Исследователи из Университета Британской Колумбии установили, что специфический белок Dsup (damage suppressor), благодаря которому тихоходки обретают свою феноменальную устойчивость, может оказывать деструктивное воздействие на клеточные структуры. Несмотря на его способность нивелировать влияние широкого спектра мутагенов, включая ионизирующее излучение, избыточная концентрация Dsup угнетает жизнеспособность клеток и в ряде случаев провоцирует их гибель.
Тихоходки по праву считаются одними из самых выносливых существ на планете, способными выживать в условиях жесткой радиации и космического вакуума. В 2016 году ученые доказали, что ключевым фактором этой неуязвимости является белок Dsup. Первые эксперименты по интеграции гена Dsup в человеческие клетки методами генной инженерии выглядели многообещающе: устойчивость к облучению повысилась без явных патологических изменений. Это открыло перспективы создания инновационных методов защиты для космонавтов и специалистов, чья деятельность связана с радиационным риском.
Первоначальная стратегия предполагала доставку мРНК, кодирующей защитный белок, посредством липидных наночастиц (LNP) — по аналогии с технологией современных мРНК-вакцин. Однако в ходе детальных исследований на модифицированных дрожжевых культурах группа под руководством Кори Нислоу обнаружила, что высокие дозы белка становятся для клеток фатальными, а умеренные концентрации заметно тормозят процессы их деления и роста.
Защитный механизм Dsup основан на физическом «экранировании» молекулы ДНК. Однако создание такой брони имеет побочный эффект: она ограничивает доступ ферментов, необходимых для считывания генетической информации (синтеза РНК) и репликации ДНК перед клеточным делением. Кроме того, белок препятствует работе естественных систем репарации. В клетках с низкой активностью восстановительных механизмов присутствие Dsup может стать летальным, поскольку критические повреждения остаются неисправленными из-за созданного барьера.
Несмотря на выявленные сложности, научное сообщество не оставляет попыток адаптировать Dsup для защиты живых организмов. Главная задача заключается в обеспечении строго дозированного синтеза белка исключительно в целевых тканях. Джеймс Бирн из Университета Айовы отмечает, что перманентное производство Dsup во всем организме чревато системными сбоями, тогда как его кратковременная активация в моменты непосредственной угрозы может принести неоспоримую пользу.
Симон Галас из Университета Монпелье подчеркивает дуалистическую природу белка: если высокие дозы токсичны, то низкие концентрации способны увеличивать продолжительность жизни (что было доказано на нематодах) за счет купирования окислительного стресса. Схожие выводы представила и Джессика Тайлер из Weill Cornell Medicine, чьи эксперименты подтвердили эффективность малых доз Dsup, не препятствующих нормальному развитию клеток.
Хотя текущий уровень технологий пока не позволяет с прецизионной точностью контролировать экспрессию Dsup, Кори Нислоу выражает уверенность в успехе. Стремительное развитие систем направленной доставки лекарственных средств дает надежду, что в будущем механизмы защиты тихоходок станут безопасным инструментом в арсенале современной медицины.
Источник: iXBT
