Jaunas tardigradas sugas atklāj radiācijas izturības noslēpumus

Jaunas tardigradas sugas atklāj radiācijas izturības noslēpumus

Nesen aprakstītā tardigrādu suga sniedz zinātniekiem ieskatu par to, kas padara šīs mazās astoņkājainās radības tik izturīgas pret radiāciju.

Tardigradi, kas pazīstami arī kā ūdenslāči, jau sen ir fascinējuši zinātniekus ar savu spēju izdzīvot ekstremālos apstākļos, tostarp starojuma līmenī, kas ir gandrīz 1000 reižu lielāks par nāvējošo devu cilvēkiem. Ir zināmas aptuveni 1500 tardigradu sugas, taču tikai dažas ir labi izpētītas.

Tagad zinātnieki ir sekvencējuši zinātniski jaunas sugas genomu un atklājuši dažus molekulāros mehānismus, kas piešķir tardigradiem to neparasto noturību. Viņu pētījums, kas publicēts Science 24. oktobrī 1, identificē tūkstošiem tardigrade gēnu, kas kļūst aktīvāki, pakļaujoties starojumam. Šie procesi liecina par sarežģītu aizsardzības sistēmu, kas aizsargā DNS no radiācijas radītajiem bojājumiem un novērš radušos pārtraukumus.

Autori cer, ka viņu atklājumus var izmantot, lai aizsargātu astronautus no radiācijas kosmosa misiju laikā, attīrītu kodolpiesārņojumu vai uzlabotu vēža ārstēšanu.

"Šis atklājums varētu palīdzēt uzlabot cilvēka šūnu izturību pret stresu, kas dos labumu pacientiem, kuriem tiek veikta staru terapija," saka Lingqiang Zhang, pētījuma līdzautors un Pekinas Lifeomikas institūta molekulārais un šūnu biologs.

Aizsardzības gēni

Pirms aptuveni sešiem gadiem Džans un viņa kolēģi devās uz Funiu kalniem Ķīnas Henaņas provincē, lai savāktu sūnu paraugus. Laboratorijā un zem mikroskopa viņi identificēja iepriekš nedokumentētu tardigrade sugu, ko viņi nosauca par Hypsibius henanensis. Genoma sekvencēšana parādīja, ka sugai bija 14 701 gēns, no kuriem 30% bija unikāli tardigradiem.

Kad pētnieki pakļāva H. henanensis 200 un 2000 pelēku starojuma devām, kas ir daudz lielākas par to, ko cilvēki spēj izdzīvot, viņi atklāja, ka aktivizējās 2801 gēns, kas iesaistīts DNS atjaunošanā, šūnu dalīšanā un imūnreakcijās.

"Tas ir kā kara laikā, kad rūpnīcas tiek pārveidotas, lai ražotu tikai munīciju. Tas ir gandrīz tādā līmenī, kurā tiek pārveidota gēnu ekspresija," saka Bobs Goldšteins, šūnu biologs no Ziemeļkarolīnas Universitātes Čepelhilā, kurš 25 gadus pētījis tardigrādes. "Mūs fascinē tas, kā organisms var mainīt savu gēnu ekspresiju, lai radītu tik daudz transkriptu noteiktiem gēniem."

Viens no gēniem, ko sauc par TRID1, kodē proteīnu, kas palīdz novērst DNS dubultās ķēdes pārtraukumus, piesaistot specializētus proteīnus bojājuma vietās. "Tas ir jauns gēns, kuru, cik man zināms, neviens nav pētījis," saka Goldšteins.

Pētnieki arī lēš, ka 0,5–3,1% tardigrade gēnu tika iegūti no citiem organismiem, izmantojot procesu, ko sauc par horizontālo gēnu pārnesi. Gēns, ko sauc par DODA1, kas, šķiet, nāk no baktērijām, ļauj tardigradiem ražot četru veidu antioksidantu pigmentus, kas pazīstami kā betalaīni. Šie pigmenti var neitralizēt dažas kaitīgās reaktīvās ķīmiskās vielas, ko starojums izraisa šūnās, kas veido 60–70% no starojuma kaitīgās ietekmes.

Autori apstrādāja cilvēka šūnas ar vienu no tardigrade betalaīniem un atklāja, ka šīs šūnas daudz labāk izturēja starojumu nekā neapstrādātas šūnas.

Nav derīguma termiņa

Izpētot molekulāros mehānismus, kas ļauj tardigradiem izturēt citus ekstremālus apstākļus, piemēram, augstu temperatūru, gaisa trūkumu, dehidratāciju un badu, varētu būt tālejoši pielietojumi. Piemēram, tas varētu uzlabot jutīgu vielu, piemēram, vakcīnu, glabāšanas laiku. "Visām jūsu zālēm ir derīguma termiņš, bet tardigradiem nav," saka Goldšteins.

Šo mehānismu salīdzināšana starp dažādām tardigrade sugām ir svarīga šī pētījuma daļa, piebilst Nadja Møbjerg, Kopenhāgenas universitātes dzīvnieku fizioloģe. "Mums vēl nav pietiekami daudz zināšanu par dažādajām tardigradu sugām, kas pastāv," viņa saka.

Šiem dzīvniekiem ir "daudz aizsargājošu savienojumu, kas, iespējams, sniegs vēl interesantākus un noderīgākus ieskatus," saka Goldšteins. "Mēs vēlamies saprast, kā viņi strādā un kāds potenciāls viņiem ir."

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

   Raksts
   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces