Das Bärtierchen ist ein mikroskopisch kleines Tier, das mehreren extremen Umweltbedingungen, einschließlich hochintensiver ionisierender Strahlung, standhält. Eine Studie zeigt, dass diese Resistenz durch ein enzymatisches DNA-Reparatursystem von außerordentlicher Effizienz ermöglicht wird, das als Inspiration für die Behandlung menschlicher Krankheiten dienen könnte.
Im Laufe der Evolution des Lebens auf der Erde müssen alle Arten Eigenschaften erworben haben, die ihre Überlebenswahrscheinlichkeit und die Weitergabe ihrer Gene an ihre Nachkommen maximieren.
Illustration eines Bärtierchens, eines winzigen Tieres, das in sehr lebensfeindlichen Umgebungen wie dem Vakuum des Weltraums überleben kann. Es verträgt unter anderem auch extreme Temperaturen und den Mangel an Wasser und Nahrung.
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Aus wissenschaftlicher Sicht besteht ein enormes Interesse an der Untersuchung dieser Anpassungsmechanismen, nicht nur um unser Wissen über die Welt um uns herum zu verbessern, sondern auch um bestimmte molekulare Prozesse zu identifizieren, die zur Behandlung von Krankheiten angewendet werden könnten, die die Menschheit betreffen.
Unbesiegbare Bärenjunge!
Das Bärtierchen ist ein gutes Beispiel für ein Tier, das zwar evolutionär weit vom Menschen entfernt ist, aber mehrere faszinierende Eigenschaften mit therapeutischem Potenzial besitzt.
Das Bärtierchen mit dem Spitznamen „Wasserbär“ ist ein winziges Tier (zwischen 0,1 und 1,5 mm lang), das eine unglaubliche Widerstandsfähigkeit gegenüber mehreren extremen Umweltbedingungen aufweist, die für alle lebenden Organismen tödlich sind, seien es extreme Temperaturen (-270 °C bis +150 °C). , das Fehlen von atmosphärischem Druck oder im Gegenteil überwältigendem Druck, das Fehlen von Wasser und Nahrung oder sogar ionisierender Strahlung hoher Intensität (Röntgenstrahlen oder UV).
Dieser letzte Fall ist besonders interessant: Es wurde gezeigt, dass Bärtierchen eine Strahlung von 5000-6000 Gray (Gy) überleben können, also 1000-mal mehr als die tödliche Dosis für einen Menschen.
Großreparatur
Eine aktuelle Studie liefert ein besseres Verständnis der biochemischen Mechanismen, die für diese Anpassung an Strahlung verantwortlich sind. (1) In dieser Studie beobachteten die Forscher zunächst, dass die Exposition einer Bärtierchenart (Hypsibius-Modell) bei hohen Dosen Gammastrahlung (4360 Gy) verursachten kurzfristig erhebliche Schäden in ihrer DNA, aber das Tier erholte sich schnell und die molekularen Brüche wurden in den folgenden 24 Stunden vollständig repariert.
Weitere Analysen zeigten, dass diese Erholung mit einer Zunahme der Expression mehrerer Gene zusammenhängt, insbesondere derjenigen von Enzymen, die an der DNA-Reparatur beteiligt sind.
In bestimmten Fällen ist die Steigerung der Expression dieser Gene von außergewöhnlicher Größenordnung, die in dieser Art von Studie nie beobachtet wurde. Die Konzentrationen einiger Gene stiegen nach der Bestrahlung um mehr als das 300-fache und erreichten Werte, die so hoch waren wie diejenigen, die an der Aufrechterhaltung grundlegender biologischer Funktionen des Tieres beteiligt sind, was außergewöhnlich ist.
Hochleistungsreparaturbetriebe
Eine wichtige Frage ist, ob diese Gene, die an der DNA-Reparatur und Strahlenresistenz des Bärtierchens beteiligt sind, eine ähnliche Schutzfunktion erfüllen können, wenn sie in die Zellen eines anderen Organismus eingeführt werden.
Die ersten Ergebnisse der Forscher deuten darauf hin: Ja: mithilfe der Bakterien Escherichia coli Als Modell beobachteten sie, dass der Einbau dieser Gene das Überleben der Bakterien gegenüber einer massiven Dosis Gammastrahlen deutlich erhöhte, was darauf hindeutet, dass sie ausreichen, um eine Resistenz gegen Bestrahlung zu verleihen, unabhängig von der Herkunft der DNA.
Diese hocheffizienten DNA-Reparaturenzyme könnten zur Behandlung bestimmter menschlicher Pathologien mit irreversiblen DNA-Schäden eingesetzt werden, beispielsweise bestimmter seltener genetischer Krankheiten, die zu vorzeitiger Alterung führen, oder zur Reparatur mutierter DNA nach übermäßig langer Sonneneinstrahlung.
Diese Reparaturenzyme könnten auch verwendet werden, um die Nebenwirkungen der Strahlentherapie auf gesundes Gewebe rund um Tumore während einer onkologischen Behandlung zu minimieren.
Ein weiteres Beispiel, das zeigt, dass die einfachsten Lebensformen für das Überleben der komplexesten lebenswichtig sind.
♦ (1) Clark-Hachtel CM et coll. „Das Bärtierchen Hypsibius exemplaris reguliert die Gene des DNA-Reparaturwegs als Reaktion auf ionisierende Strahlung dramatisch hoch.“ Curr. Biol.veröffentlicht am 24. April 2024.
