Ученые Сектора молекулярной генетики клетки Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ изучают, как действует особый белок тихоходок, который защищает этих уникальных существ от радиации, на модельные организмы — плодовую мушку и культуру клеток человека. В перспективе такие исследования могут помочь в разработке эффективных методов защиты живых организмов, в том числе человека, от ионизирующего излучения.

Тихоходки — это микроскопические, не более 1,5 мм, беспозвоночные животные, которые смогли заселить практически все биомы на Земле, в том числе те, которые принято считать экстремальными для выживания. Эти животные в состоянии анабиоза могут выживать как минимум 30 лет без пищи и воды (более длительные эксперименты пока не проводились). Их сопротивляемость радиации — радиорезистентность — рекордная среди всех живых организмов на Земле: некоторые виды тихоходок выдерживают дозу ионизирующего излучения до 10000 грей. Для сравнения, смертельная доза излучения для человека всего 3-5 грей. Именно поэтому тихоходки стали модельным организмом для изучения возможностей живых организмов сопротивляться радиации.

Прорыв в исследованиях тихоходок произошел в 2016 г., когда японскими учеными был расшифрован геном самого радиорезистентного вида тихоходок Ramazzottius varieornatus. В ходе сравнения генома этих тихоходок со всеми уже известными геномами других организмов был обнаружен уникальный белок, который назвали Damage suppressor, или сокращенно Dsup.

В Объединенном институте ядерных исследований уже ведутся работы по изучению влияния радиации, и особенно космического излучения, на когнитивные функции и морфологические особенности живых организмов. Результаты неутешительные — это влияние разрушительно, и это уже поставило под вопрос возможность дальних космических полетов. Надежда на изучение функций Dsup, что в перспективе может дать нам способ снизить пагубные последствия радиации. Возможно, этот белок позволит повысить уровень радиорезистентности организма, или защитить окружающие опухоль ткани при радиотерапии, или выступить в качестве ДНК-протектора при длительной криоконсервации биологических материалов. Ученые ЛЯП ОИЯИ изучают механизмы действия белка Dsup, чтобы оценить перспективы его использования для повышения радиорезистентности многоклеточных сложных организмов. Посвященный этой тематике научный проект стартовал в Институте в январе прошлого года. До этого подобное исследование проводилось лишь на культуре клеток человека HEK293 в Японии с использованием рентгеновских лучей.

В качестве исследуемых объектов ученые ЛЯП ОИЯИ выбрали плодовых мушек Drosophila melanogaster и культуру клеток человека HEK293 — человеческую эмбриональную почку. Благодаря исследованиям, проведенным в Японии, последовательность гена, который кодирует белок Dsup, уже была известна, и специалисты ЛЯП произвели его химический синтез. После этого ген был полностью секвенирован и оптимизирован под используемый объект. “В Лаборатории была совершена микроинъекция раствора, содержащего нужную ДНК, в эмбрионы дрозофил, — рассказывает начальник сектора молекулярной генетики клетки ЛЯП ОИЯИ Елена Кравченко. — Из эмбрионов выросли взрослые особи с необходимой генетической вставкой, которая теперь передается следующим поколениям”. После такой процедуры специалисты получают огромную популяцию плодовых мушек со встроенным геном Dsup, с которого в каждой клетке организма синтезируется белок Dsup.

Чтобы понять, как новые линии дрозофил переносят радиацию, образцы были облучены гамма-квантами с энергией 1-10 МэВ в дозе 500 грей на ускорителе Микротрон МТ-25 в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. И результаты показали увеличение радиорезистентности у особей с встроенным в ДНК белком Dsup

Подробнее о новости читайте на страничке Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ