Các nhà khoa học gần đây đã giải mã được một thành phần quan trọng trong kho vũ khí siêu năng lực của tardigrades, làm sáng tỏ cách thức một loại protein độc đáo trong gấu nước siêu nhỏ yêu thích của mọi người hoạt động như một rào cản chống lại bức xạ có hại.
Mặc dù nhỏ bé, tardigrades nổi tiếng là khó khăn. Chúng có thể vượt qua các điều kiện khắc nghiệt sẽ giết chết hầu hết các dạng sống, bao gồm tiếp xúc với lạnh cóng, nhiệt độ môi giới, và bức xạ chân không và gây chết người của không gian.
Nhưng những bí mật hóa học cho vay làm chậm sự bất khả xâm phạm của họ là gì? Để trả lời câu hỏi đó, các nhà nghiên cứu đã quan sát kỹ một hợp chất chỉ có trong tardigrades: cái gọi là protein ức chế thiệt hại, hay Dsup.
Sức mạnh bảo vệ của protein này trước đây đã được tìm thấy để vượt ra ngoài tardigrades; khi được thêm vào tế bào người, Dsup bảo vệ chống lại thiệt hại từ tia X. Và bây giờ, các nhà khoa học đã phát hiện ra cách Dsup liên kết với cấu trúc nhiễm sắc thể và bảo vệ DNA khỏi tác hại của bức xạ, các nhà nghiên cứu báo cáo trong một nghiên cứu mới.
James Kadonaga, giáo sư của Khoa Khoa học Sinh học tại Đại học California, San Diego, cho biết: "Chúng tôi nghĩ rằng protein hấp dẫn này trong một sinh vật cực đoan có thể cho chúng ta biết một thứ mới mà chúng ta sẽ không nhận được từ các protein thông thường". .
Mặc dù tardigrades dường như không thể phá hủy, chúng đòi hỏi nước để hoạt động và sinh sản. Khi thiếu nước, họ rút lui thành một dạng hoạt hình lơ lửng được gọi là trạng thái bắt sóng, đẩy hơi ẩm ra khỏi cơ thể và tồn tại trong một chiếc limo khô cho đến khi điều kiện trở nên thân thiện hơn.
Như điều chỉnh, tardigrades là không thấm đối với hầu hết các hình thức gây hại và thậm chí có thể được hồi sinh sau nhiều thập kỷ, thậm chí có thể sau khi dành thời gian trên mặt trăng. Hàng ngàn tuns có thể đã nằm rải rác trên bề mặt mặt trăng sau khi tàu đổ bộ mặt trăng của Israel Beresheet (đang mang một trọng tải của gấu nước hút ẩm) bị rơi vào ngày 11 tháng 4 trong một nỗ lực hạ cánh thất bại. Trong một số điều kiện nhất định, nếu họ sống sót sau cuộc đổ bộ, những con tardigrades đông khô đó vẫn có thể sống lại, Live Science trước đó đã báo cáo.
Dường như không thể phá hủy
Một số protein cho phép tardigrades hồi sinh sau khi được sấy khô được tìm thấy trong các sinh vật khác, nhưng Dsup là độc quyền cho gấu nước. Và trong khi các nghiên cứu trước đây phát hiện ra rằng protein này làm cho các tế bào của con người chống lại bức xạ tia X, thì các cơ chế về cách Dsup đã làm điều đó là không chắc chắn.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng Dsup liên kết với một cấu trúc gọi là chromatin, một gói chứa các chuỗi DNA dài của tế bào trong một gói dày đặc, Kadonaga nói với Live Science.
"Chúng tôi thấy nó liên kết với chất nhiễm sắc. Sau đó, chúng tôi hỏi: 'Làm thế nào để nó chống lại tia X?'", Ông nói.
Khi các tế bào được tắm trong tia X, các phân tử nước tách ra và tạo thành các hạt phản ứng cao của oxy và hydro được gọi là các gốc hydroxyl; các gốc này có thể làm hỏng DNA bên trong các tế bào, theo nghiên cứu.
"Chúng tôi nghĩ, 'Tại sao chúng ta không xem liệu Dsup có thể bảo vệ DNA khỏi các gốc hydroxyl không?' Và câu trả lời là có, nó có thể, "Kadonaga giải thích. Dsup năng lượng cao có cấu trúc giống như đám mây; Các đám mây bao quanh lớp vỏ nhiễm sắc của DNA, ngăn chặn các gốc hydroxyl và ngăn chúng phá vỡ DNA tế bào, các nhà nghiên cứu báo cáo.
"Bây giờ chúng tôi biết nó hoạt động như thế nào, đó là bước đệm để có khả năng sử dụng nó cho các ứng dụng thực tế", Kadonaga nói.
Bằng cách kết hợp cách thức hoạt động của Dsup ở mức độ chính xác hơn, các nhà khoa học sau đó có thể sử dụng nó như một kế hoạch chi tiết để xây dựng các loại protein khác - "phiên bản tốt hơn của Dsup" - thậm chí còn hiệu quả hơn trong việc bảo vệ các tế bào khỏi tổn thương DNA, Kadonaga nói . Những protein mới này có thể sẽ không được sử dụng để tạo ra những người chống bức xạ, nhưng chúng có thể cải thiện độ cứng của các tế bào nuôi cấy được sử dụng để trồng dược phẩm, ông nói thêm.
"Bạn có thể có các tế bào bền hơn, các tế bào sống lâu hơn. Đó có thể là trường hợp đưa một số dạng Dsup vào tế bào đó", ông nói.
Những phát hiện được công bố trực tuyến vào thứ ba (ngày 1 tháng 10) trên tạp chí eLife.
