В недалёком будущем люди отправятся в многомесячные экспедиции на Луну, Марс и ещё дальше. Однако в этом невероятном приключении подстерегает немало опасностей. И одна из самых серьёзных – радиация.
Чтобы узнать, как белок, содержащийся в наших телах, может помочь бороться с проблемой радиации, на борту МКС проводится эксперимент под названием «Выращивание крупных идеальных кристаллов белка для нейтронной кристаллографии» (The Growth of Large, Perfect Protein Crystals for Neutron Crystallography (Perfect Crystals)).
Оборудование для Perfect Crystals было отправлено на орбитальную лабораторию на грузовом корабле Dragon компании SpaceX, доставившим груз на МКС в ходе миссии CRS-16. Эксперимент проводится медицинским центром Университета Небраски.
Воздействие космического излучения может привести к образованию опасных для здоровья активных форм кислорода (АФК).
«Космическая радиация представляет собой большую опасность — в особенности для экипажа космического корабля, — говорит один из учёных, работающих над экспериментом. — АФК повреждает ДНК и повышает вероятность многих заболеваний после возвращения на Землю, в том числе сердечно-сосудистых заболеваний и рака».
Эта угроза столь серьёзна, что NASA вынуждено разрабатывать технологии защиты астронавтов от неё. Впрочем, если мы будем знать, как бороться с АФК, мы также сможем разрабатывать методики лечения раковых заболеваний на Земле.
Решение, возможно, состоит в том, как человеческий организм борется с невысокими уровнями радиации, проникающей сквозь атмосферу из космического пространства. Защиту обеспечивает естественный белок – марганцевый супероксиддисмутаза (MnSOD), содержащийся в наших клетках. Он разбивает АФК на более безобидные компоненты, которые без проблем усваиваются организмом.
«Любой человек на Земле непрестанно бомбардируется солнечной радиацией, и именно супероксиддисмутаза помогает нам бороться с его вредным влиянием, — объясняет другой учёный, работающий над данным проектом. — Поскольку в планы NASA входит отправка пилотируемых экспедиций на Луну и Марс, мы видим своей задачей поиск способов защиты астронавтов от опасной космической радиации. И одним из них может как раз стать супероксиддисмутаза».
Первый шаг в этом направлении — разобраться, как именно работает супероксиддисмутаза, вплоть до атомарного уровня. Изучаться она будет при помощи очень точной методики — кристаллографии. Учёные используют жидкие химикаты, чтобы заставить молекулы MnSOD выстроиться равномерно, словно кирпичи в стене, образуя кристаллы, похожие на кристаллы соли. После этого кристаллы будут доставлены в специальную лабораторию, где их подвергнут интенсивному облучению потоком нейтронов. Специальные окружающие детекторы будут регистрировать отражение нейтронов от кристаллов. Изучая это отражение, исследователи смогут узнать больше о форме и положении атомов внутри MnSOD, а значит, лучше понять, как именно действует данный фермент.
Однако есть проблема: вырастить крупные и однородные белковые кристаллы на Земле очень сложно, поскольку на их рост влияет вибрация от работающего оборудования, различные примеси и даже гравитация нашей планеты. В результате этих влияний кристалл может получиться неидеальным, что, в свою очередь, приведёт к изменению путей отражения нейтронов. Это приведёт к неубедительным результатам исследования.
Другое дело — низкая околоземная орбита. В условиях микрогравитации и безупречной чистоты можно получить крупные и равномерно расположенные кристаллы.
«Есть некая ирония в том, что проблему космической радиации может помочь решить сам космос, — говорит один из учёных, занятых в проекте. — Микрогравитация на борту МКС значительно уменьшает уровень вибраций, позволяя выращивать максимально близкие к идеальной форме кристаллы».
Кристаллы MnSOD будут выращиваться на станции на протяжении нескольких месяцев по различным методикам. После того как грузовой корабль доставил эксперимент на станцию, пробирки с раствором MnSOD для выращивания кристаллов были извлечены из амортизированных ящиков и перенесены в камеру EXPRESS, где они будут защищены от вибраций. Пробирки содержат различные варианты раствора, выращивание которых начнётся в разное время.
Когда кристаллы будут выращены, их доставят обратно на Землю одним из очередных грузовых рейсов. После этого они будут доставлены в Национальную лабораторию Оук-Ридж в штате Теннесси (Oak Ridge National Laboratory), где при помощи кристаллографического оборудования будет проанализирована их атомарная структура.
Результаты анализа будут использоваться в прикладной медицине и будут доступны другим учёным, которые займутся исследованием принципов действия MnSOD. В потенциале эти исследования могут привести к созданию методик борьбы с негативным влиянием радиации в долговременных космических полётах.
Источник: spacedaily.com
Перевод: