Dsup
| Dsup | ||
|---|---|---|
| Masse/Länge Primärstruktur | 445 Aminosäuren, 42.848 Da | |
| Bezeichner | ||
| Externe IDs | ||
| Vorkommen | ||
| Homologie-Familie | Hovergen | |
Dsup (Abkürzung für Damage Suppressor) ist ein DNA-bindendes Protein, das nur bei Bärtierchen (Tardigrada) vorkommt und das Auftreten von DNA-Brüchen durch Strahlung unterdrückt.[1][2]
Bärtierchen vertragen eine fast vollständige Dehydrierung und zeigen eine außergewöhnliche Toleranz gegenüber verschiedenen physikalischen Extremen, darunter auch gegenüber Röntgenstrahlen.[3] Dsup ist ein 445 Aminosäuren langes nukleäres basisches Protein (pI = 10.55), das an diesem Schutz beteiligt ist. Die für Dsup codierende cDNA wurde aus Ramazzottius varieornatus isoliert, da diese Art eine besonders hohe Strahlenresistenz zeigt. Die In-silico-Vorhersagen ergaben einen langen α-helikalen Bereich in der Mitte des Proteins und ein nukleäres Lokalisierungssignal im stark basischen Ala/Gly-reichen Carboxy-Terminus. Es besteht keine Verwandtschaft zu anderen Proteinen. Dsup wurde bisher nur in Bärtierchen gefunden, in denen es während der frühen Embryonalentwicklung hoch exprimiert wird. Immunhistochemische Untersuchungen und die Expression von GFP-Fusionsproteinen zeigen eine Assoziation mit der DNA. In in vitro-Studien (EMSA) bindet das Protein DNA unspezifisch. Weiterführende Studien zeigen, dass die Affinität zu Nucleosomen sogar noch höher ist.[4]
Die Expression in menschlichen HEK293-T-Zellkulturen zeigt, dass Dsup die durch Röntgenstrahlen verursachten DNA-Schäden um 40 % reduziert und die Strahlentoleranz verbessert. Auch Grünalgen, die Dsup exprimieren zeigten auf der Artemis-1-Mission erhöhte Resistenz vor Strahlung.[5]
Obwohl die genauen Mechanismen des DNA-Schutzes durch das Dsup-Protein noch nicht vollständig geklärt sind, ist die Verbindung mit der DNA wichtig für die Schutzwirkung des Dsup-Proteins, was auf eine mögliche physikalische Abschirmung der DNA vor reaktiven Sauerstoffspezies (englisch reactive oxygen species, ROS) und vor Strahlung und/oder eine lokale Entgiftung von ROS als möglichen Mechanismus hindeutet.[6]
Zukünftige Anwendungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Für längere Raumfahrtmissionen zum Mond oder Mars ist der Schutz vor Strahlung eine der größten Herausforderungen. Daher ist auch Dsup im Fokus bei der Planung solcher Missionen.[7] Da die stabile Expression in Neuronenkulturen aus Rattenembryonen toxisch ist, sind weitere Untersuchungen nach transienter Expression geplant.[8]
Weitere mögliche Anwendungen sind der Schutz von Personen, die berufsmäßig höherer Strahlung ausgesetzt sind und der Schutz des gesunden Gewebes bei der Strahlentherapie.[9]
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Takuma Hashimoto, Daiki D. Horikawa, Yuki Saito, Hirokazu Kuwahara, Hiroko Kozuka-Hata, Tadasu Shin-I, Yohei Minakuchi, Kazuko Ohishi, Ayuko Motoyama, Tomoyuki Aizu, Atsushi Enomoto, Koyuki Kondo, Sae Tanaka, Yuichiro Hara, Shigeyuki Koshikawa, Hiroshi Sagara, Toru Miura, Shin-ichi Yokobori, Kiyoshi Miyagawa, Yutaka Suzuki, Takeo Kubo, Masaaki Oyama, Yuji Kohara, Asao Fujiyama, Kazuharu Arakawa, Toshiaki Katayama, Atsushi Toyoda, Takekazu Kunieda: Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein. In: Nature Communications. Band 7, Nr. 1, 20. September 2016, ISSN 2041-1723, doi:10.1038/ncomms12808, PMID 27649274, PMC 5034306 (freier Volltext) – (nature.com [abgerufen am 15. Februar 2026]).
- ↑ Takuma Hashimoto, Takekazu Kunieda: DNA Protection Protein, a Novel Mechanism of Radiation Tolerance: Lessons from Tardigrades. In: Life. Band 7, Nr. 2, 15. Juni 2017, ISSN 2075-1729, S. 26, doi:10.3390/life7020026, PMID 28617314, PMC 5492148 (freier Volltext) – (mdpi.com [abgerufen am 15. Februar 2026]).
- ↑ Takuma Hashimoto, Takekazu Kunieda: DNA Protection Protein, a Novel Mechanism of Radiation Tolerance: Lessons from Tardigrades. In: Life. Band 7, Nr. 2, 15. Juni 2017, ISSN 2075-1729, S. 26, doi:10.3390/life7020026 (mdpi.com [abgerufen am 15. Februar 2026]).
- ↑ Carolina Chavez, Grisel Cruz-Becerra, Jia Fei, George A Kassavetis, James T Kadonaga: The tardigrade damage suppressor protein binds to nucleosomes and protects DNA from hydroxyl radicals. In: eLife. Band 8, 1. Oktober 2019, ISSN 2050-084X, doi:10.7554/eLife.47682 (elifesciences.org [abgerufen am 15. Februar 2026]).
- ↑ Timothy G. Hammond, Sajanlal R. Panikkanvalappil, Patricia L. Allen, Hamid Kian Gaikani, Corey Nislow, Guri Giaever, Ye Zhang, Howard G. Levine, Ramona Gaza, Dinah Dimapilis, Howard W. Wells, James M. Russick, Pierre M. Durand, Holly H. Birdsall: Programmed cell death and redox metabolism protect Chlamydomonas reinhardtii populations from the galactic cosmic environment on the Artemis-1 mission. In: Scientific Reports. Band 15, Nr. 1, 2. Juli 2025, ISSN 2045-2322, doi:10.1038/s41598-025-05419-w, PMID 40603369, PMC 12222459 (freier Volltext) – (nature.com [abgerufen am 15. Februar 2026]).
- ↑ Gavin Shuyang Ni, Hetian Su, Yingqi Zhu, Anshika Dhiman, Huan-Xiang Zhou, Wei Lin, Nan Hao: Tardigrade Dsup: Interactions with DNA and protection of cells from oxidative stress. In: Biophysical Journal. Januar 2026, doi:10.1016/j.bpj.2026.01.048 (elsevier.com [abgerufen am 15. Februar 2026]).
- ↑ Elie Dolgin: As humans return to the Moon, scientists confront the dangers of deep-space radiation. Science, 29. Januar 2026, abgerufen am 15. Februar 2026 (englisch).
- ↑ Rocio Diaz Escarcega, Abhijeet A. Patil, Matthew D. Meyer, Jose F. Moruno-Manchon, Alexander D. Silvagnoli, Louise D. McCullough, Andrey S. Tsvetkov: The Tardigrade damage suppressor protein Dsup promotes DNA damage in neurons. In: Molecular and Cellular Neuroscience. Band 125, Juni 2023, S. 103826, doi:10.1016/j.mcn.2023.103826, PMID 36858083, PMC 10247392 (freier Volltext) – (elsevier.com [abgerufen am 15. Februar 2026]).
- ↑ Zhitao Cui, Cong Lin, Huiying Zhao, Xiaohui Wang: Radioprotection redefined: drug discovery at the intersection of tardigrade biology and translational pharmacology. In: Frontiers in Pharmacology. Band 16, 18. November 2025, ISSN 1663-9812, doi:10.3389/fphar.2025.1713914, PMID 41341030, PMC 12669191 (freier Volltext) – (frontiersin.org [abgerufen am 15. Februar 2026]).