Jak ożywić martwą komórkę

Przed pięćdziesięciu laty naukowcy odkryli organizm, który przeżył w puszce mięsa poddanej naświetlaniu. Deinococcus radiodurans, czyli "dziwna jagoda, zdolna przeżyć radiację", został potraktowany dawką 500-krotnie wyższą niż ta zdolna zabić człowieka. Oczywiście, promieniowanie uszkadzało DNA mikroorganizmu, ale w ciągu kilku godzin, w zależności od dawki otrzymanych promieni, był on w stanie sam naprawić uszkodzenia.

Teraz uczeni z Francji odkryli mechanizm, dzięki któremu D. radiodurans jest w stanie przeżyć. Odkryliśmy mechanizm, który pozwala ożywić klinicznie martwą komórkę – mówi Miroslav Radman z państwowego instytutu biomedycznego INSERM.

Niezwykła odporność mikroorganizmu jest związana z jego zdolnością do przeżycia w skrajnie suchym środowisku. Zarówno wysuszenie, jak i radiacja powodują porozrywanie łańcucha DNA.

Radman i jego zespół potraktowali D. radiodurans dawką 1 megarada promieni gamma. To wystarczająca "porcja" do wysterylizowania żywności, ale zbyt mała, by zabić ten organizm. Doszło jednak do tak poważnych uszkodzeń DNA, że przez 1,5 godziny mikroorganizm wydawał się martwy. Jednak trzy godziny po napromieniowaniu wszystkie chromosomy zostały ułożone na nowo i organizm funkcjonował bez zakłóceń.

Dzięki obserwacji procesu naprawy odkryto, że każdy z fragmentów porozrywanego DNA służy jako wzorzec, usuwa uszkodzone końcówki i zastępuje je tak, by zgadzała się sekwencja nukleotydów, a w całym procesie uczestniczy enzym zwany PoIA. Powstaje dzięki temu pojedyncza nić DNA, która jest 30 razy dłuższa niż najdłuższy fragment, który pozostał po przerwaniu całej podwójnej helisy.

Wówczas następuje drugi etap "naprawy". Rozpoczyna się łączenie zasad purynowych i pirymidynowych: adenina (A) łączy się z tyminą (T), a cytozyna (C) z guaniną (G). Gdy chromosom zaczyna funkcjonować, rozpoczyna się odtwarzanie wszystkich części komórki i wraca ona do życia – mówi Radman.

Okazało się również, że naprawa DNA przebiega szybciej niż jego replikacja podczas normalnego procesu rozwoju komórki.

Badania Francuzów nie wyjaśniły jednak, jak zauważył Michael Daly z Uniformed Services University of the Health Sciences, jaki jest mechanizm działania PoIA w całym tym procesie.

Naukowcy mają jednak nadzieję, że dzięki pracom nad Deinococcusem będą kiedyś w stanie ożywiać martwe neurony u osób, które zapadły na choroby neurodegeneracyjne lub uległy wypadkom.

Deinococcus radiodurans INSERM DNA