Белок тихоходок защищает ДНК от космической радиации. Это открытие может повысить устойчивость человека

Новый белок, обнаруженный у самых выносливых животных Земли, вдохновляет на прорывные методы лечения рака и сердечно-сосудистых заболеваний.

Тихоходки, или «водяные медведи», — микроскопические существа, способные выживать практически в любых условиях: при кипячении, замораживании и экстремальном давлении. Это единственные известные животные, пережившие пребывание в открытом космосе. Они также выдерживают уровни радиации в 2 000 раз выше, чем могут переносить клетки человека.

В 2016 году учёные обнаружили один из секретов тихоходок: уникальный ген, кодирующий белок, который встречается только у них. Когда этот белок ввели в человеческие клетки, они также стали более устойчивы к радиации. Белок назвали Dsup (damage suppressor), так как он защищает ДНК от повреждений.

С тех пор исследователи пытаются выяснить, как именно работает Dsup.

Как Dsup защищает ДНК тихоходок

Существует несколько гипотез о механизме защиты Dsup, но единого мнения в научном сообществе нет.

Новое исследование показало, что Dsup прочно связывается с ДНК по всей её длине. Белок не имеет фиксированной формы, а ведёт себя подобно спагетти в воде, постоянно меняя конформацию. При связывании он вызывает лёгкое раскручивание двойной спирали ДНК, что может делать её менее уязвимой для радиации.

Другие учёные считают, что Dsup действует как физический щит, блокирующий попадание излучения на ДНК, или усиливает системы репарации клетки. Возможно, все эти модели верны одновременно, поскольку Dsup защищает от разных типов радиации и её токсичных побочных продуктов.

Применение Dsup в медицине

Учёные исследуют возможность использования Dsup для лечения болезней, в которых ключевую роль играет повреждение ДНК.

• Онкология: Dsup или терапии на его основе могут помочь предотвратить превращение клеток в раковые. Также он может защищать здоровые ткани во время лучевой или химиотерапии.
• Сердечно-сосудистые заболевания: Во время инфарктов или инсультов ткани испытывают окислительный стресс, ведущий к обширным повреждениям ДНК. Dsup может снизить этот ущерб.

Первые исследования на животных уже дают обнадёживающие результаты. Мышам с помощью инъекции мРНК (технология, аналогичная вакцинам от COVID-19) доставили инструкции для производства Dsup. При последующем облучении у этих мышей было значительно меньше повреждений ДНК, чем у контрольной группы.

Dsup за пределами медицины

• Сельское хозяйство: Рис и табак, генетически модифицированные для производства Dsup, стали более устойчивы к радиации.
• Космические исследования: Белок может помочь астронавтам противостоять космической радиации во время длительных миссий.
• Хранение данных: Учёные исследуют возможность записи цифровой информации в ДНК и внедрения её в геном тихоходок. Dsup мог бы защищать эти «биологические жёсткие диски» от экстремальных условий.

Что дальше?

С момента открытия Dsup почти десять лет назад научное сообщество взволновано его потенциалом. Однако для полного понимания работы этого загадочного белка в живых организмах требуется ещё много исследований. Изучение молекулярных секретов тихоходок уже сейчас помогает создавать прорывные инструменты для борьбы с болезнями человека и развития биотехнологий.