Wetenschappers hebben onlangs een belangrijk ingrediënt in het arsenaal aan superkrachten van tardigrades ontcijferd, en ontrafelden hoe een uniek eiwit in ieders favoriete microscopisch kleine waterberen een barrière vormt tegen schadelijke straling.
Hoewel klein, zijn tardigrades notoir taai. Ze kunnen extreme omstandigheden doorstaan die de meeste levensvormen zouden doden, waaronder blootstelling aan vrieskou, grillige hitte, het vacuüm en dodelijke straling van de ruimte.
Maar wat zijn de chemische geheimen die tardigrades hun bijna onkwetsbaarheid verlenen? Om die vraag te beantwoorden, keken onderzoekers nauw naar een stof die alleen in tardigrades voorkomt: het zogenaamde schade-onderdrukkende eiwit of Dsup.
Eerder bleken de beschermende krachten van dit eiwit verder te gaan dan tardigrades; wanneer toegevoegd aan menselijke cellen, beschermt Dsup tegen schade door röntgenstralen. En nu hebben wetenschappers ontdekt hoe Dsup zich bindt aan chromosoomstructuren en DNA beschermt tegen de schadelijke effecten van straling, meldden de onderzoekers in een nieuwe studie.
"We dachten dat dit fascinerende eiwit in een extreem organisme ons iets nieuws zou vertellen dat we niet zouden krijgen van gewone eiwitten", zegt co-auteur James Kadonaga, een professor bij de afdeling Biologische Wetenschappen aan de Universiteit van Californië, San Diego .
Hoewel tardigrades onverwoestbaar lijken, hebben ze water nodig om actief te zijn en zich voort te planten. Bij afwezigheid van water trekken ze zich terug in een vorm van onderbroken animatie, een tun-toestand genoemd, waarbij vocht uit hun lichaam wordt verdreven en in een uitgedroogde limbo blijft totdat meer gastvrije omstandigheden terugkeren.
Als tuns zijn tardigrades ondoordringbaar voor de meeste vormen van schade en kunnen ze zelfs na tientallen jaren, mogelijk zelfs na tijd op de maan, nieuw leven worden ingeblazen. Duizenden tuns zijn mogelijk verspreid over het maanoppervlak nadat de Israëlische maanlander Beresheet (die een lading aan gedroogde waterberen droeg) op 11 april tijdens een mislukte landingspoging neerstortte. Onder bepaalde omstandigheden, als ze de crashlanding overleefden, zouden die gevriesdroogde tardigrades nog steeds weer tot leven kunnen komen, meldde WordsSideKick.com eerder.
Ogenschijnlijk onverwoestbaar
Sommige eiwitten die ervoor zorgen dat tardigrades weer opleven nadat ze zijn uitgedroogd, worden aangetroffen in andere organismen, maar Dsup is exclusief voor waterberen. En terwijl uit eerdere studies bleek dat dit eiwit menselijke cellen resistent maakte tegen röntgenstraling, waren de mechanismen van hoe Dsup dat deed onzeker.
In de nieuwe studie ontdekten de onderzoekers dat Dsup bindt aan een structuur genaamd chromatine, een pakket dat de lange DNA-strengen van een cel in een dicht pakket bevat, vertelde Kadonaga aan WordsSideKick.com.
'We ontdekten dat het aan chromatine bindt. Vervolgens vroegen we ons af:' Hoe wordt het bestand tegen röntgenstralen? ', Zei hij.
Wanneer cellen worden gebaad in röntgenstralen, splitsen watermoleculen en vormen zeer reactieve deeltjes van zuurstof en waterstof, hydroxylradicalen genaamd; deze radicalen kunnen volgens de studie het DNA in cellen beschadigen.
'We dachten:' Waarom zien we niet gewoon of Dsup DNA kan beschermen tegen hydroxylradicalen? ' En het antwoord is ja, dat kan, 'legde Kadonaga uit. Hoogenergetische Dsup heeft een wolkachtige structuur; de wolk omringt de chromatine-envelop van het DNA, blokkeert hydroxylradicalen en voorkomt dat ze het cellulaire DNA verstoren, rapporteerden de onderzoekers.
"Nu we weten hoe het werkte, is dat een opstapje om het mogelijk voor praktische toepassingen te gebruiken," zei Kadonaga.
Door samen te stellen hoe Dsup op steeds preciezere niveaus functioneert, kunnen wetenschappers het vervolgens gebruiken als blauwdruk voor het bouwen van andere soorten eiwitten - "betere versies van Dsup" - die nog effectiever zijn in het beschermen van cellen tegen DNA-schade, zei Kadonaga . Deze nieuwe eiwitten zullen waarschijnlijk niet worden gebruikt om stralingsbestendige mensen te produceren, maar ze zouden de hardheid van gekweekte cellen die worden gebruikt voor het kweken van geneesmiddelen kunnen verbeteren, voegde hij eraan toe.
'Je kunt duurzamere cellen hebben, cellen die langer meegaan. Dat kan een reden zijn om een of andere vorm van Dsup in die cel te stoppen', zei hij.
De bevindingen werden dinsdag (1 oktober) online gepubliceerd in het tijdschrift eLife.
