Niesporczaki mogą przetrwać promieniowanie jonizujące dzięki szybkiej naprawie DNA

Niesporczaki to pospolite na całym świecie mikroskopijne bezkręgowce o ośmiu odnóżach, które żyją głownie w środowisku wodnym. Słyną ze swojej odporności na ekstremalne warunki – w stanie anabiozy mogą przetrwać w temperaturach od bliskich zera absolutnego do ponad 150 st. C, przeżywają ciśnienie 6000 atmosfer, potrafią przetrwać ponad 100 lat bez wody, znoszą promieniowanie jonizujące 1000 razy silniejsze niż jakiekolwiek inne zwierzę, mogą nawet przetrwać w przestrzeni kosmicznej. W niesprzyjających warunkach kurczą się i wchodzą w stan głębokiej hibernacji.

Od dawna wiadomo, że promieniowanie jonizujące uszkadza DNA, a u ludzi uszkodzenie DNA spowodowane nadmierną ekspozycją na promieniowanie może prowadzić do chorób, zwłaszcza nowotworowych. Jak odkryto już 60 lat temu, pod względem odporności na promieniowanie niesporczaki przewyższają 1000-krotnie nie tylko człowieka, ale i wszystkie zwierzęta. Uważano, że przynajmniej niektóre gatunki niesporczaków opierają się działaniu promieniowania jonizującego dzięki specyficznemu białku hamującemu uszkodzenia - Dsup (damage suppressor). Jednak nie wszystkie gatunki niesporczaków mają Dsup.

Zespół Boba Goldsteina z University of North Carolina w Chapel Hill prowadzi badania nad niesporczakami od 25 lat. Tamtejszym naukowcom udało się zidentyfikować kilka sztuczek, które wykorzystują niesporczaki, aby przetrwać w warunkach zagrażających życiu ludzi i większości zwierząt.

„Niesporczaki wykazują niesamowitą reakcję na promieniowanie i wydaje się, że w tym tkwi sekret ich ekstremalnych zdolności przetrwania – stwierdziła pracująca w zespole dr Clark-Hachtel. - To, czego dowiadujemy się o tym, jak niesporczaki pokonują stres radiacyjny, może prowadzić do nowych pomysłów na to, w jaki sposób moglibyśmy chronić inne zwierzęta i mikroorganizmy przed szkodliwym promieniowaniem”.

Jak wykazały badania dr Clark-Hachtel nad gatunkiem Hypsibius example, niesporczaki te nie są mniej od ludzi wrażliwe na wywołane promieniowaniem gamma uszkodzenia DNA – za to są w stanie szybko naprawić rozległe uszkodzenia. Dramatycznie zwiększają ekspresję genów szlaku naprawy DNA w odpowiedzi na promieniowanie jonizujące. Pozwala to naprawić większość uszkodzonego DNA w ciągu 24 godzin po ekspozycji na promieniowanie.

Gdy naukowcy wprowadzili niektóre geny naprawy DNA pobrane od niesporczaków do bakterii Escherichia coli i wystawili te bakterie na działanie promieniowania jonizującego, okazało się, że zmienione genetycznie bakterie wykazywały zdolność naprawy DNA podobną do obserwowanej u niesporczaków. Tymczasem takie same dawki promieniowania zabijały bakterie z niezmodyfikowanej grupy kontrolnej.

Również zespół Jean-Paula Concordeta i Anne de Cian z Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu uzyskał podobne wyniki w niezależnych eksperymentach i opublikował je w serwisie eLife. Badacze odkryli też nowe białko niesporczaka TDR1, które może chronić DNA przed dalszymi uszkodzeniami zanim rozpocznie się jego naprawa.(PAP)

Paweł Wernicki

pmw/ bar/