Νέο όψιμο είδος αποκαλύπτει μυστικά αντοχής στην ακτινοβολία

Νέο όψιμο είδος αποκαλύπτει μυστικά αντοχής στην ακτινοβολία

Ένα είδος όψιμου που περιγράφηκε πρόσφατα δίνει στους επιστήμονες πληροφορίες για το τι κάνει αυτά τα μικροσκοπικά πλάσματα με οκτώ πόδια τόσο ανθεκτικά στην ακτινοβολία.

Τα Tardigrades, γνωστά και ως αρκούδες του νερού, έχουν γοητεύσει από καιρό τους επιστήμονες με την ικανότητά τους να επιβιώνουν σε ακραίες συνθήκες, συμπεριλαμβανομένης της ακτινοβολίας σε επίπεδα σχεδόν 1.000 φορές υψηλότερα από τη θανατηφόρα δόση για τον άνθρωπο. Υπάρχουν περίπου 1.500 γνωστά είδη όψιμου, αλλά μόνο λίγα είναι καλά μελετημένα.

Τώρα οι επιστήμονες έχουν αναλύσει την αλληλουχία του γονιδιώματος ενός επιστημονικά νέου είδους και αποκάλυψαν μερικούς από τους μοριακούς μηχανισμούς που δίνουν στα καθυστερημένα άτομα την εξαιρετική ανθεκτικότητά τους. Η μελέτη τους, που δημοσιεύτηκε στο Science στις 24 Οκτωβρίου 1, εντοπίζει χιλιάδες καθυστερημένα γονίδια που γίνονται πιο ενεργά όταν εκτίθενται σε ακτινοβολία. Αυτές οι διαδικασίες υποδηλώνουν ένα εξελιγμένο αμυντικό σύστημα που προστατεύει το DNA από τις βλάβες που προκαλεί η ακτινοβολία και επιδιορθώνει τα σπασίματα που συμβαίνουν.

Οι συγγραφείς ελπίζουν ότι τα ευρήματά τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προστασία των αστροναυτών από την ακτινοβολία κατά τη διάρκεια διαστημικών αποστολών, τον καθαρισμό της πυρηνικής μόλυνσης ή τη βελτίωση της θεραπείας του καρκίνου.

«Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση της αντοχής των ανθρώπινων κυττάρων στο στρες, κάτι που θα ωφελήσει τους ασθενείς που υποβάλλονται σε ακτινοθεραπεία», λέει ο Lingqiang Zhang, συν-συγγραφέας της μελέτης και μοριακός και κυτταρικός βιολόγος στο Ινστιτούτο Lifeomics του Πεκίνου.

Προστατευτικά γονίδια

Πριν από περίπου έξι χρόνια, ο Zhang και οι συνεργάτες του πήγαν στα βουνά Funiu στην επαρχία Henan της Κίνας για να συλλέξουν δείγματα βρύου. Στο εργαστήριο και κάτω από το μικροσκόπιο, αναγνώρισαν ένα είδος αργού που δεν είχε τεκμηριωθεί στο παρελθόν, το οποίο ονόμασαν Hypsibius henanensis. Η αλληλουχία του γονιδιώματος έδειξε ότι το είδος είχε 14.701 γονίδια, το 30% των οποίων ήταν μοναδικά για τα αργά.

Όταν οι ερευνητές εξέθεσαν το H. henanensis σε δόσεις ακτινοβολίας 200 και 2.000 γκρι - πολύ πέρα ​​από αυτό που μπορούσαν να επιβιώσουν οι άνθρωποι - διαπίστωσαν ότι 2.801 γονίδια που εμπλέκονται στην επισκευή του DNA, την κυτταρική διαίρεση και τις ανοσολογικές αποκρίσεις έγιναν ενεργά.

"Είναι όπως σε καιρό πολέμου όταν τα εργοστάσια ανακατασκευάζονται για να παράγουν μόνο πυρομαχικά. Είναι σχεδόν στο επίπεδο όπου ανασχεδιάζεται η έκφραση γονιδίων", λέει ο Bob Goldstein, κυτταρικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill, ο οποίος έχει μελετήσει τα όψιμα για 25 χρόνια. «Είμαστε γοητευμένοι από το πώς ένας οργανισμός μπορεί να αλλάξει τη γονιδιακή του έκφραση για να παράγει τόσα πολλά μεταγραφήματα για ορισμένα γονίδια».

Ένα από τα γονίδια, που ονομάζεται TRID1, κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που βοηθά στην επιδιόρθωση των θραυσμάτων διπλής έλικος στο DNA στρατολογώντας εξειδικευμένες πρωτεΐνες στα σημεία της βλάβης. «Αυτό είναι ένα νέο γονίδιο που, από όσο ξέρω, κανείς δεν έχει μελετήσει», λέει ο Goldstein.

Οι ερευνητές εκτιμούν επίσης ότι το 0,5-3,1% των όψιμων γονιδίων αποκτήθηκαν από άλλους οργανισμούς μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται οριζόντια μεταφορά γονιδίων. Ένα γονίδιο που ονομάζεται DODA1, το οποίο φαίνεται να προέρχεται από βακτήρια, επιτρέπει στα όψιμα να παράγουν τέσσερις τύπους αντιοξειδωτικών χρωστικών γνωστών ως βεταλαΐνες. Αυτές οι χρωστικές μπορούν να εξουδετερώσουν ορισμένες από τις επιβλαβείς αντιδραστικές χημικές ουσίες που προκαλεί η ακτινοβολία στα κύτταρα, οι οποίες ευθύνονται για το 60-70% των βλαβερών επιπτώσεων της ακτινοβολίας.

Οι συγγραφείς αντιμετώπισαν ανθρώπινα κύτταρα με μία από τις όψιμες βεταλαΐνες και διαπίστωσαν ότι αυτά τα κύτταρα ήταν πολύ καλύτερα ικανά να επιβιώσουν από την ακτινοβολία από τα μη επεξεργασμένα κύτταρα.

Χωρίς ημερομηνία λήξης

Η διερεύνηση των μοριακών μηχανισμών που επιτρέπουν στα αργόβαθμα να ανέχονται άλλες ακραίες συνθήκες όπως οι υψηλές θερμοκρασίες, η στέρηση αέρα, η αφυδάτωση και η πείνα θα μπορούσε να έχει εκτεταμένες εφαρμογές. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να βελτιώσει τη διάρκεια ζωής των ευαίσθητων ουσιών, όπως τα εμβόλια. «Όλα τα φάρμακά σας έχουν ημερομηνία λήξης – τα όψιμα δεν έχουν», λέει ο Goldstein.

Η σύγκριση αυτών των μηχανισμών μεταξύ διαφορετικών καθυστερημένων ειδών είναι ένα σημαντικό μέρος αυτής της έρευνας, προσθέτει η Nadja Møbjerg, φυσιολόγος ζώων στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης. «Δεν έχουμε ακόμη αρκετή γνώση για τα διαφορετικά είδη όψιμων που υπάρχουν», λέει.

Αυτά τα ζώα έχουν «πληθώρα προστατευτικών ενώσεων που πιθανότατα θα παρέχουν ακόμη πιο ενδιαφέρουσες και χρήσιμες γνώσεις», λέει ο Goldstein. «Θέλουμε να καταλάβουμε πώς λειτουργούν και τι δυνατότητες έχουν».

1. Li. L. et al. Science 386, eadl0799 (2024).

   Αρθρο
   Google Scholar

Λήψη παραπομπών