Bärtierchen verfügen über eine DNA-Rüstung, und wir sind dem Verständnis, wie sie funktioniert, gerade näher gekommen

(fruttipics/iStock/Getty Images)

Strahlung, die die DNA in unseren eigenen Zellen in genetisches Konfetti verwandeln würde, ist dem nicht gewachsen mikroskopisch kleiner harter Kerl bekannt als Bärtierchen, und wir sind dem Verständnis, warum diese Tiere so robust sind, gerade näher gekommen.

Ihr Schutz funktioniert teilweise aufgrund der Abschirmung durch a spezielles „Schadensunterdrückungs“-Protein namens Dsup . Wie genau dieser molekulare Panzer Schutz bietet, ist nicht ganz klar; Nun könnte ein computergestütztes Modell der Interaktion des Proteins mit der DNA einen Ausgangspunkt bieten.

Bärtierchen – liebevoll „Wasserbären“ oder auch „Moosferkel“ genannt – sind ein Stamm wurmartiger Tiere berühmt für ihre robuste Physiologie. Zu ihren Talenten gehören Verglasung ihrer klebrigen Teile um Schäden durch Austrocknung zu vermeiden, komfortabel im Vakuum kühlen , und im Winterschlaf während die Welt zur Hölle geht .



Das Potenzial von Dsup zur Abschirmung von DNA ist uns bereits seit einigen Jahren bekannt, da wir es in verschiedenen Experimenten auf Herz und Nieren geprüft haben.

Wird das Protein beispielsweise in eine Kultur menschlicher Zellen eingeschleust, verringert es die Zerstörung, die durch eine Dosis Röntgenstrahlen verursacht wird um rund 40 Prozent . Es scheint auch einen mehr als ausreichenden Job zu machen Schutz der DNA vor die korrosive Wirkung von Hydroxylradikalen.

Irgendwie lenkt das Protein durch das Anheften an Nukleinsäurestränge schädliche Elemente ab oder absorbiert sie, die andernfalls in der lebenden Zelle Abfall hinterlassen würden.

Auf der Suche nach weiteren Hinweisen ist ein Forscherteam der Polytechnischen Universität Madrid Zentrum für Pflanzenbiotechnologie und Genomik haben nun genetische Sequenzen aus dem Bärtierchen verwendet Ramazzottius varieornatus um die Anordnung der Aminosäurekomponenten von Dsup vorherzusagen.

Um es vergleichen zu können, entwickelten sie auch ein ähnliches Modell für ein anderes Protein, das relativ gut mit Dsup übereinstimmte und in einer zweiten Bärtierchenart namens Dsup vorkam Hypsibius-Modell .

Von da an ging es darum, jedes Protein digital mit einem DNA-Modell zu kombinieren und die resultierenden Komplexe mit einzelnen, für sich allein stehenden Komponenten zu vergleichen.

Das bedeutet nicht, dass die Aufgabe in irgendeiner Weise einfach war – die Berechnung der Aktivität eines Dsup-Proteinpaars mit einem Computermodell selbst eines kleinen DNA-Stücks erforderte die Kartierung Hunderttausender digitaler Atome, was die Supercomputer-Technologie an ihre absoluten Grenzen brachte .

Die Ergebnisse zeigten, dass sich besonders unordentliche Abschnitte des Dsup-Proteins biegen können, um sich der Struktur der DNA anzupassen und seine Form so anzupassen, dass sie über eine darunter liegende Sequenz passt – wie eine molekulare Rüstung.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Protein intrinsisch ungeordnet ist, was es Dsup ermöglicht, seine Struktur an die DNA-Form anzupassen“, so die Forscher schreiben in ihrem Bericht.

Dieser einzigartige Grad an Unordnung und Flexibilität lässt darauf schließen, dass es an den elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den beiden Molekülen liegt, die ihm seine unheimliche Abschirmfähigkeit verleihen.

Es ist nicht unrealistisch, sich vorzustellen, dass das Protein als eine Art genetisches Exoskelett fungieren könnte, das gleichzeitig abschirmt und stützt.

Alle Einzelheiten darüber, wie sich Strahlung auf physikalischer Ebene auf das Protein auswirkt, müssen in zukünftigen Experimenten geklärt werden, aber die ungeordnete Natur von Dsup und seine Fähigkeit, sich in eine schützende Konformation zu verziehen, sind bereits ein wichtiger Teil des Puzzles.

Dieses Protein ist nicht nur nützlich, wenn es darum geht, die todesmutigen Talente von Bärtierchen zu verstehen, es könnte auch den Weg zur Herstellung von Schutzbeschichtungen für Arzneimittel weisen oder unserem eigenen Körper Strahlenschutz verleihen.

Wenn wir uns jemals selbst mit den Gefahren der Raumfahrt auseinandersetzen müssen, sollten wir vielleicht ein oder zwei Tricks im Ärmel haben, wenn es um den Umgang mit hohen Strahlungsdosen geht.

Sonnenschutzmittel für unsere DNA sollte man jedoch vorerst lieber der Science-Fiction überlassen. Wir wissen immer noch nicht, wie sich Dsup entwickelt hat oder welche anderen Auswirkungen es auf den Körper des Bärtierchens haben könnte. Immerhin ist dies ein seltsames kleines Biest.

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte .

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