Saját DNS-üket javítják ki a sugárzástűrő baktériumok

Az önjavító Deinococcus Radiodurans

A sugárzástűrő baktériumokat 1956-ban fedezték fel, amikor egy gammasugárral tartósított húskészletet megromlott. Az ember számára halálos sugárdózis többszáz-szorosa hiába törte ezer DNS darabra a baktériumsejtek génállományát, mégis életben maradtak, mert a csak erre a fajra jellemző kétlépéses DNS-javító mechanizmus használhatóvá tette a 3,28 millió bázisból álló genetikai állományt.

A mikrobiológusok 50 éven keresztül értetlenül álltak a jelenség előtt, amíg a múlt hónapban a párizsi Descartes orvosegyetemen és a zágrábi Boskovic molekuláris biológiai intézetben dolgozó Ksenija Zahradka munkatársaival közösen a Nature című amerikai tudományos folyóiratban nem ismertette, hogyan képesek a sugárzástűrő baktériumok helyreállítani széttöredezett genetikai állományukat.

A Deinococcus radiodurans baktériumok 5000 Joule/kilogramm sugárdózist károsodás nélkül kiállnak, és ennek kétszerese is csak néhány sejtet pusztít el egy sejtkolóniában. Összehasonlításul az emberre már a 10 Joule/kilogramm is halálos, és a bélférgek sem bírnak ki 60-nál többet. A baktérium faj a kiszáradást is jól tűri és vákuumban sem pusztul el.

Az eddig ismeretlen "extended synthesis-dependent strand annealing" (ESDSA) mechanizmus működésének feltétele, hogy legalább két genom kópia létezzen, és a DNS véletlenszerűen töredezzen szét.

A Deinococcus genomja négy DNS gyűrűből áll, melyek mérete 2,65, 0,41, 0,18 és 0,05 millió bázispár. A szokásostól eltérően a baktériumban nem egyetlen, hanem több genom kópia van. Az élőlények számára legveszélyesebb károsodás a DNS állomány széttöredezése, de a Deinococcus radiodurans akár ezer törést is ki tud javítani.

A javítás igen leegyszerűsítve úgy történik, hogy első lépésben a kettős spirál DNS darabok végén egyszeres spirál végződések képződnek. A végződéseknél letörik a kettős spirál egyik oldala és az egyszeres spirál végződés nőni kezd. Építkezési mintául olyan DNS szakaszok szolgálnak, melyek másutt törtek el. A második lépésben az egymást pontosan kiegészítő egyszeres végződések találkoznak, összetapadnak, s egyre hosszabb DNS darabok képződnek. A befejező lépésben ezekből a nagy darabokból kell összeállítani az eredeti gyűrűs kromoszómákat, de ez már a többi baktériumnál szokásos módon történik - ismertette a Nature cikkét az elementy.ru című orosz tudományos portál.