Ne nose svi superheroji ogrtače. Sposoban da se nosi sa ekstremnom hladnoćom, kiselinom i dehidracijom, mikrob Deinococcus radiodurans podnosi doze radijacije koje bi ubile čoveka desetine hiljada puta, zbog čega je dobio nadimak „Bakterija Konan“ po hrabrom fantazijskom liku.
Tajna mikro-Konanove snage leži u asortimanu veoma moćnih antioksidanata koji brišu nered radikala kiseonika pre nego što mogu da oštete proteine koji su ključni za proces popravke ćelije.
Da bi bolje razumeli kako ove supstance pružaju zaštitu, istraživači sa Univerziteta Northvestern i Uniformed Services Universiti (USU) u SAD su preduzeli detaljnu studiju hemije na radu.
Njihovi nalazi dovode u pitanje ranije pretpostavke o tome kako se ova zver bakterija nosi sa eksplozijama radijacije sa nepokolebljivim stoicizmom svog imenjaka ratnika.
Radijacija nanosi štetu preopterećujući veze u našoj biološkoj mašineriji, uzrokujući njeno raspadanje. U očekivanju ovoga, većina živih bića ima efikasne mehanizme za popravku koji skaču u akciju kako bi poništili štetu u najkritičnijim sistemima, kao što je genetski materijal.
Bombardovane sa dovoljno jonizujuće energije ili jednostavno pod stresom procesima kao što je isušivanje, ćelije će se brzo napuniti toksičnim oblikom molekula kiseonika koji se oslobađa hemijskim pokoljem i drugim metaboličkim procesima. Ako se brzo ne zbrine, ovi ‘superoksidni radikali’ će otežati rad svih mehanizama za popravku i dozvoliti da se šteta poveća.
Kao i mnogi organizmi, D. radiodurans je razvio polisu osiguranja protiv takvog oštećenja kiseonika u obliku mešavine antioksidanata. Neki su zasnovani na elementu manganu, koji kada je uparen sa raznim drugim materijalima – kao što je fosfat – olakšava stres zbog divljeg kiseonika sa izuzetnom efikasnošću.
Prethodne studije su istakle peptid uvećan manganom i fosfatom nazvan MDP kao još jednu potencijalnu komponentu u ovom zaštitnom štitu, što je dovelo do dizajna novih jedinjenja koja čuvaju oblike signaturnih antigenskih proteina u vakcinama koje zahtevaju sterilizaciju gama zračenjem.
Dok MDP D. radiodurans očigledno čini čuda za mikrobe i programere vakcina, komparativna snaga njegovog herojskog rada zasniva se na nekoliko pretpostavki.
Da bi ih testirali, hemičar sa severozapada Brajan Hofman i patolog USU Majkl Dejli predvodili su tim naučnika u merenju aktivnosti komponenti MDP-a, testirajući koliko snažno se svaka od njih vezuje u prisustvu drugih delova slagalice i kako se materijali akumuliraju u mikrobima. telo da se nosi sa oštećenjem.
Oni su pokazali da struktura trostruke kombinacije mangana, fosfata i peptida daleko nadmašuje bilo koji par drugih.
„Odavno znamo da joni mangana i fosfat zajedno čine jak antioksidans, ali otkrivanje i razumevanje ‘magične’ moći koju daje dodavanje treće komponente je proboj,“ kaže Hofman.
„Ova studija je pružila ključ za razumevanje zašto je ova kombinacija tako moćan – i obećavajući – radioprotektor.“
U studiji objavljenoj 2022. godine, Hofman i Dejli su otkrili da se isušeni, smrznuti uzorci D. radiodurans mogu oživeti nakon što upijaju 140.000 sivih zračenja. Poređenja radi, bila bi potrebna samo mala šaka sivih da se većina ljudi vidi u grobu.
Buduća istraživanja bi mogla otkriti da se materijali na bazi mangana mogu dodatno prilagoditi kako bi nam dali Konanovu moć, ili jednostavno korišćeni u drugim aplikacijama koje čuvaju hranu ili lekove da izdrže stres putovanja na Mars i dalje.
„Ovo novo razumevanje MDP-a moglo bi dovesti do razvoja još snažnijih antioksidanata na bazi mangana za primenu u zdravstvu, industriji, odbrani i istraživanju svemira“, kaže Dejli.
Ovo istraživanje je objavljeno u PNAS-u.
