Jak niesporczaki naprawiają DNA uszkodzone przez promieniowanie?

Źródło: cumhuriyet.com.tr 

Mikroskopijne niesporczaki fascynują naukowców swoją niesamowitą wytrzymałością od czasu ich pierwszego odkrycia w 1773 roku. Potrafią wyczuć, kiedy mogą przebywać w stanie czynnym, natomiast w trudnych warunkach zmniejszają swoją aktywność metaboliczną, chowając swoje odnóża w ciele i przybierając kształt okrągłej beczki. Proces regeneracji DNA działa w ich organizmie intensywnie, aby naprawić uszkodzenia spowodowane przez ekspozycję na śmiertelne poziomy promieniowania. Odkrycia zostały opublikowane w Current Biology. 

Nadmierne promieniowanie zakłóca mechanizm tworzenia się DNA 

„To, co zobaczyliśmy, było dla nas zaskoczeniem" - powiedział w oświadczeniu Bob Goldstein, biolog z Uniwersytetu Północnej Karoliny w Chapel Hill (UNC) i współautor artykułu, w rozmowie z Popular Science Turkish „Niesporczaki robią coś, czego się nie spodziewaliśmy". 

Wśród wielu zagrożeń związanych z nadmierną ekspozycją na promieniowanie jest uszkodzenie DNA. U ludzi jego uszkodzenie jest powiązane z chorobami, w tym różnego typu nowotworami i chorobami układu krążenia. Niesporczaki, znane również również jako "niedźwiedzie wodne", mogą przyjąć na siebie ogromną dawkę promieniowania. Naukowcy po raz pierwszy w 1963 roku odkryli, że niesporczaki mogą przetrwać promieniowanie 1400 razy bardziej intensywniejsze od tego jakie mógłby przyjąć człowiek. Obecnie naukowcy przyglądają się, w jaki sposób ciała tych małych żyjątek naprawiają uszkodzone DNA. 

W nowym badaniu zespół badawczy z UNC wykorzystał metody laboratoryjne opracowane w ciągu ostatnich 25 lat w celu zidentyfikowania wewnętrznych mechanizmów genetycznych wykorzystywanych przez niesporczaki do przetrwania ekspozycji na promieniowanie. W ramach badania przyjrzeli się gatunkowi niesporczaków o nazwie Hypsibius example, który uznawano za nieodporny na uszkodzenia DNA wywołane promieniowaniem. Okazało się jednak, że gatunek, o którym mowa, również jest w stanie naprawić tego typu rozległe szkody. 

Po wystawieniu na działanie promieniowania, komórki niesporczaków wykorzystują potencjał swoich genów do produkcji nowych białek, które następnie wykorzystują do naprawy DNA. Białka te zwiększają zdolność jego naprawy do poziomu, który współautorka badania i biolog Courtney Clark Hachtel nazywa "absurdalnym". 

"Zwierzęta te mają niesamowitą reakcję na promieniowanie i wydaje się, że jest to jeden z wielu sekretów ich niezwykłej zdolności do przetrwania" – dodaje Hachtel . "To, czego dowiadujemy się o tym, jak niesporczaki przezwyciężają skutki radiacji, może prowadzić do opracowania nowych sposobów na to, jak możemy próbować chronić inne zwierzęta i mikroorganizmy przed szkodliwym promieniowaniem w przyszłości". 

Zanim naukowcy z UNC zakończyli swoje badania, inny zespół badawczy pracujący we Francji doszedł do podobnych wniosków w przeprowadzonym przez nich eksperymencie. Jean Paul Concordet i Anne de Cian, badacze z Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu, wraz z zespołem odkryli, że promieniowanie gamma niszczy DNA niesporczaków, ale ich nie zabija. Odkryli również nowe białko o nazwie TRD1, które chroni ich DNA. Kiedy białko to jest wszczepiane ludziom, wydaje się pomagać w radzeniu sobie ze skutkami napromieniowania. W rozmowie z The New York Times Concordet stwierdził, że TRD1 jest w stanie przyczepiać się do chromosomów i utrzymywać je we właściwy stanie, nawet gdy ich sploty zaczynają się rozpadać. Poznanie białek takich jak to może prowadzić do nowych metod leczenia raka i innych schorzeń, których przyczyną są uszkodzenia DNA. 

"Możemy zacząć wykorzystywać wszystkie sztuczki, z których korzystają niesporczaki" - mówi Concordet. Odkrycia Concordeta zostały opublikowane w recenzowanym biuletynie eLife w styczniu.