Bacteria Deinococcus radiodurans, un organism mic și rezistent, deja cunoscut oamenilor de știință pentru capacitatea sa extraordinară de a supraviețui în medii extreme, a stârnit curiozitatea cercetătorilor de la Western University din Canada.
Potrivit specialiștilor, această bacterie poate supraviețui la niveluri de radiații de 5.000 până la 10.000 de ori mai mari decât cele care ar ucide o celulă umană. Practic, această rezistență i-a determinat pe cercetători să studieze mecanismele interne ale acestei bacterii, sperând să descopere procese de reparare a ADN-ului care ar putea fi aplicate altor organisme.
Așa a ajuns echipa de cercetare condusă de biochimistul Robert Szabla să identifice Proteina C de răspuns la deteriorarea ADN (DdrC), prezentă în Deinococcus radiodurans, ca un „jucător-cheie” în detectarea daunelor ADN-ului și repararea acestuia.
Prin legarea de fragmentele de ADN deteriorate, această proteină previne degradarea ulterioară și alertând celula să înceapă procesul de reparare.
Fiecare celulă are un mecanism de reparare a ADN-ului pentru a remedia daunele. „O celulă umană, dacă există mai mult de două rupturi în întregul genom al unui miliard de perechi de baze, nu se poate repara și moare”, explică Szabla, precizând că, în cazul DdrC, „această proteină unică ajută celula să repare sute de fragmente de ADN rupte într-un genom”.
Autonomia proteinei permite integrarea acesteia în orice organism
Cea mai importantă caracteristică a proteinei DdrC, spun oamenii de știință, este faptul că e autonomă, făcându-și treaba fără ajutorul altor proteine. De obicei, proteinele formează rețele complicate care le permit să îndeplinească o funcție.
Practic, datorită acestei caracteristici unice, DdrC poate fi relativ ușor transferată în aproape orice alt organism pentru a îmbunătăți sistemele de reparare a ADN-ului.
Cercetătorii au testat această capacitate a proteinei introducând-o într-o altă bacterie foarte cunoscută, Escherichia coli. În mod surprinzător, DdrC a oferit acestei bacterii o rezistență crescută la daunele induse de radiațiile UV, sporindu-i capacitatea de supraviețuire de peste 40 de ori.
„Acesta pare să fie un exemplu rar în care o singură proteină funcționează ca o mașinărie autonomă”, spune biochimistul Robert Szabla, autorul principal al lucrării, care a fost publicată în revista Nucleic Acids Research.
Această capacitate a DdrC de a funcționa de una singură deschide calea unor aplicații biotehnologice promițătoare. Autorul principal al studiului spune că, teoretic, această genă ar putea fi introdusă în orice organism - plante, animale, oameni - și ar trebui să crească eficiența de reparare a ADN-ului celulelor acelui organism.
„Ce s-ar întâmpla dacă am avea un sistem de protecție precum DdrC, care să patruleze celulele și să neutralizeze daunele atunci când apar? Acest lucru ar putea constitui baza unui potențial vaccin împotriva cancerului”, a mai precizat cercetătorul canadian.
„Capacitatea de a rearanja, edita și manipula ADN-ul în moduri specifice este Sfântul Graal în biotehnologie”, spune Robert Szabla, biochimist.
„Este doar una dintre sutele de proteine potențial utile din această bacterie”
De asemenea, printre numeroasele beneficii ale unei reparări eficiente a ADN-ului, adaptarea acestui mecanism în ingineria genetică ar putea fi un avantaj, ajutându-i pe cercetători să dezvolte culturi rezistente la schimbările climatice.
Chiar dacă descoperirea acestei proteine cu superputeri reprezintă un pas uriaș, cercetătorii sunt convinși că „DdrC este doar una dintre sutele de proteine potențial utile din această bacterie”.
„Pasul următor este să mergem mai departe și să vedem ce alte mecanisme folosește această celulă pentru a-și repara propriul genom, pentru că suntem siguri că vom găsi multe alte unelte despre care nu avem idee cum funcționează sau cum vor fi utile până nu le studiem”, concluzionează cercetătorul Robert Szabla.
S-a descoperit că bacteria Deinococcus radiodurans poate supraviețui perioade lungi pe exteriorul Stației Spațiale Internaționale și chiar în condiții comparabile cu cele de pe suprafața lui Marte. Se pare că DdrC are un rol esențial în această rezistență.