Биологи из Техасского университета проверили белок Dsup, который отвечает за радиационную защиту тихоходок, на нейронах крыс. В прошлых работах на клетках эмбриональных почек человека это вещество защищало цепи ДНК от повреждений, но в головном мозге млекопитающих повело себя с точностью до наоборот. После внедрения гена Dsup в нейронах быстро появлялись признаки необратимого повреждения, а риск гибели клеток повышался.

Статья принята к публикации в журнале Molecular and Cellular Neuroscience.

Тихоходки — это микроскопические беспозвоночные с удивительной способностью переживать экстремальные условия окружающей среды, в том числе высокие уровни радиации. В этом им помогает ряд уникальных особенностей, в частности — белок Dsup (Damage suppressor).

Этот белок в листьях табака предотвращает повреждение ДНК ультрафиолетом и свободнорадикальными формами кислорода, также Dsup проверяли на клетках эмбриональных почек человека 293 (HEK 293), где он связывался с хроматином ядра и оберегал ДНК от радиации. Защитные свойства Dsup выглядели настолько впечатляющими, что некоторые люди захотели себе такой же белок. Так, американец Малаккар Вохрыжек рассылал письма ученым и биохакерам с просьбой встроить ген Dsup себе в геном, чтобы защитить кожу от открытого солнца.

Андрей Цветков (Andrey S. Tsvetkov) и его коллеги из Медицинской школы Макговерна Техасского университета решили проверить, как белок Dsup будет вести себя в нервных клетках млекопитающих. Для этого они создали ген Dsup, который встраивался в ДНК нейронов коры головного мозга у крыс. С помощью флуоресцентных красителей ученые подтвердили, что в нейронах Dsup связывался с хроматином и накапливался в ядре клеток. В начале исследования предполагалось, что Dsup будет защищать ДНК клеток мозга от повреждения.

Но эксперимент показал противоположную картину, — в нервных отростках быстро нарастал отек, и появлялись апоптотические пузырьки — верные признаки повреждения нейронов. Всего через 48 часов после внедрения гена Dsup в нейронах фиксировали повреждение обеих цепей ДНК. Белок также вмешивался в структуру ядерного хроматина, что, по всей видимости, нарушало работу систем репарации ДНК и приводило к накоплению ошибок.

Последовательное изменение нейронов через 24, 48 и 72 часа после внедрения гена Dsup. На последней картинке — полное разрушение клеток. / Rocio Diaz Escarcega et. al / Molecular and Cellular Neuroscience, 2023

Точные механизмы токсичности Dsup в нейронах еще предстоит изучить, а будущие исследования лучше раскроют его потенциал в защите от радиации и проверят безопасность для других типов клеток.