Tajemství úspěchu bakteriálního superhrdiny

Tým molekulárních badatelů pod vedením Ksenije Zahradky ze záhřebského Ruder Boskovic Institute odhalil tajemství legendární odolnosti deinokoka a v časopisu Nature popsal zvláštní molekulární mechanismus oprav poškozeného genomu.

Samotné jméno Deinococcus radiodurans slibuje nevšední zážitky. Objevili ho velmi pozoruhodně v roce 1956 při experimentech se sterilizací potravinových konzerv tvrdým gama zářením. Jedna konzerva s masem se po dávce záření spolehlivě zabíjející všechny do té doby známé organismy kupodivu zázračně zkazila. A právě z toho zkaženého masa zvědaví objevitelé izolovali deinokoka.

Postupně vyšlo najevo, že deinokok ustojí šílené dávky záření. V pohodě vydrží trvalou dávku 5000 Gy bez známek nervozity a za trvalé dávky příšerných 15000 Gy žije s 37% životaschopností v porovnání s normálním stavem. Pro představu, člověka spolehlivě usmaží 10 Gy a 60 Gy zaručeně vybije všechny živé buňky ve standardní kultuře E. coli. To ale není všechno, deinkokok zároveň přečká extrémní horko, extrémní mráz, totální vyschnutí, vakuum a koncentrovanou kyselinu. Jak se zdá, deinokok by v pohodě mohl cestovat kosmickým prostorem bez újmy na zdraví.

Není divu, že deinokok vědce dráždí. Jeho nadpřirozené schopnosti vzbuzují spoustu otázek. Například, jak něco takového vůbec mohlo vzniknout? Jak se zdá, nejspíš jde, jako ostatně v evoluci skoro vždy, o náhodný vedlejší efekt účinné odolnosti vůči dlouhodobému vyschnutí buněk. Deinokok často obývá povrchy vystavené extrémnímu prostředí, například v pouštích. Často se mu stane, že vyschne a v důsledku toho se mu výrazně poškodí DNA. Již delší dobu bylo známo, že deinokok vlastní celý svůj celý genom ve více kopiích a že je schopen se nějak vypořádat s devastujícím účinkem záření. Zahradka s kolegy v nedávno publikované práci deinokokův trik rozkryla. Vlastní lišácký samoopravný mechanismus, který mu dovolí poslepovat ozářenou DNA. Ta se vlivem extrémního záření pochopitelně rozbije na spousty malých kousků. Badatelé nejprve deinokoka masivně ozařovali a pak se dívali, jak se s tím bakteriální superman vypořádá.

Deinokok používá složitý a rafinovaný molekulární mechanismus, kterým si je schopen ze stovek kousíčků rozbité DNA znovu poskládat celý 3,28 megabázový genom. Mechanismus dostal jméno ESDSA (extended synthesis-dependent strand annealing) a spočívá ve spojování kousků DNA annealingem, syntéze homologních regionů a vytvoření klasického kruhového genomu pomocí RecA-dependentní homologní rekombinace. Autoři studie se dále zaměří na možnou existenci tohoto mechanismu u jiných organismům a zároveň i na možné praktické výstupy, například při léčbě nádorových onemocnění.