Forskare dechiffrerade nyligen en nyckelingrediens i tardigrades arsenal av superkrafter och upptäckte hur ett unikt protein i allas favoritmikroskopiska vattenbjörnar fungerar som en barriär mot skadlig strålning.
Även små, tardigrades är notoriskt tuffa. De kan vädra extrema förhållanden som skulle döda de flesta livsformer, inklusive exponering för frysning av kyla, slingrande värme och vakuum och dödlig strålning i rymden.
Men vilka är de kemiska hemligheterna som låter tardigrades deras nästan oundviklighet? För att besvara den frågan tittade forskare noga på en förening som endast finns i tardigrader: det så kallade skadesuppressorproteinet, eller Dsup.
Detta proteins skyddskraft befanns tidigare sträcka sig utöver tardigrader; när den läggs till mänskliga celler skyddar Dsup mot skador från röntgenstrålar. Och nu har forskare upptäckt hur Dsup binder till kromosomstrukturer och skyddar DNA från de skadliga effekterna av strålning, rapporterade forskarna i en ny studie.
"Vi trodde att detta fascinerande protein i en extrem organism kan berätta för oss något nytt som vi inte skulle få från vanliga proteiner", säger studiens medförfattare James Kadonaga, professor vid avdelningen för biologiska vetenskaper vid University of California, San Diego .
Även om tardigrader kan verka oförstörbara, kräver de vatten för att vara aktiva och reproducera. I vattens frånvaro drar de sig tillbaka till en form av avstängd animering som kallas ett tun-tillstånd, som utvisar fukt från deras kroppar och finns i en uttorkad limbo tills mer gästvänliga förhållanden återkommer.
Som tuns är tardigrader ogenomträngliga för de flesta former av skada och kan till och med återupplivas efter decennier, eventuellt även efter att ha tillbringat tid på månen. Tusentals tonar kan ha varit spridda på månens yta efter att den israeliska månlandaren Beresheet (som bar en nyttolast av uttorkade vattenbjörnar) kraschade den 11 april under ett misslyckat landningsförsök. Under vissa förhållanden, om de överlevde kraschlandningen, kan dessa frystorkade tardigrader fortfarande återupplivas, rapporterade Live Science tidigare.
Verkar oförstörbar
Vissa av proteinerna som tillåter tardigrader att återuppliva efter att de har torkats finns i andra organismer, men Dsup är exklusivt för vattenbjörnar. Och medan tidigare studier visade att detta protein gjorde mänskliga celler resistenta mot röntgenstrålning, var mekanismerna för hur Dsup gjorde det osäkra.
I den nya studien upptäckte forskarna att Dsup binder till en struktur som kallas kromatin, ett paket som innehåller en cell långa DNA-strängar i ett tätt paket, berättade Kadonaga för Live Science.
"Vi fann att det binder till kromatin. Sedan frågade vi: 'Hur gör det motståndskraftigt mot röntgenstrålar?'" Sa han.
När celler badas i röntgenstrålar, delar vattenmolekyler och bildar starkt reaktiva partiklar av syre och väte som kallas hydroxylradikaler; dessa radikaler kan skada DNA inuti celler, enligt studien.
"Vi tänkte: 'Varför ser vi inte bara om Dsup kan skydda DNA från hydroxylradikaler?' Och svaret är ja, det kan det, ”förklarade Kadonaga. Högenergisk Dsup har en molnliknande struktur; molnet omger DNA: s kromatinhölje, blockerar hydroxylradikaler och förhindrar dem från att störa cellulärt DNA, rapporterade forskarna.
"Nu när vi vet hur det fungerade är det ett steg för att potentiellt använda det för praktiska tillämpningar," sade Kadonaga.
Genom att sammanställa hur Dsup fungerar på allt mer exakta nivåer kan forskare sedan använda den som en plan för att bygga andra typer av proteiner - "bättre versioner av Dsup" - som är ännu effektivare för att skydda celler från DNA-skador, sade Kadonaga . Dessa nya proteiner kommer förmodligen inte att användas för att producera strålningssäkra människor, men de kan förbättra hårdheten hos odlade celler som används för att odla läkemedel, tillade han.
"Du kan ha mer hållbara celler, mer livslängda celler. Det kan vara fallet för att lägga någon form av Dsup i den cellen," sade han.
Resultaten publicerades online tisdag (1 oktober) i tidskriften eLife.
