Nove vrste tardigrade razkrivajo skrivnosti odpornosti na sevanje

Nove vrste tardigrade razkrivajo skrivnosti odpornosti na sevanje

Na novo opisana vrsta tardigrade znanstvenikom daje vpogled v tisto, zaradi česar so ta drobna, osemnožna bitja tako odporna na sevanje.

Tardigradi, znani tudi kot vodni medvedi, so že dolgo fascinirali znanstvenike s svojo sposobnostjo preživeti ekstremne razmere, vključno z sevanjem na nivojih, skoraj 1000 -krat višji od smrtonosnega odmerka za ljudi. Obstaja približno 1500 znanih vrst tardigrade, vendar je le peščica dobro preučena.

Zdaj so znanstveniki sekvencirali genom znanstveno novih vrst in razkrili nekatere molekularne mehanizme, ki dajejo tardigradi njihovo izjemno odpornost. Njihova študija, objavljena v Science 24. oktobra 1, identificira na tisoče genov tardigradov, ki postanejo bolj aktivni, ko so izpostavljeni sevanju. Ti procesi kažejo na prefinjen obrambni sistem, ki ščiti DNK pred škodo, ki jo sevanje povzroča, in popravila prelomov, ki se pojavijo.

Avtorji upajo, da se njihove ugotovitve lahko uporabijo za zaščito astronavtov pred sevanjem med vesoljskimi misijami, čiščenje jedrske kontaminacije ali izboljšanje zdravljenja raka.

"To odkritje bi lahko pomagalo izboljšati stresno odpornost človeških celic, kar bo koristilo bolnikom, ki so bili podvrženi sevalni terapiji," pravi Lingqiang Zhang, soavtor študije in molekularni in celični biolog na Pekinškem inštitutu za življenje.

Zaščitni geni

Pred približno šestimi leti so se Zhang in njegovi sodelavci odpravili v gore Funiu v kitajski provinci Henan, da bi zbrali vzorce Mossa. V laboratoriju in pod mikroskopom so identificirali prej nedokumentirano vrsto tardigrade, ki so jo poimenovali Hypsibius henanensis. Sekvenciranje genoma je pokazalo, da ima vrsta 14.701 genov, od tega 30% edinstvenih za tardigrade.

Ko so raziskovalci izpostavili H. henanensis z odmerki sevanja 200 in 2000 sivih - daleč čez tisto, kar bi ljudje lahko preživeli - so ugotovili, da je aktivno postalo 2.801 genov, ki sodelujejo pri popravilu DNK, delitvi celic in imunskih odzivih.

"Kot v vojnem času je, ko so tovarne ponovno postavljene samo za proizvodnjo streliva. Skoraj na ravni, kjer se prerazporedi gensko izražanje," pravi Bob Goldstein, celični biolog na Univerzi v Severni Karolini na Chapel Hillu, ki že 25 let študira tardigrade. "Fascinirali smo, kako lahko organizem spremeni svojo gensko izražanje, da ustvari toliko prepisov za določene gene."

Eden od genov, imenovan TRID1, kodira beljakovine, ki pomaga popraviti dvostranske prelome DNK z zaposlovanjem specializiranih beljakovin na mesta škode. "To je nov gen, ki, kolikor vem, nihče ni študiral," pravi Goldstein.

Raziskovalci tudi ocenjujejo, da je bilo od drugih organizmov pridobljenih 0,5-3,1% genov tardigradov s postopkom, imenovanim horizontalnim prenosom genov. Gen, imenovan DODA1, ki se zdi, da prihaja iz bakterij, omogoča, da tardigrade proizvajajo štiri vrste antioksidantnih pigmentov, znanih kot Betalains. Ti pigmenti lahko nevtralizirajo nekatere škodljive reaktivne kemikalije, ki jih sevanje povzroča v celicah, ki predstavljajo 60-70% škodljivih učinkov sevanja.

Avtorji so človeške celice zdravili z enim od tardigradnih betalainov in ugotovili, da so te celice veliko bolje preživele sevanje kot neobdelane celice.

Brez datuma poteka

Raziskovanje molekularnih mehanizmov, ki tardigrade omogočajo prenašanje drugih ekstremnih pogojev, kot so visoke temperature, odvzem zraka, dehidracija in stradanje, bi lahko imele daljnosežne aplikacije. Na primer, lahko izboljša rok uporabnosti občutljivih snovi, kot so cepiva. "Vsa vaša zdravila imajo datum poteka - tardigrade ne," pravi Goldstein.

Primerjava teh mehanizmov med različnimi vrstami tardigrade je pomemben del te raziskave, dodaja Nadje Møbjerg, fiziolog živali na Univerzi v Kopenhagnu. "Še nimamo dovolj znanja o različnih vrstah tardigrade," pravi.

Te živali imajo "veliko zaščitnih spojin, ki bodo verjetno zagotovile še bolj zanimiv in uporabna spoznanja," pravi Goldstein. "Želimo razumeti, kako delujejo in kakšen potencial imajo."

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

   Članek
   Google Učenjak

Prenesite reference