А в чем тренд?
Одно из основных препятствий для долгих космических полетов — радиация. Находясь на МКС, астронавты защищены геомагнитным полем Земли. Но, например, при полете на Марс они на протяжении всего пути будут находиться под постоянным ионизирующим излучением. Во время полета также может произойти солнечный протонный шторм — опасное проявление солнечной активности, которое может выбросить в сотни раз больше радиации. Поэтому ученые ищут способы преодолеть это препятствие.
Бактерия Deinococcus radiodurans («Бактерия Конан») обладает необычной способностью: она может выживать при высоких уровнях радиации. Химики из Северо-Западного университета в Чикаго изучили причину неуязвимости — все дело в мощных антиоксидантах. Это молекулы, которые защищают клетки и ткани организма от повреждений, вызванных реактивными видами кислорода (РВК) и другими свободными радикалами.
Исследователям удалось разработать синтетический антиоксидант с похожим действием, который получил название MDP. Как выяснили ученые, полученное вещество образует сложную молекулярную структуру, способную защищать клетки от радиационного повреждения.
Что помогает бактерии защищаться от радиации
Воздействие радиации на ДНК — сложный и многоступенчатый процесс, который зависит от типа радиации, дозы и продолжительности экспозиции. Облучение может вызвать различные типы повреждений ДНК, что, в свою очередь, приводит к клеточным нарушениям, мутациям и онкологическим заболеваниям. Радиация поражает белки, которые обеспечивают выживание клетки и отвечают за восстановление повреждений ДНК, поддержание структуры клетки и регулирование ее метаболизма. Если белки повреждены, клетка не может функционировать, независимо от того, насколько целостна ее ДНК.
Защитную функцию MDP обеспечивают три компонента: ионы марганца, фосфат и синтетический пептид (короткие цепочки аминокислот, которые создаются в лабораторных условиях). По отдельности каждый из них предоставляет минимальную защиту. А полная комбинация отражает особенность Deinococcus radiodurans. Бактерия хранит в своих клетках антиоксиданты марганца, чтобы противостоять радиационному повреждению. Когда ученые взяли этот природный образец и создали синтетический MDP в лаборатории, они заметили, как компоненты взаимодействуют друг с другом, образуя структуру, гораздо более эффективную, чем любой отдельный ингредиент.
«Значительной проблемой было убедить научное сообщество принять новую парадигму радиационной токсичности: гибель клеток от радиации в первую очередь связана с повреждением белков, а не ДНК. Исследования видов Deinococcus показали, что протеом (совокупность белков организма) является критической мишенью, влияющей на выживаемость в условиях радиационного стресса. Этот сдвиг в понимании подчеркивает важность защиты клеточных белков для повышения устойчивости к радиации», — объяснили авторы исследования изданию ZME Science.
Как открытие ученых поможет в будущем
По словам исследователей, это открытие позволит разработать защитные решения как для космических полетов, так и чрезвычайных ситуаций на Земле. «При освоении космоса астронавты подвергаются хроническому высокому уровню ионизирующего излучения от космических лучей и солнечных протонов. MDP предлагает простое, экономически эффективное, нетоксичное решение для снижения этих радиационных рисков. Для продолжительных миссий, таких как полет на Марс, длящийся более года, эффективная радиозащита имеет решающее значение», — объяснили авторы.
В будущем астронавты во время миссии на Марс будут принимать радиозащитные таблетки, чтобы обезопасить себя. А на Земле MDP может защитить спасателей при авариях АЭС или даст возможность разработать профилактические меры.
➤ Подписывайтесь на телеграм-канал «РБК Трендов» — будьте в курсе последних тенденций в науке, бизнесе, обществе и технологиях.