Учени откриха бактерия, която се предпазва от радиацията благодарение на антиоксиданти

Не всички супергерои носят плащове. Микробът Deinococcus radiodurans може да издържи на силен студ, киселина и дехидратация, както и да абсорбира дози радиация, способни да убият човек десетки хиляди пъти. Беше наречен „Конан Бактериум“ на името на смелия фентъзи персонаж.

Тайната на силата на този микроб се крие в набора от мощни антиоксиданти, които неутрализират активните кислородни радикали, преди да могат да увредят протеините, които са критични за процеса на възстановяване на клетките.

За да разберат по-добре как тези вещества осигуряват защита, изследователи от Северозападния университет и Университета за военна служба (САЩ) проведоха подробно проучване на химията на този процес.

Техните открития оспорват предишните представи за това как този „брутален“ микроб без съмнение се справя с радиационните удари като неговия едноименен герой.

Радиацията причинява щети чрез претоварване на връзките в нашата биологична система, което води до нейното разрушаване. В отговор, повечето живи организми имат ефективни механизми за възстановяване, включващи критични системи като генетичен материал.

Под въздействието на йонизираща енергия или процеси като дехидратация, клетките бързо се пълнят с токсични кислородни молекули, които възникват от химическото увреждане и други метаболитни процеси. Ако не бъдат отстранени бързо, тези „супероксидни радикали“ ще унищожат всички възстановителни механизми и ще позволят щетите да се натрупват.

Подобно на много други организми, D. radiodurans е разработил „предпазен буфер“ срещу такива щети във вид на смес от антиоксиданти. Някои от тях са базирани на елемента манган, който в комбинация с други материали като фосфат, ефективно намалява стреса от „възпалителните“ кислородни молекули.

Предишни проучвания идентифицираха богатия на манган-фосфат пептид (MDP) като важен компонент на защитния механизъм, позволяващ създаването на нови съединения за запазване на формата на антигенни протеини във ваксините, които изискват стерилизация чрез гама лъчение.

Въпреки че MDP очевидно работи чудесно за разработчиците на микроби и ваксини, сравнителната сила на тази героична „работа“ се основава на няколко предположения.

За да ги тестват, химикът от Северозападния университет Брайън Хофман и патологът Майкъл Дейли ръководят екип от учени, за да измерят активността на компонентите на MDP, тествайки колко добре всеки от тях се държи на място, взаимодейства с други елементи и как тези материали се натрупват в тялото на микроба за контрол на увреждането.

Те са доказали, че тройната комбинация от манган, фосфат и пептид далеч надхвърля всяка двойка от тези компоненти.

„Отдавна знаем, че мангановите йони и фосфатът заедно образуват мощен антиоксидант, но откриването и разбирането на „магията“ на силата, предоставена от третия компонент, е пробив“ — казва Хофман.

„Това изследване предостави ключ към разбирането защо тази комбинация е толкова мощна – и обещаваща – за радиационна защита.“

В проучване, публикувано през 2022 г., Хофман и Дейли установяват, че изсушени и лиофилизирани екземпляри от D. radiodurans могат да бъдат регенерирани след абсорбиране на 140 000 грея радиация. За сравнение, само няколко грея са достатъчни, за да убият човек.

Бъдещи изследвания може да покажат, че базираните на манган материали могат да бъдат усъвършенствани, за да ни дадат силите на Конан или да бъдат използвани в други области, като например съхранение на храна или лекарства за пътуване до Марс и отвъд него.

„Това ново разбиране на MDP може да доведе до разработването на още по-мощни антиоксиданти на базата на манган за приложения в здравеопазването, индустрията, отбраната и космическите изследвания“ — добавя Дейли.