Uued tardigrad liigid paljastavad kiirguskindluse saladused

Uued tardigrad liigid paljastavad kiirguskindluse saladused

Äsja kirjeldatud tardigrade liik annab teadlastele ülevaate sellest, mis teeb need pisikesed kaheksajalgsed olendid kiirgusele nii vastupidavaks.

Tardigradid, tuntud ka kui vesikarud, on teadlasi juba pikka aega paelunud oma võimega ellu jääda ekstreemsetes tingimustes, sealhulgas kiirguse tasemega, mis on ligi 1000 korda suurem kui inimesele surmav doos. Tardigrade on teada umbes 1500 liiki, kuid ainult käputäis on hästi uuritud.

Nüüd on teadlased järjestanud teaduslikult uue liigi genoomi ja paljastanud mõned molekulaarsed mehhanismid, mis annavad tardigradidele nende erakordse vastupidavuse. Nende uurimus, mis avaldati ajakirjas Science 24. oktoobril 1, tuvastab tuhandeid tardigraadseid geene, mis muutuvad kiirgusega kokkupuutel aktiivsemaks. Need protsessid viitavad keerukale kaitsesüsteemile, mis kaitseb DNA-d kiirguse põhjustatud kahjustuste eest ja parandab tekkivaid katkestusi.

Autorid loodavad, et nende tulemusi saab kasutada astronautide kaitsmiseks kiirguse eest kosmosemissioonide ajal, tuumareostuse puhastamiseks või vähiravi parandamiseks.

"See avastus võib aidata parandada inimrakkude stressiresistentsust, mis on kasulik kiiritusravi saavatele patsientidele," ütleb uuringu kaasautor ja Pekingi Lifeoomika Instituudi molekulaar- ja rakubioloog Lingqiang Zhang.

Kaitsegeenid

Umbes kuus aastat tagasi käis Zhang koos kolleegidega Hiinas Henani provintsis Funiu mägedes samblaproove kogumas. Laboris ja mikroskoobi all tuvastasid nad varem dokumenteerimata tardigrade liigi, millele nad andsid nimeks Hypsibius henanensis. Genoomi sekveneerimine näitas, et liigil oli 14 701 geeni, millest 30% olid unikaalsed tardigradidele.

Kui teadlased eksponeerisid H. henanensis 200 ja 2000 halli kiirgusdoosiga, mis ületab inimeste ellujäämise palju, avastasid nad, et 2801 DNA parandamise, rakkude jagunemise ja immuunvastustega seotud geeni muutusid aktiivseks.

"See on nagu sõjaajal, kui tehaseid muudetakse ümber, et toota ainult laskemoona. See on peaaegu tasemel, kus geeniekspressiooni ümber kujundatakse," ütleb Põhja-Carolina ülikooli Chapel Hilli rakubioloog Bob Goldstein, kes on tardigrade uurinud 25 aastat. "Oleme lummatud sellest, kuidas organism saab muuta oma geeniekspressiooni, et toota teatud geenide jaoks nii palju transkripte."

Üks geenidest, TRID1, kodeerib valku, mis aitab parandada DNA kaheahelalisi katkestusi, värbades kahjustuskohtadesse spetsiaalseid valke. "See on uus geen, mida minu teada pole keegi uurinud," ütleb Goldstein.

Teadlaste hinnangul saadi 0,5–3,1% tardigrade geenidest teistelt organismidelt protsessi kaudu, mida nimetatakse horisontaalseks geeniülekandeks. Geen nimega DODA1, mis näib pärinevat bakteritest, võimaldab tardigradidel toota nelja tüüpi antioksüdantseid pigmente, mida tuntakse beetalainidena. Need pigmendid võivad neutraliseerida mõningaid kahjulikke reaktiivseid kemikaale, mida kiirgus põhjustab rakkudes ja mis moodustavad 60–70% kiirguse kahjulikest mõjudest.

Autorid ravisid inimese rakke ühe tardigraadse beetalainiga ja leidsid, et need rakud suudavad kiirgust palju paremini ellu jääda kui töötlemata rakud.

Aegumiskuupäev puudub

Molekulaarsete mehhanismide uurimine, mis võimaldavad tardigradidel taluda muid äärmuslikke tingimusi, nagu kõrged temperatuurid, õhupuudus, dehüdratsioon ja nälgimine, võivad omada kaugeleulatuvaid rakendusi. Näiteks võib see parandada tundlike ainete, näiteks vaktsiinide, säilivusaega. "Kõigil teie ravimitel on aegumiskuupäev, tardigradidel mitte, " ütleb Goldstein.

Nende mehhanismide võrdlemine erinevate tardigraadsete liikide vahel on selle uuringu oluline osa, lisab Nadja Møbjerg, Kopenhaageni ülikooli loomafüsioloog. "Meil ei ole veel piisavalt teadmisi olemasolevate tardigradide erinevate liikide kohta," ütleb ta.

Neil loomadel on "rohkesti kaitsvaid ühendeid, mis annavad tõenäoliselt veelgi huvitavamaid ja kasulikke teadmisi," ütleb Goldstein. "Tahame mõista, kuidas nad töötavad ja milline potentsiaal neil on."

1. Li. L. et al. Science 386, edl0799 (2024).

   Artikkel
   Google Scholar

Laadige alla viited