Vědci nedávno dešifrovali klíčovou ingredienci v arzenálu supervelmocí tardigrádů a odhalili, jak jedinečný protein v oblíbeném mikroskopickém vodním medvědu každého působí jako bariéra proti škodlivému záření.
Tardigradové jsou sice malí, ale notoricky tvrdí. Mohou počasí extrémní podmínky, které by zabily většinu forem života, včetně vystavení mrazu zima, grilování tepla a vakua a letálního záření prostoru.
Ale jaká jsou chemická tajemství, která propůjčují tardigradům jejich téměř nezranitelnost? Abychom na tuto otázku odpověděli, vědci pozorně hleděli na sloučeninu nalezenou pouze v tardigradech: tzv. Protein potlačující poškození nebo Dsup.
Ochranné síly tohoto proteinu byly dříve zjištěny, že přesahují tardigrades; když je přidán do lidských buněk, Dsup chrání před poškozením rentgenovým zářením. Vědci nyní objevili, jak se Dsup váže na chromozomové struktury a chrání DNA před škodlivými účinky záření, uvedli vědci v nové studii.
"Mysleli jsme si, že tento fascinující protein v extrémním organismu nám může říct něco nového, co bychom nedostali od běžných proteinů," řekl spoluautor studie James Kadonaga, profesor oddělení biologických věd na University of California v San Diegu v San Diegu .
Ačkoli se tardigrades mohou zdát nezničitelné, vyžadují vodu, aby byly aktivní a reprodukovatelné. V nepřítomnosti vody ustoupí do formy pozastavené animace zvané stav tun, vypuzující vlhkost z jejich těl a existující v vysušené končetině, dokud se nevracejí pohostinnější podmínky.
Jako tuny jsou tardigrades nepropustné pro většinu forem poškození a mohou být dokonce oživeny po desetiletích, možná i po strávení času na Měsíci. Tisíce tun mohly být rozptýleny na lunárním povrchu poté, co izraelský lunární lander Beresheet (který nesl užitečnou hmotnost vysušených vodních medvědů) havaroval 11. dubna během neúspěšného pokusu o přistání. Za určitých podmínek, pokud přežili nouzové přistání, by se ty mrazem sušené tardigrády mohly znovu ožít, jak uvádí Science Science.
Zdánlivě nezničitelná
Některé z proteinů, které umožňují tardigradům oživit se po vysušení, se nacházejí v jiných organismech, ale Dsup je exkluzivní pouze pro vodní medvědy. A zatímco předchozí studie zjistily, že tento protein způsobil, že lidské buňky byly odolné vůči rentgenovému záření, mechanismy, jak to Dsup udělal, byly nejisté.
V nové studii vědci zjistili, že se Dsup váže ke struktuře zvané chromatin, což je balíček, který obsahuje dlouhé řetězce DNA v hustém balíčku, řekl Kadonaga Live Science.
„Zjistili jsme, že se váže na chromatin. Pak jsme se zeptali:„ Jak je odolný vůči rentgenovým paprskům? “Řekl.
Když jsou buňky koupeny v rentgenovém záření, molekuly vody se rozštěpí a vytvoří vysoce reaktivní částice kyslíku a vodíku nazývané hydroxylové radikály; tyto radikály mohou podle studie poškodit DNA uvnitř buněk.
"Mysleli jsme si:" Proč jen nevidíme, jestli Dsup dokáže chránit DNA před hydroxylovými radikály? " A odpověď zní ano, může, “vysvětlil Kadonaga. Vysoce energetická Dsup má strukturu podobnou cloudu; cloud obklopuje chromatinovou obálku DNA, blokuje hydroxylové radikály a brání jim v narušení buněčné DNA.
"Teď, když víme, jak to fungovalo, je to odrazový můstek k jeho potenciálnímu použití pro praktické aplikace," řekl Kadonaga.
Spojením toho, jak Dsup funguje na stále přesnějších úrovních, ho mohou vědci použít jako plán pro vytváření dalších typů proteinů - „lepších verzí Dsup“ - které jsou ještě účinnější při ochraně buněk před poškozením DNA, uvedl Kadonaga . Tyto nové proteiny pravděpodobně nebudou použity k produkci lidí odolných vůči záření, ale mohou zlepšit odolnost kultivovaných buněk, které se používají pro pěstování léčiv, dodal.
"Můžete mít odolnější buňky, buňky s delší životností. To by mohl být důvod pro vložení nějaké formy Dsup do této buňky," řekl.
Výsledky byly zveřejněny v úterý (1. října) online v časopise eLife.
