Naukowcy niedawno odszyfrowali kluczowy składnik arsenału mocarstw tardigrades, odkrywając, w jaki sposób unikalne białko w ulubionych mikroskopijnych niedźwiedziach wodnych działa jako bariera przed szkodliwym promieniowaniem.
Choć maleńkie, Tardigrades są notorycznie twarde. Mogą przetrwać ekstremalne warunki, które zabiłyby większość form życia, w tym narażenie na mróz, upalne ciepło, próżnię i śmiertelne promieniowanie kosmosu.
Ale jakie są tajemnice chemiczne, które pożyczają tardigradom ich prawie niewrażliwość? Aby odpowiedzieć na to pytanie, badacze przyjrzeli się uważnie związkowi występującemu tylko w tardigradach: tak zwanym białku tłumiącym uszkodzenia lub Dsup.
Wcześniej stwierdzono, że ochronne właściwości tego białka wykraczają poza tardigrades; po dodaniu do ludzkich komórek Dsup chroni przed uszkodzeniem przez promieniowanie rentgenowskie. A teraz naukowcy odkryli, w jaki sposób Dsup wiąże się ze strukturami chromosomowymi i chroni DNA przed szkodliwym działaniem promieniowania, jak donosili naukowcy w nowym badaniu.
„Myśleliśmy, że to fascynujące białko w ekstremalnym organizmie może powiedzieć nam coś nowego, czego nie uzyskalibyśmy od zwykłych białek” - powiedział współautor badań James Kadonaga, profesor z Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego .
Choć tardigrades mogą wydawać się niezniszczalne, wymagają one wody, aby być aktywnymi i rozmnażać się. Pod nieobecność wody wycofują się do postaci zawieszonej animacji zwanej stanem tun, usuwając wilgoć z ich ciał i pozostając w wysuszonej otchłani, aż powrócą bardziej przyjazne warunki.
Jako tuny, tardigrades są nieprzepuszczalne dla większości form szkód i mogą być nawet ożywione po dziesięcioleciach, być może nawet po spędzeniu czasu na Księżycu. Tysiące tunów mogły zostać rozrzucone na powierzchni Księżyca po tym, jak izraelski lądownik księżycowy Beresheet (który niósł ładunek wysuszonych niedźwiedzi wodnych) rozbił się 11 kwietnia podczas nieudanej próby lądowania. W pewnych warunkach, jeśli przeżyliby lądowanie zderzeniowe, te liofilizowane tardigrady mogą nadal powrócić do życia, jak donosi Live Science.
Pozornie niezniszczalny
Niektóre białka, które pozwalają ożywić tardigrades po wyschnięciu, znajdują się w innych organizmach, ale Dsup jest wyłącznie dla niedźwiedzi wodnych. Podczas gdy wcześniejsze badania wykazały, że białko to uczyniło komórki ludzkie odpornymi na promieniowanie rentgenowskie, mechanizmy tego, jak Dsup to zrobił, były niepewne.
W nowym badaniu naukowcy odkryli, że Dsup wiąże się ze strukturą zwaną chromatyną, pakietem zawierającym długie nici DNA komórki w gęstym opakowaniu, powiedział Kadonaga Live Science.
„Odkryliśmy, że wiąże się on z chromatyną. Następnie zapytaliśmy:„ W jaki sposób jest odporny na promieniowanie rentgenowskie? ”, Powiedział.
Gdy komórki są kąpane w promieniach rentgenowskich, cząsteczki wody dzielą się i tworzą wysoce reaktywne cząsteczki tlenu i wodoru zwane rodnikami hydroksylowymi; według badań rodniki te mogą uszkodzić DNA wewnątrz komórek.
„Pomyśleliśmy:„ Dlaczego nie zobaczymy, czy Dsup może chronić DNA przed rodnikami hydroksylowymi? ” Odpowiedź brzmi: tak, może - wyjaśnił Kadonaga. Wysokoenergetyczny Dsup ma strukturę podobną do chmury; naukowcy stwierdzili, że chmura otacza otoczkę chromatyny DNA, blokując rodniki hydroksylowe i zapobiegając ich zaburzeniu w komórkowym DNA.
„Teraz, gdy wiemy, jak to działało, jest to kamień milowy w potencjalnym wykorzystaniu go do praktycznych zastosowań”, powiedział Kadonaga.
Łącząc sposób, w jaki Dsup działa na coraz bardziej precyzyjnych poziomach, naukowcy mogą wykorzystać go jako plan budowy innych rodzajów białek - „lepszych wersji Dsup” - które są jeszcze bardziej skuteczne w ochronie komórek przed uszkodzeniem DNA, powiedział Kadonaga . Dodał, że te nowe białka prawdopodobnie nie będą wykorzystywane do produkcji odpornych na promieniowanie ludzi, ale mogą poprawić odporność hodowanych komórek wykorzystywanych do uprawy farmaceutyków.
„Możesz mieć bardziej trwałe komórki, komórki o dłuższym czasie życia. Może to być przypadek umieszczenia w tej komórce jakiegoś rodzaju Dsup” - powiedział.
Odkrycia zostały opublikowane online we wtorek (1 października) w czasopiśmie eLife.
