Ученые недавно расшифровали ключевой компонент в арсенале сверхдержав tardigrades, раскрывая, как уникальный белок в любимой микроскопической воде каждого человека действует как барьер против вредной радиации.
Хотя крошечные, tardigrades, как известно, жесткие. Они могут выдерживать экстремальные условия, которые убивают большинство форм жизни, в том числе воздействие морозов, жары и вакуумного и смертельного излучения космоса.
Но каковы химические секреты, которые дают tardigrades их почти неуязвимости? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи пристально посмотрели на соединение, обнаруженное только в tardigrades: так называемый белок-подавитель повреждения, или Dsup.
Ранее было обнаружено, что защитные свойства этого белка простираются за пределы tardigrades; при добавлении в клетки человека Dsup защищает от повреждения рентгеновскими лучами. И теперь ученые обнаружили, как Dsup связывается с хромосомными структурами и защищает ДНК от вредного воздействия радиации, сообщили исследователи в новом исследовании.
«Мы думали, что этот захватывающий белок в экстремальном организме может рассказать нам нечто новое, чего мы не получим от обычных белков», - сказал соавтор исследования Джеймс Кадонага, профессор Отдела биологических наук в Университете Калифорнии, Сан-Диего. ,
Хотя tardigrades могут казаться неразрушимыми, они требуют воды, чтобы быть активными и размножаться. В отсутствие воды они отступают в форму приостановленной анимации, называемой состоянием тунца, изгоняя влагу из своих тел и пребывая в сухом подвешенном состоянии, пока не вернутся более гостеприимные условия.
Как и Тун, Тардиграды невосприимчивы к большинству видов вреда и могут быть восстановлены даже спустя десятилетия, возможно, даже проведя время на Луне. Тысячи тунн, возможно, были разбросаны по лунной поверхности после того, как 11 апреля во время неудачной попытки приземлиться разбился израильский лунный посадочный аппарат Берешит (на котором находился груз высушенных водяных медведей). При определенных условиях, если они выживут при аварийном приземлении, эти лиофилизированные частицы могут все еще возвращаться к жизни, как ранее сообщала Live Science.
Казалось бы неразрушимым
Некоторые из белков, которые позволяют тардиградам восстанавливаться после высыхания, обнаружены в других организмах, но Dsup исключительно для водяных медведей. И хотя предыдущие исследования показали, что этот белок делает клетки человека устойчивыми к рентгеновскому излучению, механизмы его действия были неопределенными.
В новом исследовании исследователи обнаружили, что Dsup связывается со структурой, называемой хроматином, пакетом, который содержит длинные нити клетки в плотной упаковке, сказал Кадонага в интервью Live Science.
«Мы обнаружили, что он связывается с хроматином. Затем мы спросили:« Как он делает его устойчивым к рентгеновским лучам? », - сказал он.
Когда клетки купаются в рентгеновских лучах, молекулы воды расщепляются и образуют высокореактивные частицы кислорода и водорода, называемые гидроксильными радикалами; Эти радикалы могут повредить ДНК внутри клеток, согласно исследованию.
«Мы подумали:« Почему бы нам просто не посмотреть, сможет ли Dsup защитить ДНК от гидроксильных радикалов? » И ответ - да, может, - объяснил Кадонага. Высокоэнергетический Dsup имеет облачную структуру; исследователи сообщили, что облако окружает оболочку хроматина ДНК, блокируя гидроксильные радикалы и предотвращая их разрушение клеточной ДНК.
«Теперь, когда мы знаем, как это работает, это трамплин для его потенциального использования в практических целях», - сказал Кадонага.
Соединив воедино, как Dsup функционирует на все более точных уровнях, ученые могут использовать его в качестве образца для создания других типов белков - «лучших версий Dsup» - которые еще более эффективны для защиты клеток от повреждения ДНК, сказал Кадонага , Эти новые белки, вероятно, не будут использоваться для производства людей, защищенных от радиации, но они могут улучшить устойчивость культивируемых клеток, которые используются для выращивания фармацевтических препаратов, добавил он.
«У вас могут быть более долговечные клетки, более долговечные клетки. Это может быть причиной помещения в эту клетку некоторой формы Dsup», - сказал он.
Результаты были опубликованы онлайн во вторник (1 октября) в журнале eLife.
