Nový druh Tardigrade odhaľuje tajomstvá odporu ožarovania

Nový druh Tardigrade odhaľuje tajomstvá odporu ožarovania

Novo opísaný druh Tardigrade dáva vedcom nahliadnutie do toho, čo robí z týchto drobných, osemnohých stvorení tak odolných voči žiareniu.

Tardigrady, známe tiež ako vodné medvede, majú vedcov dlho fascinovaných vedcov s ich schopnosťou prežiť extrémne podmienky, vrátane ožarovania na úrovniach takmer 1 000 -krát vyššie ako smrtiaca dávka pre ľudí. Existuje asi 1 500 známych druhov Tardigrade, ale iba hrsť je dobre študovaná.

Vedci teraz sekvenovali genóm vedecky nového druhu a odhalili niektoré z molekulárnych mechanizmov, ktoré dávajú tardigradom svoju mimoriadnu odolnosť. Ich štúdia, publikovaná vo vede 24. októbra 1, identifikuje tisíce génov Tardigrade, ktoré sa pri vystavení žiareniu stanú aktívnejšími. Tieto procesy naznačujú sofistikovaný obranný systém, ktorý chráni DNA pred poškodením, ktoré žiarenie spôsobuje, a opravy prerušenia.

Autori dúfajú, že ich zistenia môžu byť použité na ochranu astronautov pred ožarovaním počas vesmírnych misií, vyčistenie jadrovej kontaminácie alebo zlepšenie liečby rakoviny.

„Tento objav by mohol pomôcť zlepšiť stresovú rezistenciu ľudských buniek, ktoré budú prínosom pre pacientov podstupujúcich radiačnú terapiu,“ hovorí Lingqiang Zhang, spoluautor štúdie a molekulárny a bunkový biológ v Pekingskom inštitúte Lifeomics.

Ochranné gény

Asi pred šiestimi rokmi Zhang a jeho kolegovia odišli do pohoria Funiu v čínskej provincii Henan, aby zbierali vzorky machu. V laboratóriu a pod mikroskopom identifikovali predtým nezdokumentovaný druh Tardigrade, ktorý pomenovali Hypsibius Henanensis. Sekvenovanie genómu ukázalo, že druh mal 14 701 génov, z ktorých 30% bolo jedinečných pre Tardigrades.

Keď vedci vystavili H. Henanensis na radiačné dávky 200 a 2 000 šedých - ďaleko za hranicami toho, čo ľudia mohli prežiť - zistili, že aktívne sa stalo 2 801 génov zapojených do opravy DNA, delenia buniek a imunitných reakcií.

„Je to ako vo vojne, keď sú továrne prehodnotené, aby produkovali iba muníciu. Je to takmer na úrovni, kde sa génové expresia opakuje,“ hovorí Bob Goldstein, bunkový biológ na University of North Carolina v Chapel Hill, ktorý študoval Tardigrades už 25 rokov. "Sme fascinovaní tým, ako môže organizmus zmeniť svoju génovú expresiu tak, aby vytvoril toľko transkriptov pre určité gény."

Jeden z génov, nazývaný TRID1, kóduje proteín, ktorý pomáha opravovať dvojvláknové zlomy v DNA náborom špecializovaných proteínov do miest poškodenia. „Je to nový gén, ktorý, pokiaľ viem, nikto neštudoval,“ hovorí Goldstein.

Vedci tiež odhadujú, že 0,5-3,1% génov Tardigrade bolo získaných z iných organizmov prostredníctvom procesu nazývaného horizontálny prenos génov. Gén nazývaný DODA1, ktorý sa zdá, že pochádza z baktérií, umožňuje Tardigrades produkovať štyri typy antioxidačných pigmentov známych ako betalány. Tieto pigmenty môžu neutralizovať niektoré škodlivé reaktívne chemikálie, ktoré žiarenie spôsobuje v bunkách, ktoré zodpovedajú 60-70% škodlivých účinkov žiarenia.

Autori ošetrovali ľudské bunky jedným z betalanín Tardigrade a zistili, že tieto bunky boli oveľa lepšie schopné prežiť žiarenie ako neošetrené bunky.

Žiadny dátum exspirácie

Skúmanie molekulárnych mechanizmov, ktoré umožňujú Tardigradom tolerovať ďalšie extrémne podmienky, ako sú vysoké teploty, deprivácia vzduchu, dehydratácia a hladovanie, by mohlo mať ďalekosiahle aplikácie. Napríklad by mohla zlepšiť trvanlivosť citlivých látok, ako sú vakcíny. „Všetky vaše lieky majú dátum exspirácie - Tardigrades nie,“ hovorí Goldstein.

Porovnanie týchto mechanizmov medzi rôznymi druhmi Tardigrade je dôležitou súčasťou tohto výskumu, dodáva Nadja Møbjerg, fyziológ zvierat na univerzite v Kodani. „Zatiaľ nemáme dostatok vedomostí o rôznych druhoch Tardigrades, ktoré existujú,“ hovorí.

Tieto zvieratá majú „množstvo ochranných zlúčenín, ktoré pravdepodobne poskytnú ešte zaujímavejšie a užitočné poznatky,“ hovorí Goldstein. "Chceme pochopiť, ako fungujú a aký potenciál majú."

1. Li. L. a kol. Science 386, EADL0799 (2024).

   Článok
   Študovňa Google

Stiahnite si referencie