Forskere dekrypterte nylig en nøkkelingrediens i tardigrades arsenal av supermakter, og avdekket hvordan et unikt protein i alles favoritt mikroskopiske vannbjørn fungerer som en barriere mot skadelig stråling.
Selv om små, tardigrader er notorisk tøffe. De kan føre til ekstreme forhold som vil drepe de fleste livsformer, inkludert eksponering for iskaldt kuling, broiling varme, og vakuum og dødelig stråling av rommet.
Men hva er de kjemiske hemmelighetene som gir tardigrades deres nærmest usårbarhet? For å svare på det spørsmålet, kikket forskere nøye på en forbindelse som bare finnes i tardigrader: det såkalte skade-suppressor protein, eller Dsup.
Dette proteinets beskyttende krefter ble tidligere funnet å strekke seg utover tardigrader; når den er lagt til menneskeceller, beskytter Dsup mot skader fra røntgenstråler. Og nå har forskere oppdaget hvordan Dsup binder seg til kromosomstrukturer og beskytter DNA mot skadelige effekter av stråling, rapporterte forskerne i en ny studie.
"Vi trodde at dette fascinerende proteinet i en ekstrem organisme kan fortelle oss noe nytt som vi ikke ville få fra vanlige proteiner," sa studieforfatter James Kadonaga, professor ved avdelingen for biologiske vitenskaper ved University of California, San Diego .
Selv om tardigrader kan virke uforgjengelige, trenger de vann for å være aktive og reprodusere. I vanns fravær trekker de seg tilbake til en form for suspendert animasjon kalt en tun-tilstand, og utviser fuktighet fra kroppene deres og eksisterer i en uttørket limbo til mer gjestfrie forhold kommer tilbake.
Som tunfisk er tardigrader ugjennomtrengelige for de fleste former for skade og kan til og med gjenopplives etter flere tiår, muligens også etter å ha brukt tid på månen. Tusenvis av tunfisk kan ha blitt spredt på månens overflate etter at den israelske månelanderen Beresheet (som hadde en nyttelast med uttørkede vannbjørner) styrtet 11. april under et mislykket landingsforsøk. Under visse forhold, hvis de overlevde krasjlandingen, kunne de frysetørkede tardigradene fremdeles komme tilbake til livet, rapporterte Live Science tidligere.
Tilsynelatende uforgjengelig
Noen av proteinene som lar tardigrader gjenopplive etter å ha blitt tørket ut, finnes i andre organismer, men Dsup er eksklusivt for vannbjørner. Og mens tidligere studier fant at dette proteinet gjorde menneskelige celler resistente mot røntgenstråling, var mekanismene for hvordan Dsup gjorde det usikre.
I den nye studien oppdaget forskerne at Dsup binder seg til en struktur som kalles kromatin, en pakke som inneholder en celles lange DNA-tråder i en tett pakke, sier Kadonaga til Live Science.
"Vi fant at det binder seg til kromatin. Da spurte vi: 'Hvordan gjør det det motstandsdyktig mot røntgenstråler?'" Sa han.
Når celler bades i røntgenstråler, deler vannmolekyler seg og danner sterkt reaktive partikler av oksygen og hydrogen kalt hydroksylradikaler; disse radikalene kan skade DNA inne i celler, ifølge studien.
"Vi tenkte: 'Hvorfor ser vi ikke bare om Dsup kan beskytte DNA mot hydroksylradikaler?' Og svaret er ja, det kan det, "forklarte Kadonaga. Høyenergi Dsup har en sky-lignende struktur; skyen omgir DNAs kromatinkonvolutt, blokkerer hydroksylradikaler og forhindrer dem i å forstyrre cellulært DNA, melder forskerne.
"Nå som vi vet hvordan det fungerte, er det et springbrett for å potensielt bruke det til praktiske applikasjoner," sa Kadonaga.
Ved å dele sammen hvordan Dsup fungerer på stadig mer presise nivåer, kan forskere deretter bruke den som en blåkopi for å bygge andre typer proteiner - "bedre versjoner av Dsup" - som er enda mer effektive til å beskytte celler mot DNA-skade, sa Kadonaga . Disse nye proteinene vil antagelig ikke brukes til å produsere strålingssikre mennesker, men de kan forbedre hardheten til dyrkede celler som brukes til dyrking av legemidler, la han til.
"Du kan ha mer holdbare celler, mer levende celler. Det kan være tilfelle for å legge en form for Dsup i den cellen," sa han.
Funnene ble publisert online tirsdag (1. oktober) i tidsskriftet eLife.
