Az új tardigrád fajok felfedik a sugárzásállóság titkait

Az új tardigrád fajok felfedik a sugárzásállóság titkait

Egy újonnan leírt tardigrád faj betekintést enged a tudósoknak abba, hogy mi teszi ezeket az apró, nyolclábú lényeket olyan ellenállóvá a sugárzással szemben.

A tardigrádok, más néven vízi medvék, régóta lenyűgözték a tudósokat azzal, hogy képesek túlélni a szélsőséges körülményeket, beleértve az emberi halálos dózis közel 1000-szeresét meghaladó sugárzást. Körülbelül 1500 tardigrád faja ismert, de csak néhányuk van alaposan tanulmányozott.

A tudósok most egy tudományosan új faj genomját szekvenálták, és feltártak néhány olyan molekuláris mechanizmust, amelyek a tardigrádok rendkívüli ellenálló képességét biztosítják. A Science-ben október 24-én megjelent tanulmányuk 1, több ezer tardigrád gént azonosít, amelyek aktívabbá válnak, ha sugárzásnak vannak kitéve. Ezek a folyamatok egy kifinomult védelmi rendszerre utalnak, amely megvédi a DNS-t a sugárzás okozta károsodásoktól, és helyreállítja az előforduló töréseket.

A szerzők azt remélik, hogy eredményeiket felhasználhatják az űrhajósok sugárzás elleni védelmére az űrmissziók során, a nukleáris szennyeződések megtisztítására vagy a rákkezelés javítására.

"Ez a felfedezés segíthet javítani az emberi sejtek stresszállóságát, ami a sugárterápiában részesülő betegek javát szolgálja" - mondja Lingqiang Zhang, a tanulmány társszerzője, a Pekingi Lifeomics Intézet molekuláris és sejtbiológusa.

Védő gének

Körülbelül hat évvel ezelőtt Zhang és kollégái a kínai Henan tartománybeli Funiu-hegységbe mentek mohamintákat gyűjteni. A laboratóriumban és mikroszkóp alatt azonosítottak egy korábban nem dokumentált tardigrád fajt, amelyet Hypsibius henanensis-nek neveztek el. A genomszekvenálás kimutatta, hogy a fajnak 14 701 génje van, amelyek 30%-a egyedülálló a tardigrádokra.

Amikor a kutatók 200 és 2000 szürke sugárzásnak tették ki a H. henanensis-t – amely messze meghaladja az ember túlélési szintjét –, azt találták, hogy a DNS-javításban, a sejtosztódásban és az immunválaszokban részt vevő 2801 gén vált aktívvá.

"Olyan ez, mint a háborús időkben, amikor a gyárakat úgy alakítják át, hogy csak hadianyagot gyártsanak. Majdnem azon a szinten, ahol a génexpressziót újratervezték" - mondja Bob Goldstein, a Chapel Hill-i Észak-Karolinai Egyetem sejtbiológusa, aki 25 éve tanulmányozta a tardigrádokat. "Lenyűgözött bennünket, hogy egy szervezet hogyan tudja megváltoztatni a génexpresszióját, hogy bizonyos génekhez annyi átiratot állítson elő."

Az egyik gén, a TRID1, egy olyan fehérjét kódol, amely segít helyreállítani a kettős szálú DNS-töréseket azáltal, hogy speciális fehérjéket toboroz a károsodás helyére. "Ez egy új gén, amelyet tudomásom szerint senki sem tanulmányozott" - mondja Goldstein.

A kutatók azt is becsülik, hogy a tardigrád gének 0,5-3,1%-át más szervezetektől szerezték be a horizontális géntranszfernek nevezett folyamat révén. A DODA1 nevű gén, amely úgy tűnik, hogy baktériumokból származik, lehetővé teszi a tardigrádok számára, hogy négyféle antioxidáns pigmentet termeljenek, amelyek bétalainok néven ismertek. Ezek a pigmentek semlegesíthetik a sejtekben a sugárzás által okozott káros reaktív vegyi anyagok egy részét, amelyek a sugárzás káros hatásainak 60-70%-át teszik ki.

A szerzők emberi sejteket kezeltek az egyik tardigrád bétalainnal, és megállapították, hogy ezek a sejtek sokkal jobban képesek túlélni a sugárzást, mint a kezeletlen sejtek.

Nincs lejárati dátum

Azon molekuláris mechanizmusok vizsgálata, amelyek lehetővé teszik a tardigrádok számára, hogy elviseljenek más szélsőséges körülményeket is, mint például a magas hőmérséklet, a levegőhiány, a kiszáradás és az éhezés, messzemenő alkalmazási területet jelenthet. Például javíthatja az érzékeny anyagok, például a vakcinák eltarthatóságát. „Minden gyógyszerének van lejárati ideje, a tardigrádoknak nincs” – mondja Goldstein.

Ezeknek a mechanizmusoknak a különböző tardigrád fajok közötti összehasonlítása fontos része ennek a kutatásnak – teszi hozzá Nadja Møbjerg, a Koppenhágai Egyetem állatfiziológusa. „Még nincs elég tudásunk a létező különböző tardigrádfajokról” – mondja.

Ezek az állatok „rengeteg védővegyülettel rendelkeznek, amelyek valószínűleg még érdekesebb és hasznosabb betekintést nyújtanak” – mondja Goldstein. "Szeretnénk megérteni, hogyan működnek, és milyen potenciál rejlik bennük."

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

   Cikk
   Google Tudós

Referenciák letöltése