Вчені досліджували білок Dsup, який пов'язаний зі стійкістю тихоходки до радіації, і з'ясували, що він утворює «кокон» навколо ниток її ДНК. Ще в одного виду тихоходок дослідники теж знайшли білок з аналогічною будовою і функціями. У пошуках схожих білків у інших груп організмів вони виявили, що деякі ділянки білка Dsup нагадують білки HMGN, які зустрічаються тільки у хребетних, а в інших тварин їх аналогів немає. Причини цього поки що незрозумілі, пишуть учені в журналі.
Тихоходки відомі своїм умінням впадати в ангідробіоз (тобто висихати, а якщо точніше - «склоніти») і переживати різні екстремальні умови: від перепадів температур до виходу у відкритий космос. Зокрема, вони здатні витримати до 1000 летальних для людини доз іонізуючого випромінювання.
У пошуках секрету стійкості тихоходок до радіації японські вчені розшифрували геном одного з видів - і виявили там ряд унікальних для цих тварин генів. Один з них кодує білок Dsup (від англ. damage suppressor, що знижує шкоду), а коли його ввели в клітини людини, виявилося, що вони теж можуть набути додаткової стійкості до дії випромінювання: в їх ДНК утворилося в два рази менше розривів. Тому дослідники зробили висновок, що Dsup якимось чином захищає ДНК від пошкоджень.
Про це дослідження дізнався американець Малаккар Вохрижек (Malakkar Vohryzek), історію якого нещодавно розповіли журналісти STAT. Вохрижек страждає гіперчутливістю до ультрафіолету, тому кожен вихід під відкрите сонце приносить йому нові родимки, які загрожують перетворитися на меланоми. Вохрижек надихнувся результатами японських вчених і вирішив, що Dsup може врятувати його від хвороби. Зараз він розсилає листи вченим, біохакерам і біотехнологічним компаніям з проханням відредагувати його геном і внести туди ген, який кодує Dsup. Поки на його заклики ніхто не відгукнувся, зате вчені з Каліфорнії знайшли чимось схожі на Dsup білки в клітинах людини.
Кароліна Чавес (Carolina Chavez) і її колеги з Каліфорнійського університету припустили, що Dsup виконує свою захисну функцію, безпосередньо зв'язуючись з нитками ДНК. Щоб це перевірити, вони змішали в розчині молекули ДНК і Dsup, а потім перевірили швидкість їх руху в гелі: ДНК з Dsup «повзла» набагато повільніше, ніж чиста проба ДНК, а значить, речовини зв'язалися один з одним. При цьому Dsup взаємодіяв не тільки з «голою» ДНК, але і з ДНК у складі нуклеосом - в тому вигляді, в якому вона знаходиться в клітинах еукаріот.
Потім дослідники вирішили перевірити, чи є схожі білки у інших тихоходок. Вони взяли для прикладу вигляд, який теж здатний впадати в ангідробіоз. Два роки тому його геном відсеквенували і знайшли там ген, який кодував Dsup-подібний білок: 26,4 відсотка амінокислот у нього виявилися загальними з Dsup. Вчені порівняли гени, які кодують Dsup і його аналог, і виявили, що поруч з ними в хромосомах у обох видів розташовані одні й ті ж гени. Аналог Dsup у теж виявився здатний пов'язувати ДНК, з чого автори роботи зробили висновок, що ці два білки - ортологи, тобто володіють загальними походженням і функцією.
Далі вчені змоделювали «атаку» на ДНК у пробірці. Вони додавали ДНК в розчин, де йшла реакція з виділенням гідроксильних радикалів - хімічно активних речовин, які утворюються в клітинах як під дією випромінювання, так і при окислювальному стресі. У тих пробах, куди додавали ще й Dsup або його ортолог, розривів у ДНК було значно менше, ніж у тих, де захисних білків не виявилося. Таким чином дослідники підтвердили, що Dsup безпосередньо зв'язується з ДНК і захищає її від радикалів.
Відомо, що у складі білка Dsup багато амінокислот серіна, аланіну, гліцину та лізину. Ці амінокислоти заважають білковій нитці сформувати щільну грудку, і структура білка залишається неупорядкованою. Тому вчені припустили, що Dsup обволікає ДНК, як кокон, і захищає її - як у висушеному стані, так і в розчині.
Нарешті, дослідники вирішили перевірити, чи є аналогічні білки в інших організмів. Вони виявили схожу послідовність тільки в білках групи HMGN (high mobility group nucleosome-binding) - це регуляторні білки, які зустрічаються тільки у хребетних. Спільною у Dsup і HMGN виявилася ділянка, за допомогою якої білки зв'язуються з ДНК. Коли вчені видалили його з молекули Dsup, білок тут же втратив свою активність і не зміг захистити ДНК від гідроксильних радикалів.
Звідки у тихоходок і хребетних взялася загальна ділянка білка, якої немає у інших груп організмів, поки неясно. Автори роботи не виключають, що це може бути результатом конвергенції, але ймовірність такої події вважають вкрай малою.
Тим не менш, дослідники розраховують, що більш докладне вивчення властивостей Dsup може допомогти «вдосконалити» клітинні культури, щоб ті, наприклад, легше переносили зберігання і транспортування і не накопичували пошкодження в своїй ДНК. Про застосування ж в живих організмах - чого так хотілося б Малаккару Вохрижеку - мова поки не йде.
Про те, в яких ще умовах виживають тихоходки, читайте в нашому тексті «Тихохідні екстремали».