Tardigradlarda radyasyona karşı yeni bir savunma keşfedildi

Akın Karahasan - @tardigradalog

Araştırmacılar; yeni keşfedilen bir tardigrad türü sayesinde, bu minik sekiz bacaklı canlıların radyasyona karşı nasıl bu kadar dirençli olduklarını anlamaya bir adım daha yaklaştı. Tardigradlar, "su ayıları" olarak da bilinen ve insanlar için ölümcül olabilecek radyasyon gibi birçok abiyotik faktöre dayanabilen yetenekleriyle uzun süredir ilgi odağı olan canlılardır. Dünya genelinde yaklaşık 1.500 tardigrad türü bilinmesine rağmen, bunların sadece küçük bir kısmı detaylı bir şekilde incelenmiştir.

İçeriğimize konu olan çalışmada araştırmacılar, bilime yeni kazandırılan bir tardigrad türünün genomunu diziledi ve bu canlılara olağanüstü dayanıklılık kazandıran bazı moleküler mekanizmaları ortaya çıkardı. 24 Ekim 2024'te Science dergisinde yayımlanan çalışmalarında, tardigradların radyasyona maruz kaldıklarında binlerce geninin daha aktif hale geldiğini keşfettiler. Bu bulgulardan yola çıkarak, tardigradlarda radyasyonun DNA'ya verdiği hasarı önlemeyi ve oluşabilecek kırıkları onarmayı içeren karmaşık bir savunma sisteminin varlığına dikkat çekildi. Öyle ki bu keşfin sahiplerinden Pekin Yaşam Bilimleri Enstitüsünden moleküler biyolog Lingqiang Zhang konu hakkında şöyle diyor:

“Bu keşif, radyasyon tedavisi gören hastalara fayda sağlayarak insan hücrelerinin stres toleransını artırmaya yardımcı olabilir.”

TARDİGRAD ŞUBESİNE BİR YENİ ÖZELLİK DAHA!

Yaklaşık altı yıl önce, Zhang ve ekibi; Çin'in Henan eyaletindeki Funiu Dağı'na giderek yosun örnekleri topladılar. Laboratuvara döndüklerinde, mikroskop altında daha önce tanımlanmamış bir tardigrad türü olan Hypsibius henanensis'i keşfettiler. Genom dizilemesi sonucunda, bu türün 14.701 gene sahip olduğu ve bu genlerin %30'unun tardigradlara özgü olduğu belirlendi.

Araştırmacılar; H. henanensis'i insanlarda ölümcül olabilecek seviyelerin çok üzerinde, 200 ve 2.000 gray radyasyona maruz bıraktıklarında, DNA onarımı, hücre bölünmesi ve bağışıklık tepkileriyle ilgili 2.801 genin aktif hale geldiğini gözlemlediler. Aktif hale gelen genlerden biri olan TRID1, DNA'daki çift zincirli kırıkları onarmak için hasar bölgelerine özel proteinleri çeken bir proteini kodluyor ve bu gen, şimdiye kadar kimsenin daha önce çalışmadığı yeni bir gen bölgesi.

Araştırma ekibi ayrıca tardigradın genlerinin %0,5 ila %3,1'inin yatay gen transferi yoluyla diğer organizmalardan alındığını tahmin ediyor. Bu tardigradları bir gen hırsızı yapıyor olabilir ancak bu, tardigradlara özgü bir davranış değildir. Bulundukları alanda sıkça karşılaşılan rotiferler de bu davranışı sergilemektedir. Bakterilerden elde edildiği düşünülen DODA1 adlı bir başka gen; tardigradların dört tip antioksidan pigment olan, antioksidan özellikleri sayesinde, elektron verici olarak hareket eden ve reaktif moleküllerin stabil hale gelmesini sağlayan betalainleri üretmesini sağlamaktadır. Bu pigmentler, radyasyonun hücre içinde oluşturduğu ve zararlı etkilerinin yaklaşık %60 ila %70'inden sorumlu olan reaktif kimyasalları etkisiz hale getirebilmektedir.

Tüm bu veriler doğrultusunda araştırma kapsamında bir adım daha atıldı ve insan hücreleri tardigradın ürettiği betalainlerden biriyle tedavi edildi. Çalışmanın sonucunda betalain ile tedavi edilen hücrelerin radyasyona karşı tedavi edilmeyenlere göre çok daha dayanıklı olduğu tespit edildi. Kuzey Karolina Üniversitesinde tardigradlar üzerine 25 yıldır çalışan hücre biyoloğu Bob Goldstein bu durumu şöyle özetliyor:

“Savaş zamanında fabrikaların sadece mühimmat üretmek için yeniden düzenlenmesine benziyor.”

POTANSİYEL KULLANIM ALANLARI NELERDİR?

Tardigradların; aşırı sıcaklıklar, oksijen eksikliği, susuzluk ve açlık gibi zorlu koşullara dayanmasını sağlayan moleküler mekanizmaların incelenmesi, çeşitli alanlarda yeniliklere yol açabilir. Örneğin, bu mekanizmalar aşılar gibi hassas maddelerin raf ömrünü uzatmada kullanılabilir. Elde edilen bu bilgiler; astronotların uzay görevleri sırasında radyasyondan korunmasına, nükleer kirliliğin temizlenmesine veya kanser tedavilerinin geliştirilmesine katkı sağlayabileceğini umuyorlar. Çalışma ile ilgili son olarak Goldstein şöyle diyor:

“Bu canlılar üzerinde yapılacak olan çalışmalar ile muhtemelen keşfedilmeyi bekleyen yeni tardigrad türleri bizlere daha faydalı ve anlaşılması ilginç koruyucu bileşenler sunmaya devam edecek. Bunların nasıl çalıştığını ve potansiyellerini anlamak istiyoruz. Çünkü tüm ilaçların son kullanma tarihleri var ama tardigradların yok.”