Štúdia sa zameriava na molekulárne mechanizmy zodpovedné za anabiózu tardigrád, ktorá im umožňuje prežiť v extrémnych podmienkach.
Fascinujúce tardigrady sú majstrami prežitia. Aby zvládli extrémne podmienky, uvedú sa do stavu podobnému spánku, v ktorom dokážu zotrvať aj 30 rokov. Zdroj: PřF UJEP
Tardigrady odborníci nazývajú aj pomalky či vodné medvede. Ide o drobné osemnohé živočíchy mikroskopickej veľkosti, ktoré vedcov fascinujú pre svoju odolnosť. Dokážu totiž zvládnuť silné mrazy aj radiáciu, a to nielen na Zemi, ale i vo vesmíre. Tardigrady sú schopné navodiť si vratný stav, známy ako anabióza, aby prežili.
Čo je to anabióza?
Anabióza je životný stav, počas ktorého nedochádza k metabolizmu. Dochádza pri ňom k dočasnému zníženiu všetkých životných prejavov organizmov alebo ich častí na minimum, t. j. na stav zdanlivej smrti v dôsledku nepriaznivých životných podmienok prostredia, napríklad nízkych teplôt, sucha či nedostatku kyslíka. Organizmus môže v tomto stave zotrvať až 30 rokov, kým mu podmienky okolitého prostredia neumožnia ho ukončiť a vrátiť sa do pôvodného stavu. Po zlepšení sa podmienok sa funkcie obnovujú, organizmus sa preberá a žije normálne ďalej. V súvislosti s anabiózou sú okrem tardigrád známe aj iné organizmy, napríklad ruža z Jericha.
Dôležitý krok vo výskume cytoskeletu tardigrád
Molekulárne mechanizmy riadiace anabiózu sú však takmer neznáme. Tím výskumníkov z Centra nanomateriálov a biotechnológií (CENAB) na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Jána Evangelistu Purkyně v Ústí nad Labem (UJEP) teraz prispel k odhaleniu molekulárneho zloženia mikrotubulového cytoskeletu tardigrád, a to aj vďaka úzkej spolupráci s kolegami zo španielskeho Centra genomickej regulácie v Barcelone a z poľskej Univerzity Adama Mickiewicza v Poznani.
„Naša štúdia predstavuje dôležitý krok vpred vo výskume cytoskeletu tardigrád, ktorý by mal zlepšiť naše porozumenie molekulárnym mechanizmom, ktoré sú základom anabiózy tardigrád,“ uvádza prvá autorka štúdie Kamila Novotná Floriančičová z Prírodovedeckej fakulty UJEP.
- Cytoskelet je dynamický systém proteínových vlákien a tubulov.
- Hlavná funkcia cytoskeletu spočíva v transporte látok a komponentov bunky.
- Cytoskelet je oporou bunky a zúčastňuje sa na jej delení.
„V našom výskume sme sa zamerali na gény kódujúce tubulíny, proteíny, ktoré patria medzi základné stavebné kamene cytoskeletu tardigrád. Tubulíny sú nevyhnutné pre mnoho bunkových procesov a my predpokladáme, že by mohli hrať kľúčovú úlohu v morfologických zmenách spojených s úspešnou anabiózou týchto organizmov,“ vysvetľuje Ing. Stanislav Vinopal, Ph.D., z CENAB.
Bioinformatická analýza
V novej štúdii publikovanej v časopise Scientific Reports vedci použili v prípade ôsmich rôznych druhov tardigrád bioinformatickú analýzu na identifikáciu a charakterizovanie tubulínových proteínov. „V tardigradách sme našli tri izoformy α-tubulínu, sedem β-tubulínov, jeden γ- a jeden ε-tubulín,“ hovorí vedúci tímu Stanislav Vinopal. Ďalej pokračuje: „Aby sme overili naše výsledky, izolovali sme identifikované kódujúce sekvencie z laboratórnych tardigrád Hypsibius exemplaris a exprimovali ich v bunkách cicavcov.“
Podľa Vinopola boli všetky tubulíny tardigrád lokalizované podľa očakávania v mikrotubuloch alebo na centrozómoch. Identifikácia funkčného ε-tubulínu, jasne lokalizovaného na centriolách, je atraktívna najmä z fylogenetického hľadiska, pretože fylogenetická pozícia tardigrád v rámci Ecdysozoa nie je zatiaľ ustálená.
Cesta pre ďalší výskum
Tieto zistenia naznačujú, že tardigrady patria do skupiny Panarthropoda, pretože niektoré skupiny článkonožcov majú stále δ- a ε-tubulíny, kým fylogeneticky blízke hlísty ich už nemajú.
„Dúfame, že naše zistenia pomôžu pripraviť cestu pre ďalší výskum týchto fascinujúcich tvorov a ich schopnosti prežiť v niektorých z najdrsnejších prostredí,” uzatvára Kamila Novotná Floriančičová.
Zdroj: TS PřF UJEP
(zh)
