Ο μηχανισμός «βιοστάσης» του Υδρόβιου μπορεί να κλειδί για την ενίσχυση της ανθρώπινης μακροζωίας

Βιοστασία και τα Ααπολέσθιμα Υδρόβια

Κατά τη μελέτη της βιολογίας και της ιατρικής, οι ερευνητές πάντα ενδιαφέρονταν να ανακαλύψουν τι φαίνεται να «λείπει» στους ανθρώπους σε σχέση με άλλα είδη. Μέχρι τώρα αυτό περιλαμβάνει, για παράδειγμα, την ανθεκτικότητα των καρχαριών στον καρκίνο, τα αθάνατα μέδουσες, το αποτέλεσμα της περιορισμένης πρόσληψης θερμίδων στην αύξηση της μακροζωίας σε ποντίκια και πίθηκους, και τις ικανότητες αναγέννησης των ερπετών.

Ένα άλλο ζώο που έχει συναρπάσει τους ερευνητές για δεκαετίες είναι το «υδρόβιο», τα «μυρσικά γουρουνάκια» ή tardigrade. Πρόκειται για μια ομάδα 1.100 ειδών κοντά στα αρθρόποδα (έντομα, καρκινοειδή). Είναι πολύ μικρά, λιγότερα από 1 mm / 0,04 ίντσες σε μέγεθος, και ζουν σε περιβάλλοντα πλούσια σε νερό, όπως άμμος, μούχλα, ανθοφόρα φυτά και γλυκό και αλμυρό νερό.

Πηγή: Britannica

Αυτό που κάνει τα tardigrades ξεχωριστά είναι η ακραία ανθεκτικότητά τους σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες. Μπορούν να εισέλθουν σε κατάσταση βιοστάσης, ή κατάσταση «tun», όπου ο μεταβολισμός τους είναι μόνο 0,01 % του κανονικού.

Αυτή η ικανότητα εισόδου σε βιοστάση προσφέρει στα tardigrades ακραία ανθεκτικότητα στην αφυδάτωση, επιτρέποντάς τους να περιμένουν χρόνια και τελικά δεκαετίες μέχρι να επιστρέψει το νερό.

Έχουν επίσης αποδειχθεί ότι επιβιώνουν σε κενό για 8 ημέρες και 3 ημέρες σε ατμόσφαιρα χωρίς οξυγόνο με ήλιο. Τα δείγματα έχουν επίσης αντέξει θερμοκρασίες έως −272 °C / −458 °F για αρκετές ώρες, έως −190 °C / −310 °F (υγρό αέρα) για 21 μήνες, και έως 148 °C / 300 °F.

Έτσι, δεν είναι έκπληξη ότι αν ακόμη ένα κλάσμα αυτής της εξαιρετικής ανθεκτικότητας μέσω βιοστάσης μπορούσε να εφαρμοστεί στους ανθρώπους, θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά την ανθρώπινη υγεία και ίσως τη μακροζωία.

Πρωτεΐνες Βιοστάσης

Οι ερευνητές Σίλβια Σάντσεθ-Μαρτίνεζ και Θόμας Μπουτμπάι στο Πανεπιστήμιο του Wyoming έχουν ανακαλύψει ότι η ανθεκτικότητα των tardigrades μπορεί να οφείλεται σε συγκεκριμένες πρωτεΐνες που ονομάζονται CAHS (Cytoplasmic Abundant Heat Soluble).

Σε πρόσφατα δημοσιευμένο άρθρο με τίτλο “Labile assembly of a tardigrade protein induces biostasis”, έχουν δείξει ότι αυτές οι νεοαναγνωρισμένες πρωτεΐνες προκαλούν την επιβράδυνση του μεταβολισμού, βοηθώντας τα tardigrades να αντιμετωπίζουν συνθήκες περιβάλλοντος που είναι πολύ σκληρές για να επιβιώσουν χωρίς βιοστάση.

Αυτή η ανακάλυψη βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα των ίδιων επιστημόνων, δείχνοντας ότι οι πρωτεΐνες των tardigrades θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη σταθεροποίηση και διατήρηση του φαρμακευτικού προϊόντος ανθρώπινου παράγοντα πήξης του αίματος VIII σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό είναι συνήθως ένα πολύ ευαίσθητο μόριο που διασπάται όταν δεν βρίσκεται σε ακριβή θερμοκρασιακό εύρος.

Κατανόηση των Πρωτεϊνών Βιοστάσης

Η έρευνα διερεύνησε μερικά πράγματα σχετικά με αυτές τις πρωτεΐνες. Πρώτον, προσπάθησε να κατανοήσει τη σειρά αμινοξέων της πρωτεΐνης που είναι υπεύθυνη για τα προστατευτικά της αποτελέσματα. Δεύτερον, προσπάθησε να καταλάβει πώς εκτελούν τη λειτουργία τους.

Ανακάλυψαν ότι οι πρωτεΐνες CAHS μπορούν να σχηματίσουν μια δομή τύπου γέλης. Όταν ξαναδιαλυθούν, αυτή η γέλη μπορεί να επιστρέψει σε υγρή κατάσταση. Αυτό είναι πιθανότατα ο κύριος μηχανισμός που ενεργοποιεί τις πρωτεΐνες CAHS στην περίπτωση αφυδάτωσης, της κύριας απειλής για τα tardigrades στη φύση.

Βρήκαν επίσης ότι οι πρωτεΐνες CAHS έχουν μια «βαρόζα» 3Δ διαμόρφωση και αποτελούνται κυρίως από 3 μέρη.

Πηγή: Protein Science

Οι δυνατότητες δημιουργίας γέλης συνδέονται κυρίως με φύλλα β‑πυρήνα και αλληλεπιδράσεις τρισδιάστατων δομών φύλλων β, οδηγώντας στη δημιουργία σύνθετων, σωληνοειδών δομών.

Πηγή: Protein Science

Συνολικά, η γέλη που σχηματίζεται από τις πρωτεΐνες CAHS των tardigrades επιβραδύνει τον μεταβολισμό του κυττάρου από το εσωτερικό. Επίσης, απέδειξαν ότι αυτή η επιβράδυνση του μεταβολισμού, και κανένα άλλο αποτέλεσμα, είναι υπεύθυνη για το αυξημένο ποσοστό επιβίωσης.

Πηγή: Protein Science