Naujos tardigradinės rūšys atskleidžia atsparumo radiacijai paslaptis

Naujos tardigradinės rūšys atskleidžia atsparumo radiacijai paslaptis

Naujai aprašyta tardigradų rūšis leidžia mokslininkams suprasti, kodėl šie mažyčiai aštuonkojai gyvūnai yra tokie atsparūs radiacijai.

Tardigradai, taip pat žinomi kaip vandens lokiai, jau seniai žavėjo mokslininkus savo gebėjimu išgyventi ekstremaliomis sąlygomis, įskaitant radiaciją, kurios lygis yra beveik 1000 kartų didesnis nei mirtina dozė žmonėms. Yra žinoma apie 1500 tardigradų rūšių, tačiau tik kelios yra gerai ištirtos.

Dabar mokslininkai suskirstė moksliškai naujos rūšies genomą ir atskleidė kai kuriuos molekulinius mechanizmus, suteikiančius tardigradams nepaprastą atsparumą. Jų tyrimas, paskelbtas žurnale Science spalio 24 d 1, identifikuoja tūkstančius vėlyvųjų genų, kurie tampa aktyvesni veikiami radiacijos. Šie procesai rodo sudėtingą gynybos sistemą, kuri apsaugo DNR nuo spinduliuotės sukeliamos žalos ir atitaiso įvykusias pertraukas.

Autoriai tikisi, kad jų išvados gali būti panaudotos siekiant apsaugoti astronautus nuo radiacijos kosminių misijų metu, išvalyti branduolinį užterštumą arba pagerinti vėžio gydymą.

„Šis atradimas gali padėti pagerinti žmogaus ląstelių atsparumą stresui, o tai bus naudinga pacientams, kuriems taikoma spindulinė terapija“, – sako Lingqiang Zhang, tyrimo bendraautorius ir Pekino Lifeomikos instituto molekulinis ir ląstelių biologas.

Apsauginiai genai

Maždaug prieš šešerius metus Zhangas ir jo kolegos nuvyko į Funiu kalnus Kinijos Henano provincijoje rinkti samanų pavyzdžių. Laboratorijoje ir po mikroskopu jie nustatė anksčiau nedokumentuotą tardigrado rūšį, kurią pavadino Hypsibius henanensis. Genomo sekos nustatymas parodė, kad rūšis turėjo 14 701 geną, iš kurių 30% buvo unikalūs tardigradams.

Kai tyrėjai paveikė H. henanensis 200 ir 2000 pilkųjų spindulių dozėmis – daug daugiau nei žmonės galėtų išgyventi – jie nustatė, kad suaktyvėjo 2801 genas, susijęs su DNR taisymu, ląstelių dalijimusi ir imuniniu atsaku.

"Tai panašu į karo metus, kai gamyklos pertvarkomos taip, kad būtų gaminama tik amunicija. Tai beveik tokio lygio, kai genų ekspresija yra pertvarkyta", - sako Bobas Goldsteinas, Šiaurės Karolinos universiteto Chapel Hill ląstelių biologas, 25 metus tyrinėjęs tardigradus. „Mus žavi, kaip organizmas gali pakeisti savo genų ekspresiją, kad pagamintų tiek daug tam tikrų genų nuorašų.

Vienas iš genų, vadinamas TRID1, koduoja baltymą, kuris padeda atitaisyti dvigubos grandinės pertraukas DNR, įtraukdamas specializuotus baltymus į pažeidimo vietas. „Tai naujas genas, kurio, kiek aš žinau, niekas netyrė“, – sako Goldsteinas.

Tyrėjai taip pat apskaičiavo, kad 0,5–3,1% vėlyvųjų genų buvo gauti iš kitų organizmų per procesą, vadinamą horizontaliu genų perkėlimu. Genas, vadinamas DODA1, kuris, atrodo, kilęs iš bakterijų, leidžia tardigradams gaminti keturių tipų antioksidantų pigmentus, žinomus kaip betalainus. Šie pigmentai gali neutralizuoti kai kurias kenksmingas reaktyvias chemines medžiagas, kurias spinduliuotė sukelia ląstelėse ir kurios sudaro 60–70% žalingo radiacijos poveikio.

Autoriai žmogaus ląsteles gydė vienu iš vėlyvųjų betalainų ir nustatė, kad šios ląstelės daug geriau išgyveno spinduliuotę nei neapdorotos ląstelės.

Nėra galiojimo datos

Molekulinių mechanizmų, leidžiančių tardigradams toleruoti kitas ekstremalias sąlygas, tokias kaip aukšta temperatūra, oro trūkumas, dehidratacija ir badas, tyrimas gali turėti plataus užmojo. Pavyzdžiui, tai gali pagerinti jautrių medžiagų, tokių kaip vakcinos, galiojimo laiką. „Visi jūsų vaistai turi galiojimo datą, o vėlyvieji neturi“, – sako Goldsteinas.

Šių skirtingų vėlyvųjų rūšių mechanizmų palyginimas yra svarbi šio tyrimo dalis, priduria Kopenhagos universiteto gyvūnų fiziologė Nadja Møbjerg. „Mes dar neturime pakankamai žinių apie įvairias egzistuojančias tardigradų rūšis“, – sako ji.

Šie gyvūnai turi „daugybę apsauginių junginių, kurie greičiausiai suteiks dar įdomesnių ir naudingesnių įžvalgų“, – sako Goldsteinas. "Mes norime suprasti, kaip jie veikia ir kokį potencialą jie turi."

1. Li. L. ir kt. Science 386, edl0799 (2024).

   Straipsnis
   Google Scholar

Atsisiųskite nuorodas