Οι επιστήμονες αποκρυπτογράφησαν πρόσφατα ένα βασικό συστατικό στο οπλοστάσιο των υπερδυνάμεων του tardigrades, ξεδιπλώνοντας πώς μια μοναδική πρωτεΐνη στις αγαπημένες μικροσκοπικές αρκούδες νερού του καθενός λειτουργεί ως φραγμός έναντι της επιβλαβούς ακτινοβολίας.
Αν και μικροσκοπικά, οι tardigrades είναι γνωστά σκληρά. Μπορούν να επιδεινώσουν τις ακραίες συνθήκες που θα μπορούσαν να σκοτώσουν τις περισσότερες μορφές ζωής, συμπεριλαμβανομένης της έκθεσης στο ψυχρό πάγωμα, τη ζεστασιά και την κενή και θανατηφόρα ακτινοβολία του χώρου.
Αλλά ποια είναι τα χημικά μυστικά που προσδίδουν στους tardigrades την εγγύτητα τους; Για να απαντήσουμε σε αυτή την ερώτηση, οι ερευνητές εξέτασαν προσεκτικά μια ένωση που βρέθηκε μόνο σε tardigrades: η αποκαλούμενη πρωτεΐνη καταστολής βλαβών ή Dsup.
Οι προστατευτικές δυνάμεις αυτής της πρωτεΐνης είχαν βρεθεί στο παρελθόν να εκτείνονται πέρα από τα tardigrades. όταν προστίθεται στα ανθρώπινα κύτταρα, η Dsup προστατεύει από ζημιές από ακτίνες Χ. Και τώρα, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει πως το Dsup συνδέεται με τις χρωμοσωμικές δομές και προστατεύει το DNA από τις επιβλαβείς επιδράσεις της ακτινοβολίας, ανέφεραν ερευνητές σε νέα μελέτη.
«Θεωρήσαμε ότι αυτή η συναρπαστική πρωτεΐνη σε έναν ακραίο οργανισμό θα μπορούσε να μας πει κάτι καινούργιο που δεν θα μπορούσαμε να πάρουμε από κανονικές πρωτεΐνες», δήλωσε ο συγγραφέας της μελέτης, James Kadonaga, καθηγητής στο Τμήμα Βιολογικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Ντιέγκο .
Αν και οι tardigrades μπορεί να φαίνονται άφθαρτοι, χρειάζονται νερό για να είναι ενεργοί και να αναπαραχθούν. Στην απουσία του νερού, υποχωρούν σε μια μορφή αιωρούμενων κινουμένων σχεδίων που ονομάζεται κατάσταση κραδασμών, αποβάλλουν την υγρασία από το σώμα τους και υφίστανται σε ένα αποξηραμένο κενό μέχρι να επιστρέψουν πιο φιλόξενοι συνθήκες.
Ως κούκλες, οι tardigrades είναι αδιαπέρατοι από τις περισσότερες μορφές βλάβης και μπορούν να αναβιώσουν ακόμη και μετά από δεκαετίες, ίσως ακόμη και μετά από το πέρασμα του χρόνου στο φεγγάρι. Χιλιάδες καρφίτσες μπορεί να έχουν διασκορπιστεί στην επιφάνεια της σεληνιακής ζώνης μετά από την κατάρρευση της ισραηλινής σεληνιακής προσγείωσης Beresheet (που φέρει ωφέλιμο φορτίο αποξηραμένων αρκούδων) στις 11 Απριλίου κατά τη διάρκεια μιας αποτυχημένης απόπειρας προσγείωσης. Κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες, αν επιβίωσαν από την προσγείωση με σύγκρουση, αυτοί οι λυοφιλιωμένοι tardigrades θα μπορούσαν να επανέλθουν στη ζωή, ανέφερε προηγουμένως η Live Science.
Φαινομενικά άφθαρτο
Μερικές από τις πρωτεΐνες που επιτρέπουν στους ξενιστές να αναζωογονήσουν μετά την αποξήρανσή τους βρίσκονται σε άλλους οργανισμούς, αλλά το Dsup είναι αποκλειστικά για τις αρκούδες. Και ενώ προηγούμενες μελέτες διαπίστωσαν ότι αυτή η πρωτεΐνη έκανε τα ανθρώπινα κύτταρα ανθεκτικά στην ακτινοβολία ακτίνων Χ, οι μηχανισμοί για το πώς έκανε το Dsup ήταν αβέβαιοι.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι το Dsup συνδέεται με μια δομή που ονομάζεται χρωματίνη, ένα πακέτο που κρατά τα μακριά σκέλη DNA του κυττάρου σε ένα πυκνό πακέτο, δήλωσε ο Kadonaga στο Live Science.
"Βρήκαμε ότι δεσμεύεται με τη χρωματίνη και στη συνέχεια ρωτήσαμε:" Πώς το κάνει ανθεκτικό στις ακτινογραφίες; ", είπε.
Όταν τα κύτταρα λούζονται σε ακτίνες Χ, τα μόρια του νερού διασπώνται και σχηματίζουν πολύ αντιδραστικά σωματίδια οξυγόνου και υδρογόνου που ονομάζονται ρίζες υδροξυλίου. αυτές οι ρίζες μπορούν να βλάψουν το DNA μέσα στα κύτταρα, σύμφωνα με τη μελέτη.
"Σκεφτήκαμε:" Γιατί δεν βλέπουμε μόνο εάν το Dsup μπορεί να προστατεύσει το DNA από ρίζες υδροξυλίου; " Και η απάντηση είναι ναι, μπορεί, "εξήγησε ο Kadonaga. Το Dsup υψηλής ενέργειας έχει μια δομή που μοιάζει με σύννεφο. το σύννεφο περιβάλλει το περίβλημα της χρωματίνης του DNA, εμποδίζοντας τις ρίζες υδροξυλίου και εμποδίζοντας τους να διαταράξουν το κυτταρικό DNA, ανέφεραν οι ερευνητές.
"Τώρα που γνωρίζουμε πώς λειτούργησε, αυτό είναι ένα βήμα για την πιθανή χρήση του για πρακτικές εφαρμογές", δήλωσε ο Kadonaga.
Συνδυάζοντας το πώς λειτουργεί το Dsup σε όλο και πιο ακριβή επίπεδα, οι επιστήμονες μπορούν στη συνέχεια να το χρησιμοποιήσουν ως σχέδιο για την κατασκευή άλλων τύπων πρωτεϊνών - «καλύτερες εκδόσεις του Dsup» - οι οποίες είναι ακόμα πιο αποτελεσματικές στην προστασία των κυττάρων από τις βλάβες του DNA, δήλωσε ο Kadonaga . Αυτές οι νέες πρωτεΐνες πιθανώς δεν θα χρησιμοποιηθούν για να παράγουν ανθρώπους με ακτινοβολία, αλλά θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα των καλλιεργημένων κυττάρων που χρησιμοποιούνται για την καλλιέργεια φαρμακευτικών προϊόντων, πρόσθεσε.
"Μπορείς να έχεις πιο ανθεκτικά κύτταρα, πιο μακροχρόνια κύτταρα. Αυτό μπορεί να είναι μια περίπτωση για να βάλεις κάποια μορφή Dsup σε αυτό το κελί", είπε.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν ηλεκτρονικά την Τρίτη (1 Οκτωβρίου) στο περιοδικό eLife.
