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Tardígrados: cómo pueden estos pequeños organismos acuáticos ser tolerantes a altos niveles de radiación

Descifrar los mecanismos de resistencia excepcional de los tardíagros tiene implicancias en diversos campos, incluida la exploración espacial y el tratamiento del cáncer

Los tardígrados, conocidos también como water bears o moss piglets, son pequeños invertebrados conocidos por su resistencia a condiciones ambientales extremas, incluida la radiación ionizante que mataría a muchos organismos. Presentan una resistencia excepcional a la radiación ionizante, soportando dosis de hasta 3000 a 5000 grays (Gy) de rayos gamma, que es aproximadamente 1000 veces la dosis letal para los humanos. Asombrosamente, estos organismos también son capaces de sobrevivir en un estado deshidratado durante años, puediendo rehidratarse y activarse cuando las condiciones lo permiten.

En un trabajo recién publicado en Science que involucró a varias instituciones en China, los investigadores describen una especie de tardígrado previamente desconocida, Hypsibius henanensis, e investigan cómo estos organismos responden al tratamiento con radiación mediante análisis del genoma, el transcriptoma y el proteoma.

La estrategia de minería de datos multiómica, al integrar la genómica, la transcriptómica y la proteómica, descifró el panorama de la respuesta antirradiación en todo el genoma. Después del análisis diferencial y la selección de moléculas clave, se utilizaron metodologías bioquímicas y celulares para validar sus funciones y profundizar en los mecanismos moleculares subyacentes.

A través del análisis diferencial del transcriptoma y el proteoma después de la radiación iónica pesada, se identificaron 2801 genes expresados ​​diferencialmente. La radiotolerancia se adjudicó, en principio a un proceso de reparación donde se identificaron tres factores clave.

En primer lugar, la especie realiza una reparación rápida del DNA, arreglando las roturas de doble cadena con ayuda de la proteína TRID1, inducida por la radiación.

Se identificó también un gen DOPA (dihidroxifenilalanina) dioxigenasa, DODA1, que sería producto de la transferencia horizontal de genes de las bacterias a los tardígrados. DODA1 responde a la radiación y confiere resistencia a la radiación a través de la biosíntesis de betalaínas, un tipo de pigmento que existe principalmente en plantas, algunos hongos y bacterias.

Por último, dos proteínas de ensamblaje del complejo de la cadena respiratoria mitocondrial, BCS1 y NDUFB8 se regulan positivamente y participan en la aceleración de la fosforilación oxidativa mitocondrial, la regeneración de NAD+ y la posterior reparación del daño del DNA.

Una de estas betalaínas fue probada en células humanas, logrando mejorar su supervivencia frente a la radiación.

Los tardígrados son un modelo ideal para estudiar los mecanismos de supervivencia en ambientes extremos. La investigación funcional sobre estos mecanismos de radiotolerancia de los tardígrados ampliará nuestra comprensión de la resistencia celular a las radiaciones.