Nya tardigradliknande avslöjar hemligheter för strålningsmotstånd
Nya tardigradliknande avslöjar hemligheter för strålningsmotstånd
En nybeskriven typ av skägg ger forskare insikter om vad som gör dessa små, åtta -varierande varelser så resistenta mot strålning.
Bärtierchen, även känd som vattenbjörnar, har länge fascinerat forskare med sin förmåga att överleva extrema förhållanden, inklusive strålning på en nivå som är nästan 1 000 gånger högre än den dödliga dosen för människor. Det finns cirka 1 500 kända skäggiga arter, men bara en handfull undersöks väl.
Nu har forskare sekvenserat genomet på ett vetenskapligt nytt sätt och visat några av de molekylära mekanismerna som ger björnar deras extraordinära motståndskraft. Din studie, publicerad i Science den 24 oktober 1 Identifiera tusentals Caretonal gener som är mer aktiva när de utsätts för strålning är. Dessa processer indikerar ett sofistikerat försvarssystem som skyddar DNA från skadan, orsakar strålning och reparationer som inträffar.
Författarna hoppas att deras resultat kan användas för att skydda astronauter under rymduppdrag från strålning, för att eliminera kärnkraftsförorening eller för att förbättra cancerbehandlingen.
"Denna upptäckt kan hjälpa till att förbättra stressresistensen hos mänskliga celler, som gynnar patienter som genomgår strålterapi," säger Lingqiang Zhang, medförfattare till studien och molekyl- och cellbiologen vid Peking Institute of Lifeomics.
Skyddsgener
För cirka sex år sedan gick Zhang och hans kollegor till FIIU -bergen i den kinesiska provinsen Henan för att samla mossaprover. I laboratoriet och under mikroskopet identifierade de en tidigare inte dokumenterad skäggig djurarter, som de kallade hypsibius Henanensis. Genomsekvensen visade att konst 14 701 hade gener, varav 30 % är unika för skägg.
När forskarna H. Henanensis exponerade strålningslådor på 200 och 2 000 gråa utöver vad människor kunde överleva-fann de 2 801 gener som är involverade i DNA-reparation, celldelning och immunsvar var aktiva.
"Det är som i händelse av krig när fabriker konverteras för att producera ammunition. Det är nästan på nivån på vilken genuttryck omarbetas," säger Bob Goldstein, cellbiolog vid University of North Carolina i Chapel Hill, som har studerat skägg i 25 år. "Vi är fascinerade av hur en organisme kan ändra sitt genuttryck på ett sådant sätt att det producerar så många transkript för vissa gener."
En av generna, kallad TRID1, kodar ett protein som hjälper till att reparera dubbla strängbrott i DNA genom att rekrytera specialiserade proteiner på skadeställningarna. "Detta är en ny gen som, så vitt jag vet, ingen undersökte", säger Goldstein.
Forskarna uppskattar också att 0,5–3,1 % av de skäggiga generna förvärvades av andra organismer av en process som kallas horisontell gentleman. En gen som kallas DODA1, som tydligen kommer från bakterier, gör det möjligt för skägg att producera fyra typer av antioxidantpigment kända som Betalaine. Dessa pigment kan neutralisera några av de skadliga reaktiva kemikalierna som orsakar strålning i celler och som utgör 60–70 % av de skadliga effekterna av strålning.
Författarna behandlade mänskliga celler med en av Betalaine från Bärtierchen och fann att dessa celler var mycket bättre kapabla att överleva strålning än obehandlade celler.
inget utgångsdatum
Undersökningen av de molekylära mekanismerna som gör det möjligt för skägg att tolerera andra extrema förhållanden såsom höga temperaturer, luftuttag, uttorkning och hunger kan ha långtgående applikationer. Till exempel kan det förbättra hållbarheten hos känsliga ämnen som vacciner. "All din medicin har ett utgångsdatum - med anteckningar," säger Goldstein.
Jämförelsen av dessa mekanismer mellan olika typer av skägg är en viktig del av denna forskning, tillägger Nadja Møbjerg, djurfysiolog vid University of Köpenhamn. "Vi har inte tillräckligt med kunskap om de olika typerna av skägg som finns," säger hon.
Dessa djur har "en mängd skyddande ämnen som förmodligen kommer att erbjuda ännu mer intressant och användbar kunskap", säger Goldstein. "Vi vill förstå hur de fungerar och vilken potential de har."
-
li. L. et al. Science 386, EADL0799 (2024).