Nove tardigradne vrste razkrivajo skrivnosti odpornosti na sevanje

Nove tardigradne vrste razkrivajo skrivnosti odpornosti na sevanje

Na novo opisana vrsta tardigradk daje znanstvenikom vpogled v to, zakaj so ta drobna bitja z osmimi nogami tako odporna na sevanje.

Tardigradi, znani tudi kot vodni medvedi, že dolgo navdušujejo znanstvenike s svojo sposobnostjo preživetja v ekstremnih razmerah, vključno s sevanjem na ravni, ki je skoraj 1000-krat višja od smrtonosnega odmerka za ljudi. Znanih je približno 1500 vrst tardigradk, vendar je le peščica dobro raziskanih.

Zdaj so znanstveniki sekvencirali genom znanstveno nove vrste in razkrili nekaj molekularnih mehanizmov, ki dajejo tardigradom njihovo izjemno odpornost. Njihova študija, objavljena v Science 24. oktobra 1, identificira na tisoče tardigradnih genov, ki postanejo bolj aktivni, ko so izpostavljeni sevanju. Ti procesi kažejo na sofisticiran obrambni sistem, ki ščiti DNK pred poškodbami, ki jih povzroča sevanje, in popravlja zlome, ki se zgodijo.

Avtorji upajo, da bodo njihove ugotovitve lahko uporabili za zaščito astronavtov pred sevanjem med vesoljskimi misijami, čiščenje jedrske kontaminacije ali izboljšanje zdravljenja raka.

"To odkritje bi lahko pomagalo izboljšati odpornost človeških celic na stres, kar bo koristilo pacientom, ki se zdravijo z obsevanjem," pravi Lingqiang Zhang, soavtor študije ter molekularni in celični biolog na Pekinškem inštitutu Lifeomics.

Zaščitni geni

Pred približno šestimi leti so Zhang in njegovi kolegi odšli v gore Funiu v kitajski provinci Henan, da bi zbrali vzorce mahu. V laboratoriju in pod mikroskopom so identificirali prej nedokumentirano vrsto tardigradke, ki so jo poimenovali Hypsibius henanensis. Sekvenciranje genoma je pokazalo, da ima vrsta 14.701 genov, od katerih jih je 30 % edinstvenih za tardigradke.

Ko so raziskovalci H. henanensis izpostavili dozam sevanja 200 in 2000 grayov – kar je daleč več od tistega, kar bi ljudje lahko preživeli – so ugotovili, da je postal aktiven 2801 gen, vključen v popravljanje DNK, delitev celic in imunski odziv.

"Kot v vojnem času, ko so tovarne preoblikovane samo za proizvodnjo streliva. Skoraj na ravni, kjer je gensko izražanje spremenjeno," pravi Bob Goldstein, celični biolog na Univerzi Severne Karoline v Chapel Hillu, ki tardigrade preučuje 25 let. "Fascinirani smo nad tem, kako lahko organizem spremeni svoj genski izraz, da proizvede toliko transkriptov za določene gene."

Eden od genov, imenovan TRID1, kodira beljakovino, ki pomaga popraviti dvoverižne prekinitve v DNK tako, da pridobi specializirane beljakovine na mestih poškodbe. "To je nov gen, ki ga, kolikor vem, ni preučeval nihče," pravi Goldstein.

Raziskovalci tudi ocenjujejo, da je bilo 0,5-3,1 % tardigradnih genov pridobljenih iz drugih organizmov s postopkom, imenovanim horizontalni prenos genov. Gen, imenovan DODA1, za katerega se zdi, da prihaja iz bakterij, omogoča tardigradam, da proizvajajo štiri vrste antioksidantnih pigmentov, znanih kot betalaini. Ti pigmenti lahko nevtralizirajo nekatere škodljive reaktivne kemikalije, ki jih sevanje povzroča v celicah in predstavljajo 60-70 % škodljivih učinkov sevanja.

Avtorji so človeške celice zdravili z enim od tardigradnih betalainov in ugotovili, da so bile te celice veliko bolje sposobne preživeti sevanje kot neobdelane celice.

Brez roka uporabnosti

Raziskovanje molekularnih mehanizmov, ki tardigradom omogočajo, da prenašajo druge ekstremne pogoje, kot so visoke temperature, pomanjkanje zraka, dehidracija in stradanje, bi lahko imelo daljnosežne aplikacije. Lahko bi na primer izboljšal rok uporabnosti občutljivih snovi, kot so cepiva. "Vsa vaša zdravila imajo rok uporabnosti - tardigrade nimajo," pravi Goldstein.

Primerjava teh mehanizmov med različnimi vrstami tardigrad je pomemben del te raziskave, dodaja Nadja Møbjerg, fiziologinja živali na Univerzi v Kopenhagnu. "Še nimamo dovolj znanja o različnih vrstah tardigradov, ki obstajajo," pravi.

Te živali imajo "bogastvo zaščitnih spojin, ki bodo verjetno zagotovile še bolj zanimive in uporabne vpoglede," pravi Goldstein. "Želimo razumeti, kako delujejo in kakšen potencial imajo."

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

   člen
   Google Učenjak

Prenesite reference