Миниатюрные животные, известные как тихоходки, кажутся нам пухлыми, сжимаемыми игрушками, за что получили неотразимые прозвища, такие как «водяные медведи» и «моховые поросята».
Но не позволяйте их мягкой внешности обмануть вас. Эти микроскопические беспозвоночные очень устойчивы. На самом деле их считают «экстремофилами» с почти сверхмощными способностями к защите в суровых условиях. Что стоит за этими возможностями?
Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего получили новое представление о том, как тихоходки защищаются в экстремальных условиях. Их выводы опубликованы в журнале eLife 1 октября 2019 года.
Тихоходки размером примерно от 0,1 до одного миллиметра обитают в водной среде по всему миру, включая горные, глубоководные и антарктические среды. Хорошо задокументировано, что они обладают замечательными способностями выживать в экстремальных условиях, от опасно высоких уровней радиации до леденящих кровь низких температур и воздействия смертельных химических веществ. Они даже были запущены в космос в рамках проекта по переносу форм жизни на Луну (и совершили аварийную посадку там с космическим кораблем Beresheet в начале этого года).
Каролина Чавес (студент, ныне аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе), Гризель Крус-Бесерра (постдокторант), Цзя Фей (помощник научного сотрудника), Джордж А. Кассаветис (ученый-исследователь) и Джеймс Т. Кадонага (выдающийся профессор) отделения биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего использовал различные биохимические методы для исследования механизмов, лежащих в основе выживания тихоходок в экстремальных условиях.
Предыдущие исследования идентифицировали белок, названный Dsup (белок подавления повреждений), который встречается только у тихоходок. Интересно, что когда Dsup тестируют на клетках человека, он может защитить их от рентгеновских лучей; однако было неизвестно, как Dsup совершает этот впечатляющий подвиг. С помощью биохимического анализа команда Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружила, что Dsup связывается с хроматином, который представляет собой форму ДНК внутри клеток. После связывания с хроматином Dsup защищает клетки, образуя защитное облако, защищающее ДНК от гидроксильных радикалов, образующихся под действием рентгеновских лучей.
«Теперь у нас есть молекулярное объяснение того, как Dsup защищает клетки от рентгеновского облучения», - сказал Кадонага, выдающийся профессор и председатель Amylin Endowed в области образования и исследований в области наук о жизни. «Мы видим, что он состоит из двух частей: одна часть связывается с хроматином, а другая образует своего рода облако, защищающее ДНК от гидроксильных радикалов».
Однако Кадонага не думает, что эта защита предназначена специально для защиты от радиации. Скорее всего, это механизм выживания против гидроксильных радикалов в мшистых средах, в которых обитают многие наземные тихоходки. Когда мох высыхает, тихоходки переходят в спящее состояние обезвоживания, или «ангидробиоза», во время которого защита Dsup должна помочь им выжить.
Исследователи говорят, что новые результаты в конечном итоге могут помочь исследователям разработать клетки животных, которые могут жить дольше в экстремальных условиях окружающей среды. В биотехнологии это знание может быть использовано для увеличения прочности и долговечности клеток, например, для производства некоторых фармацевтических препаратов в культивируемых клетках.
«Теоретически кажется возможным, что оптимизированные версии Dsup могут быть разработаны для защиты ДНК во многих различных типах клеток», - сказал Кадонага. «Таким образом, Dsup можно использовать в ряде приложений, таких как клеточная терапия и диагностические наборы, в которых полезно увеличение выживаемости клеток».
Доклад eLife посвящен профессору Расселу Ф. Дулиттлу, почетному профессору молекулярной биологии Калифорнийского университета в Сан-Диего и пионеру в области эволюции белков, который провел эволюционный анализ Dsup для нового исследования и давал рекомендации на протяжении всего исследования. проект.