoscute de tardigrad, dar doar o mână sunt bine studiate.

Acum, oamenii de știință au secvențiat genomul unei specii din punct de vedere științific și au dezvăluit unele dintre mecanismele moleculare care conferă tardigradelor rezistența lor extraordinară. Studiul lor, publicat în știință pe 24 octombrie 1, identifică mii de gene tardigrade care devin mai active atunci când sunt expuse la radiații. Aceste procese sugerează un sistem de apărare sofisticat care protejează ADN -ul de daunele pe care radiațiile le provoacă și repararea pauzelor care apar.

Autorii speră că descoperirile lor pot fi utilizate pentru a proteja astronauții împotriva radiațiilor în timpul misiunilor spațiale, pentru a curăța contaminarea nucleară sau pentru a îmbunătăți tratamentul cancerului.

„Această descoperire ar putea contribui la îmbunătățirea rezistenței la stres a celulelor umane, ceea ce va beneficia de pacienții care suferă de radioterapie”, spune Lingqiang Zhang, coautor al studiului și un biolog molecular și celular la Institutul de Lifeomics din Beijing.

Gene de protecție

În urmă cu aproximativ șase ani, Zhang și colegii săi au mers la Munții Funiu din provincia Henan din China pentru a colecta mostre de mușchi. În laborator și sub microscop, au identificat o specie de tardigradă anterior nedocumentată, pe care au numit -o Hypsibius henanensis. Secvențializarea genomului a arătat că speciile au 14.701 de gene, dintre care 30% au fost unice pentru tardigrade.

Când cercetătorii au expus H. henanensis la doze de radiații de 200 și 2.000 gri - mult peste ceea ce oamenii ar putea supraviețui - au descoperit că 2.801 de gene implicate în repararea ADN -ului, diviziunea celulară și răspunsurile imune au devenit active.

"Este ca în timpul războiului, când fabricile sunt retrase pentru a produce doar muniții. Este aproape la nivelul în care expresia genică este reînnoită", spune Bob Goldstein, biolog celular la Universitatea din Carolina de Nord din Chapel Hill, care a studiat tardigradele timp de 25 de ani. „Suntem fascinați de modul în care un organism își poate schimba expresia genică pentru a produce atât de multe transcrieri pentru anumite gene.”

Una dintre gene, numită TRID1, codifică o proteină care ajută la repararea pauzelor duble-catenă în ADN prin recrutarea proteinelor specializate la locurile de deteriorare. „Aceasta este o genă nouă care, din câte știu, nimeni nu a studiat”, spune Goldstein.

Cercetătorii estimează, de asemenea, că 0,5-3,1% din genele tardigrade au fost achiziționate de la alte organisme printr-un proces numit transfer de gene orizontal. O genă numită DODA1, care pare să provină din bacterii, permite tardigradelor să producă patru tipuri de pigmenți antioxidanți cunoscuți sub numele de betalains. Acești pigmenți pot neutraliza unele dintre substanțele chimice reactive nocive pe care radiațiile le provoacă în celule, care reprezintă 60-70% din efectele nocive ale radiațiilor.

Autorii au tratat celulele umane cu una dintre betalainele tardigrade și au descoperit că aceste celule erau mult mai capabile să supraviețuiască radiații decât celulele netratate.

Fără dată de expirare

Cercetarea mecanismelor moleculare care permit tardigradelor să tolereze alte afecțiuni extreme, cum ar fi temperaturi ridicate, privarea de aer, deshidratarea și înfometarea ar putea avea aplicații de anvergură. De exemplu, ar putea îmbunătăți durata de valabilitate a substanțelor sensibile, cum ar fi vaccinurile. „Toate medicamentele dvs. au o dată de expirare - tardigradele nu”, spune Goldstein.

Compararea acestor mecanisme între diferite specii tardigrade este o parte importantă a acestei cercetări, adaugă Nadja Møbjerg, fiziolog de animale la Universitatea din Copenhaga. „Încă nu avem suficiente cunoștințe despre diferitele specii de tardigrade care există”, spune ea.

Aceste animale au „o mulțime de compuși de protecție care vor oferi probabil idei și mai interesante și mai utile”, spune Goldstein. „Vrem să înțelegem cum funcționează și ce potențial au.”

1. Li. L. și colab. Science 386, EADL0799 (2024).

   Articol
   Google Scholar

Descărcați referințe