Este micróbio come radiação no café da manhã. Agora sabemos seu segredo.

Nem todos os super-heróis usam capas. Capaz de lidar com frio extremo, ácido e desidratação, o micróbio Deinococcus radiodurans lida com doses de radiação que matariam um ser humano dezenas de milhares de vezes, o que lhe valeu o apelido de ‘Conan, a Bactéria’, em homenagem ao valente personagem de fantasia de polpa.

O segredo da força de micro-Conan reside em uma variedade de antioxidantes altamente potentes que eliminam a sujeira dos radicais de oxigênio antes que eles possam danificar proteínas essenciais para o processo de reparo celular.

Para compreender melhor como estas substâncias conferem proteção, investigadores da Northwestern University e da Uniformed Services University (USU), nos EUA, realizaram um estudo detalhado da química em ação.

Suas descobertas desafiar suposições anteriores sobre como essa bactéria bruta lida com explosões de radiação com o estoicismo inabalável de seu guerreiro homônimo.

A radiação causa danos ao sobrecarregar as ligações da nossa maquinaria biológica, fazendo-a desmoronar. Antecipando-se a isto, a maioria dos seres vivos possui mecanismos de reparação eficientes que entram em ação para desfazer os danos nos sistemas mais críticos, como os materiais genéticos.

Bombardeadas com energia ionizante suficiente ou simplesmente estressadas por processos como a dessecação, as células serão rapidamente preenchidas com uma forma tóxica de molécula de oxigênio liberada pela carnificina química e outros processos metabólicos. Se não for resolvido rapidamente, estes ‘radicais superóxido‘fará com pouco trabalho qualquer mecanismo de reparo e permitirá que o dano aumente.

Como muitos organismos, D. radiodurans tem desenvolveu uma apólice de seguro contra esses danos do oxigênio na forma de uma mistura de antioxidantes. Alguns são baseados no elemento manganêsque quando combinado com uma variedade de outros materiais – como o fosfato – alivia o estresse do oxigênio violento com notável eficiência.

Estudos anteriores identificaram um peptídeo aumentado de manganês e fosfato chamado MDP como outro componente potencial neste escudo protetor, o que levou ao design de novos compostos que preservam as formas das proteínas antigênicas de assinatura em vacinas que requerem esterilização por radiação gama.

Enquanto D. radiodurans’ O MDP faz claramente maravilhas para o micróbio e para os criadores de vacinas. A força comparativa do seu trabalho heróico baseia-se em algumas suposições.

Para testá-los, o químico da Northwestern Brian Hoffman e o patologista da USU Michael Daly lideraram uma equipe de cientistas na medição da atividade dos componentes do MDP, testando quão fortemente cada um se liga na presença de outras peças do quebra-cabeça e como os materiais se acumulam no micróbio. corpo para lidar com os danos.

Eles demonstraram que a estrutura de combinação tripla de manganês, fosfato e peptídeo supera em muito qualquer par dos outros.

“Sabemos há muito tempo que os íons manganês e fosfato juntos formam um forte antioxidante, mas descobrir e compreender a potência ‘mágica’ proporcionada pela adição do terceiro componente é um avanço”, afirmou. diz Hoffman.

“Este estudo forneceu a chave para entender por que esta combinação é um radioprotetor tão poderoso – e promissor”.

Em um estudo publicado em 2022, Hoffman e Daly encontraram amostras dessecadas e congeladas de D. radiodurans poderia ser revivido depois de absorver 140.000 cinzas de radiação. Em comparação, levaria apenas um pequeno punhado de cinzas para ver a maioria dos humanos até o túmulo.

Pesquisas futuras poderão descobrir que materiais à base de manganês podem ser aprimorados ainda mais para nos conferir o poder de Conan, ou simplesmente usados ​​em outras aplicações que preservam alimentos ou medicamentos para suportar o estresse de uma viagem a Marte e além.

“Esta nova compreensão do MDP pode levar ao desenvolvimento de antioxidantes ainda mais potentes à base de manganês para aplicações em cuidados de saúde, indústria, defesa e exploração espacial,” diz Daly.

Esta pesquisa está publicada em PNAS.