Supranumită „Conan Bacteria”, pentru capacitatea sa extraordinară de a tolera cele mai dure condiţii, Deinococcus radiodurans poate rezista la doze de radiaţii de mii de ori mai mari decât cele care ar ucide un om şi orice alt organism. Acum cercetătorii au descoperit care este secretul acestei rezistenţe: metaboliţi simpli care se combină pentru a forma un antioxidant puternic.
Secretul din spatele rezistenţe impresionante a bacteriei este prezenţa unei colecţii de metaboliţi simpli, care se combină cu manganul pentru a forma un antioxidant puternic. Acum, o echipă de cercetători de la Universitatea Northwestern şi Universitatea Uniformed Services (USU) au descoperit cum funcţionează acest antioxidant.
Într-un nou studiu, cercetătorii au proiectat sintetic un antioxidant, numit MDP, care a fost inspirat de rezistenţa bacteriei Deinococcus radiodurans. Ei au descoperit că unele componente ale MDP - ioni de mangan, fosfat şi o mică peptidă, o moleculă, de aminoacizi - formează un complex ternar cu efecte protectoare mult mai puternice împotriva daunelor cauzate de radiaţii decât manganul combinat cu oricare dintre celelalte componente individuale.
Această descoperire ar putea conduce la noi antioxidanţi sintetici special adaptaţi nevoilor umane. Aplicaţiile includ protejarea astronauţilor de radiaţiile cosmice intense în timpul misiunilor în spaţiu, pregătirea pentru urgenţele cauzate de radiaţii şi producerea de vaccinuri inactivate de radiaţii.
Studiul a fost publicat săptămâna aceasta în revista Proceedings of the National Academy of Sciences - PNAS.
„Acest complex ternar este scutul superb al MDP împotriva efectelor radiaţiilor”, a declarat luni într-un comunicat Brian Hoffman de la Northwestern , care a realizat studiul împreună cu Michael Daly de la USU.
Cercetătorii ştiau de multă vreme că ionii de mangan şi fosfatul formează împreună un antioxidant puternic, dar înţelegerea puterii „magice” oferite de adăugarea celei de-a treia componente reprezintă o descoperire, spun ei. Acest studiu furnizează cheia pentru a înţelege de ce această combinaţie este un protector atât de puternic şi promiţător împotriva radiaţiilor.
Incredibilul Hulk al lumii microbiene
Noul studiu se bazează pe cercetările anterioare, în timpul cărora echipa a încercat să înţeleagă mai bine capacitatea Deinococcus radiodurans de a rezista radiaţiilor de pe Marte. În cadrul acelei cercetări, echipa de la Northwestern a utilizat o tehnică avansată de spectroscopie pentru a măsura acumularea de antioxidanţi de mangan în celulele microorganismelor.
Potrivit cercetătorilor, mărimea dozei de radiaţii la care un microorganism sau sporii acestuia pot supravieţui este direct corelată cu cantitatea de antioxidanţi de mangan pe care o conţine. Cu alte cuvinte, mai mulţi antioxidanţi de mangan înseamnă mai multă rezistenţă la radiaţii intense.
În studiile anterioare, alţi cercetători au descoperit că Deinococcus radiodurans poate supravieţui la 25.000 de grai (unităţi de raze X şi gamma). Într-un studiu din 2022, echipa a descoperit că bacteria - atunci când este uscată şi congelată - poate rezista la 140.000 de grai de radiaţii, o doză de 28.000 de ori mai mare decât cea care ar ucide un om. Aşadar, dacă există microorganisme îngheţate şi adormite pe Marte, este posibil ca acestea să fi supravieţuit atacului radiaţiilor cosmice galactice şi protonilor solari până în prezent, spun ei.
Puterea celor trei
Pornind de la eforturile lor de a înţelege rezistenţa microbilor la radiaţii, echipa a studiat o decapeptidă de concepţie numită DP1. Atunci când este combinată cu fosfat şi mangan, DP1 formează MDP, agentul de eliminare a radicalilor liberi, care protejează cu succes celulele şi proteinele împotriva daunelor provocate de radiaţii. Într-un alt studiu recent, cercetătorii au descoperit că MDP este eficient în prepararea vaccinurilor polivalente iradiate.
Folosind spectroscopia de rezonanţă paramagnetică avansată, echipa a dezvăluit că ingredientul activ al MDP este un complex ternar - un ansamblu precis de fosfat şi peptidă legat de mangan.
Aceste noi cunoştinţe despre MDP ar putea duce la dezvoltarea unor antioxidanţi şi mai puternici pe bază de mangan pentru aplicaţii în îngrijirea sănătăţii, industrie, apărare şi explorare spaţială, spun cercetătorii.
Foto articol: Deinococcus radiodurans aka Conan Bacteria sub microscop. Credit Michael Daly / USU, 9 decembrie 2024.
