Белки странных животных спасут космонавтов от радиации

Когда ученые начали подсчитывать и изучать гены тихоходок, их ожидал большой сюрприз — свыше 6,5 тысяч участков ДНК из 38 тысяч генов (18%) были «позаимствованы» у других организмов. Большая часть из них была получена от бактерий-экстремофилов, но при этом в геноме тихоходок так же присутствуют гены растений, грибов и архей.

Такума Хасимото (Takuma Hashimoto) из университета Токио (Япония) и его коллеги нашли один из генов, который может объяснять сверхвысокую живучесть тихоходок. Для этого они расшифровали геном самого стойкого вида этих животных, Ramazzottius varieornatus, а также проследили за изменениями в работе ДНК тихоходок при их высушивании и «оживлении». Этот анализ показал, что доля «украденных» генов на самом деле заметно ниже, чем предполагали биологи ранее — их доля составляет 1,8%, а не 18%, причем большинство из них было унаследовано от грибов, а не микробов. Кроме того, общее число генов в их геноме снизилось с 38 до 19 тысяч.

С другой стороны, геном тихоходок, как оказалось, примерно наполовину состоит из уникальных отрезков ДНК, аналогов которых нет в геномах ни одного другого существа на Земле. Изучая эти гены, Хасимото и его коллеги натолкнулись на белок Dsup, который необычным образом связывался с ДНК.

Он, как предположили ученые, играет ключевую роль в защите тихоходок от радиации, не давая разорванным цепочкам ДНК «потеряться» и неправильным образом повторно соединиться до прибытия «скорой клеточной помощи» в виде белков, чинящих поломки в нитях ДНК.

Руководствуясь этой идеей, биологи пересадили ген Dsup в геном обычной кишечной палочки, заставив ее производить данный белок в больших количествах. Затем команда Хасимото перенесла этот ген и белок в культуры человеческих клеток в пробирке и облучила их сверхвысокой дозой радиации.

Как показал этот эксперимент, число одиночных и двойных разрывов в ДНК клеток упало на 40% после такой обработки, что говорит о том, что белок Dsup действительно защищает тихоходок от радиации и помогает им выжить в космосе. Культуры клеток, защищенные этим белком, продолжали расти даже после облучения, тогда как почти все клетки в контрольных пробирках прекратили рост и погибли.

Другим секретом выживания тихоходок в космосе и в прочих экстремальных условиях может быть то, что у них отсутствует ряд цепочек генов, связанных с реакцией на стресс и включение «программы самоубийства» в клетках при критической нехватке воды, питательных веществ или при прочих тяжелых условиях. Дальнейшее изучение ДНК этих животных, как надеются ученые, поможет нам понять, как защитить путешественников к Марсу и другим планетам от действия больших доз радиации и как научить человеческое тело выживать в суровых условиях космоса.