Su ayıları, sakal hayvancıkları, yavaş adımlılar olarak da bilinen Tardigradeler; 4 çift kısa bacağı olan ve omurgasız hayvanlar şubesinde bulunan mikroskobik bir canlıdır.
Zorlu koşullarda, metabolizmalarını ‘kapatıp’ kriptobiyotik bir “ayar” duruma girme yeteneklerinden ötürü, bellek depolamada metabolik gereksinimleri incelemek adına ideal bir model sundukları ortaya konulmuştur. (Zhou ve ark., 2019)
Tardigradlar, kribtobiyoza (gizli yaşam) girme, kuruma ve donma dahil birçok ortamda aşırı sterse dayanma yetenekleri ile ünlü olmasıyla birlikte yapılan çalışmalar, kriptobiyoza sonrası hayatta kalmanın, yüksek doğrulukta bir transkripsiyona bağlı DNA onarımına dayanabileceğini ileri sürmüştür. (Kamilari ve ark., 2019)
Yapılan çalışmalarda bu canlıların stresle ilgili bir dizi genin ifadeden yoksun olduğunu ortaya koyması ile strese toleranslı ürün elde ediminde farklı bir alan açılmış oldu. (Kamilari ve ark., 2019)
Geçtiğimiz senelerde tardigrade Ramazzotius varieornatus‘ta, insan hücre kültüründe radyasyon hasarının etkilerini azalttığı gösteren hasar bastırıcı protein (Dsup) adlı bir protein tanımlanmıştır. İlerleyen aşamalarda bitkilerle de çalışmalarına devam eden bilim insanları, gelecekteki iklim değişiklerinde canlıda stresli ortamlara tolerans kazandırmak için tardigradlar gibi aşırı toleranslı türlerden genetik kaynakları keşfetmenin önemini vurgulamaktadır. (Kirke ve ark., 2020)
Artık dünyaya sığamayan insanlar için açılan uzay kapıları gibi alışılmışın dışında bir yaşam ortamı sunan yerlerde yapılan ve yapılması planlanan çalışmalar için bu tür canlılar gösterdikleri tolerans sayesinde oldukça önem arz etmektedir.
Konu ile ilgili yapılan örnek çalışmalardan biri ise 2020 yılında Kirke ve ark. tarafından yapılmıştır. Tütün (Nicotiana tabacum) ve Tardigrade (Ramazzotius varieornatus) üzerinde yapılanda deneyde kısaca şu adımlar ve yöntemler izlendi;
- Ramazzotius varieornatus’tan Dsup kodlama dizisitütün bitkileri için kodon optimize edildi ve sentezlenme işlemi yapıldı. Bunun ardından,
- NtDsup kullanılarak qPCR tarafından gene özel primerler değerlendirildi. (RT-qPCR, gen ekspresyonunu analiz etmek için yapıldı.)
- Dsup (hasar bastırıcı protein) proteinin nükleer lokalizasyonunu doğrulamak için ise transgenik bitkileri çekirdekleri yapraklardan çıkarıldı ve süpernatant fraksiyonu ile pelet örneklerini SDS-PAGE ve Western blot’a tabi tutulma işlemi gerçekleştirildi.
Sonuç olarak,
Elde edilen veriler ışığında Dsup proteinin işlevi ve nükleer lokalizasyonu DNA korumasında önemli bir rol üstlendiğini ve DNA hasarı ve onarım sistemlerinde çevresel strese karşı koruma sağlamak için önemli bir yeri olduğunu kanısına varıldı. Dsup gen ekspresyonunun bitkilerin genomutagenik strese toleransını artırdığını gösterildi. Bununla birlikte, bitkilere daha fazla tolerans kazandırmak için faydalı bir genetik kaynak olmuş oldu. (Kirke ve ark., 2020)
Tardigradlarda radyasyon toleransının arkasındaki moleküler mekanizmalar hala büyük ölçüde bilinmemektedir. Ancak omik çalışmaları hem DNA hasarının önlenmesi ile ilgili mekanizmaların hem de DNA onarım mekanizmalarının dahil olduğunu göstermektedir. (Jönsson, 2019)
Kaynak
• Zhou, S., DeFranco, J. P., Blaha, N. T., Dwivedy, P., Culver, A., Nallamala, H., Chelluri, S., & Dumas, T. C. (2019). Aversive conditioning in the tardigrade, Dactylobiotus dispar. Journal of experimental psychology. Animal learning and cognition, 45(4), 405–412. https://doi.org/10.1037/xan0000218
• Kamilari, M., Jørgensen, A., Schiøtt, M., & Møbjerg, N. (2019). Comparative transcriptomics suggest unique molecular adaptations within tardigrade lineages. BMC genomics, 20(1), 607. https://doi.org/10.1186/s12864-019-5912-x
• Kirke, J., Jin, X. L., & Zhang, X. H. (2020). Expression of a Tardigrade Dsup Gene Enhances Genome Protection in Plants. Molecular biotechnology, 62(11-12), 563–571. https://doi.org/10.1007/s12033-020-00273-9
• Jönsson K. I. (2019). Radiation Tolerance in Tardigrades: Current Knowledge and Potential Applications in Medicine. Cancers, 11(9), 1333. https://doi.org/10.3390/cancers11091333
