Συναντώ Deinococcus radiodurans, ένα από τα πιο σκληρά βακτήρια στον κόσμο. Είναι ένα ακραίο φιλικό και ένας από τους πιο ανθεκτικούς στην ακτινοβολία οργανισμούς που είναι γνωστοί στη Γη. Αυτό το ανθεκτικό μικρό βακτήριο μπορεί να επιβιώσει πάνω από χίλιες φορές την ποσότητα ακτινοβολίας που θα σκότωνε έναν άνθρωπο. Η ανοχή του σε πολλές σκληρές συνθήκες κέρδισε το όνομα «Conan the Bacterium», μετά την ταινία Κόναν ο Βάρβαρος. ρε. radiodurans είναι ένα σφαιρικό βακτήριο και τέσσερα μεμονωμένα κύτταρα είναι συνήθως κολλημένα μεταξύ τους σχηματίζοντας ένα σύμπλεγμα τετράγωνου σχήματος. Εκτός από την αντίσταση στην ακτινοβολία, ρε. radiodurans είναι επίσης ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία και στην αποξήρανση.
Όταν χτυπηθεί με ακτινοβολία, τα μόρια του DNA διασπώνται. Όσο περισσότερη ακτινοβολία, τόσο περισσότερο το DNA καταρρέει. ρε. radioduransΗ αντοχή του στην ακτινοβολία οφείλεται στην τεράστια ικανότητα του βακτηρίου να επιδιορθώνει το DNA του μετά από βλάβη. Μπορεί να αντέξει αρκετή ακτινοβολία για να σπάσει το DNA του εκατοντάδες φορές και να τεμαχίσει τα πάντα ξανά μαζί μέσα σε λίγες ώρες.
Τα κύτταρα επιδιορθώνουν το DNA σε μια διαδικασία που ονομάζεται ομόλογος ανασυνδυασμός στο οποίο σπασμένα κομμάτια DNA ενώνονται μεταξύ τους στην αρχική τους διάταξη. Τα σπασμένα θραύσματα του DNA ευθυγραμμίζονται σε ένα άθικτο θραύσμα που βασίζεται σε πανομοιότυπη αλληλουχία DNA (άρα το όνομα ομόλογο). Αυτό το ομόλογο κομμάτι DNA χρησιμεύει ως πρότυπο για επισκευή για να επαναφέρει τα σπασμένα κομμάτια μαζί. Ως αναλογία, ας σκεφτούμε το γονιδίωμα ως ένα βιβλίο με τις προτάσεις ως το DNA. Έχετε δύο αντίγραφα του βιβλίου και σε κάθε βιβλίο, κομμάτια 20 σελίδων αφαιρούνται τυχαία. Για να συνδυάσετε ξανά τα κομμάτια, συγκρίνετε τις αρχές και τα άκρα των τμημάτων των 20 σελίδων από κάθε βιβλίο στο άλλο για να αναζητήσετε σελίδες που είναι πανομοιότυπες μεταξύ των δύο βιβλίων.
Τώρα ο ομόλογος ανασυνδυασμός είναι μια διαδικασία που είναι ευρέως διαδεδομένη σε όλους τους τομείς της ζωής. Αλλά ρε. radiodurans είναι μοναδικό στο ότι έχει πολλά περισσότερα αντίγραφα του χρωμοσώματος του από τα τυπικά βακτήρια. ρε. radiodurans έχει τέσσερα αντίγραφα του γονιδιώματός του ενώ μι. coli έχει μόνο ένα. Τα επιπλέον αντίγραφα συμβάλλουν στην αύξηση των πιθανοτήτων τυχόν σπασμένα θραύσματα DNA να ταιριάζουν με ομόλογες αλληλουχίες, καθιστώντας ευκολότερο τον επιτυχή ομόλογο ανασυνδυασμό. Δεν είναι μόνο τα πλήθη του DNA που βοηθούν ρε. radiodurans αντέχουν την ακτινοβολία. Ένα κύτταρο που χάνει την πρωτεϊνική του λειτουργία θα πεθάνει ανεξάρτητα από το πόσο DNA έχει. Η ακτινοβολία μπορεί επίσης να απενεργοποιήσει τις πρωτεΐνες μέσω οξειδωτικό στρες αλλά Το D. radiodurans έχει πολλούς τρόπους να προστατεύει τις πρωτεΐνες του από το οξειδωτικό στρες.
Ίσως αναρωτιέστε γιατί υπάρχει στη Γη κάτι τόσο ανθεκτικό στην ακτινοβολία. Δεν υπάρχουν μέρη στη Γη όπου τα βακτήρια θα είχαν εκτεθεί σε τόση ακτινοβολία. ρε. radioduranΗ αντίσταση του στην ακτινοβολία μπορεί να σας κάνει να αναρωτιέστε αν προέρχεται από χώρος. Ωστόσο, ρε. radiodurans είναι γενετικά παρόμοια στο θερμόφιλο (θερμολάτρης) Thermus θερμόφιλος. Επειδή η ανάπτυξη σε υψηλές θερμοκρασίες βλάπτει επίσης τις πρωτεΐνες, είναι πιθανό οι πολλαπλές αντιστάσεις του ρε. radiodurans προέρχεται από την αντίσταση στη θερμότητα.
Σχετίζεται με
