Forskere dechiffrer for nylig en nøgleingrediens i tardigrades arsenal af supermagter, hvor de afslører, hvordan et unikt protein i alles yndlings mikroskopiske vandbjørn fungerer som en barriere mod skadelig stråling.
Selvom små, tardigrader er notorisk hårde. De kan vejre ekstreme forhold, der vil dræbe de fleste former for liv, herunder udsættelse for frysende kulde, broiling varme og vakuum og dødelig stråling af rummet.
Men hvad er de kemiske hemmeligheder, der giver tardigrades deres næsten usårbarhed? For at besvare dette spørgsmål kiggede forskere tæt på en forbindelse, der kun findes i tardigrader: det såkaldte skadesuppressorprotein, eller Dsup.
Det blev tidligere fundet, at dette proteins beskyttende kræfter strækker sig ud over tardigrader; når det tilføjes til humane celler, beskytter Dsup mod skader fra røntgenstråler. Og nu har forskere opdaget, hvordan Dsup binder til kromosomstrukturer og beskytter DNA mod de skadelige virkninger af stråling, rapporterede forskerne i en ny undersøgelse.
"Vi troede, at dette fascinerende protein i en ekstrem organisme måske kunne fortælle os noget nyt, som vi ikke ville få fra almindelige proteiner," sagde studieforsker James Kadonaga, en professor ved Afdelingen for biologiske videnskaber ved University of California, San Diego .
Selvom tardigrader kan virke uforglemmelige, kræver de vand for at være aktive og reproducere. I mangel af vand trækker de sig tilbage i en form for ophængt animation kaldet en tun-tilstand, der udvises fugt fra deres kroppe og findes i et udtørret limbo, indtil mere gæstfri forhold vender tilbage.
Som tunfisk er tardigrader uigennemtrængelige for de fleste former for skade og kan endda genoplives efter årtier, muligvis også efter at have tilbragt tid på månen. Tusinder af tun kan have været spredt på månens overflade, efter at den israelske månelander Beresheet (som bar en nyttelast med udtørrede vandbjørne) styrtede sammen den 11. april under et mislykket landingsforsøg. Under visse betingelser, hvis de overlevede nedbruddet, kunne disse frysetørrede tardigrader stadig komme tilbage til livet, rapporterede Live Science tidligere.
Tilsyneladende uforglemmelig
Nogle af de proteiner, der tillader tardigrader at genoplive efter tørring, findes i andre organismer, men Dsup er eksklusivt for vandbjørne. Og selvom tidligere undersøgelser fandt, at dette protein gjorde menneskelige celler resistente mod røntgenstråling, var mekanismerne for, hvordan Dsup gjorde det, usikre.
I den nye undersøgelse opdagede forskerne, at Dsup binder til en struktur kaldet kromatin, en pakke, der indeholder en celle lange DNA-tråde i en tæt pakke, fortalte Kadonaga til Live Science.
"Vi fandt, at det binder til kromatin. Så spurgte vi: 'Hvordan gør det det modstandsdygtigt over for røntgenstråler?'" Sagde han.
Når celler bades i røntgenstråler, opdeles vandmolekyler og danner stærkt reaktive partikler af ilt og brint kaldet hydroxylradikaler; disse radikaler kan beskadige DNA inde i celler ifølge undersøgelsen.
"Vi tænkte, 'Hvorfor ser vi ikke bare, om Dsup kan beskytte DNA mod hydroxylradikaler?' Og svaret er ja, det kan det, ”forklarede Kadonaga. Dsup med høj energi har en skylignende struktur; skyen omgiver DNA's chromatin-konvolut, hvilket blokerer hydroxylradikaler og forhindrer dem i at forstyrre cellulært DNA, rapporterede forskerne.
”Nu hvor vi ved, hvordan det fungerede, er det et springbræt for potentielt at bruge det til praktiske anvendelser,” sagde Kadonaga.
Ved at sammensætte hvordan Dsup fungerer på stadig mere præcise niveauer, kan forskere derefter bruge det som en plan for at opbygge andre typer proteiner - "bedre versioner af Dsup" - der er endnu mere effektive til at beskytte celler mod DNA-skader, sagde Kadonaga . Disse nye proteiner bruges sandsynligvis ikke til at producere strålingssikre mennesker, men de kan forbedre hårdheden af dyrkede celler, der bruges til dyrkning af lægemidler, tilføjede han.
"Du kan have mere holdbare celler, mere-længere levede celler. Det kan være tilfældet for at lægge en form for Dsup i den celle," sagde han.
Resultaterne blev offentliggjort online tirsdag (1. oktober) i tidsskriftet eLife.
