Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации
Радиоустойчивость дейнококка поистине удивительна. Дейнококк
великолепно себя ощущает затем дозы радиации в 5000 Грей (1
Грей = 1 Джоуль на 1 кг живого веса), и даже в три раза большущая
доза убивает едва лишь 2/3 клеток в колонии, в то период как
смертельная доза для жителя нашей планеты — 10 Грей, для пищеварительной палочки
— 60 Грей. Дейнококк бегло выносит высыхание и не гибнет
даже в вакууме.
По целой видимости, устойчивость микроба к радиации — это
необыкновенный побочный продукт приспособления к жизни в
засушливых критериях (к примеру, в пустыне).
Радиоустойчивость дейнококка поистине удивительна. Дейнококк
великолепно себя ощущает потом дозы радиации в 5000 Грей (1
Грей = 1 Джоуль на 1 кг живого веса), и даже в три раза большущая
доза убивает едва 2/3 клеток в колонии, в то период как
смертельная доза для жителя нашей планеты — 10 Грей, для пищеварительной палочки
— 60 Грей. Дейнококк бегло выносит высыхание и не гибнет
даже в вакууме.
По целой видимости, устойчивость микроба к радиации — это
типичный побочный продукт приспособления к жизни в
засушливых договорах (к примеру, в пустыне). Наибольшая
проблема, тот или иной происходит с живой клеточкой под
действием радиации либо высыхания, — это разрывы,
возникающие в двойной спирали ДНК. Геном клеточки просто
рвется на кусы, что и приводит к летальному финалу.
Дейнококк способен «подлечивать» до 1000 таковых разрывов
одновременно. Как ему это удается, оставалось загадкой в
движение 50 лет — с фактора открытия микроба и до 27 сентября
2006 году, иной раз на вебсайте журнальчика Nature имелась размещена
статья французских и хорватских микробиологов, разгадавших эту
загадку (правда, пока едва в корпоративных чертах).
Геном дейнококка состоит из 4 кольцевых молекул ДНК
(размахом 2,65, 0,41, 0,18 и 0,05 млн пар оснований), при этом в
каждой клеточке геном находится не в одной (как у большинства
микробов), а в пары копиях.
Исследователи облучали колонии дейнококка палитра-проблесками (доза
7000 Грей), в итоге чего же геном бактерии разрывался на
сотки фрагментов длиной по 20-30 тыщ пар оснований (в
среднем). Процессы, происходящие после чего в клеточках
дейнококка, изучались с помощью целого комплекса
различных способов. К примеру, скорость синтеза ДНК
измерялась методом прибавленья в среду меченых нуклеотидов
(3H-тимидин). Чтоб отличить «давние» фрагменты ДНК от новейших,
синтезированных теснее потом облучения, применялся аналог
тимидина — 5-бромодеоксиуридин, включение тот или другой в ДНК
делает в молекуле «хрупкие» участки, тот или иной рвутся под
деяньем ультрафиолета. Крайний способ, к примеру, дозволил
определить, что соединение обрывков генома исполняется
благодаря тому, что меж связываемыми фрагментами
синтезируются de novo участки двойной спирали ДНК.
Чтоб узнать, прибывает ли синтез длинноватых одноцепочечных
фрагментов ДНК нужным шагом репарации, применяли
меченые антитела к 5-бромодеоксиуридину, тот или иной связываются с
сиим веществом, ежели оно находится в составе одноцепочечной
ДНК, но не связываются с ним, ежели оно включено в двойную
спираль. Приноравливались также и почти все вторые хитрые способы,
о тот или другой непереносимо поведать в короткой заметке из-за их
трудности и многочисленности.
Как выяснилось, главные полтора часа потом облучения дейнококки
присутствуют как как будто «в шоке». Синтез ДНК практически не следует. Ученые
метафорически окрестили это состояние «медицинской гибелью».
Далее начинается чрезвычайно интенсивный синтез ДНК,
сопровождающийся скорым «склеиванием» разрозненных фрагментов
генома. Все либо практически все синтезируемые de novo участки ДНК
вначале приходят одноцепочечными. Спустя 3 часа потом облучения
в клеточках наблюдается наибольшее число одноцепочечных
фрагментов ДНК. В движение следующих 3-х часов
одноцепочечные участки равномерно пропадают, замещаясь
двухцепочечными. Спустя 6 часов потом облучения геном
оказывается фактически на сто процентов восстановленным в собственном
изначальном внешности.
Жаждая почти все элемента процесса остаются еще мрачными,
исследователям удалось реконструировать его генеральные этапы.
Вначале у обрывков двухцепочечной ДНК образуются краткие
одноцепочечные хвосты. Для этого удаляется немного концевых
нуклеотидов на одной из 2-ух цепей. Далее эти краткие
одноцепочечные хвосты достраиваются и удлиняются. Матрицей для
синтеза длинноватых «продолжений» одноцепочечных хвостов служат
вторые двухцепочечные обрывки ДНК.
Нужным соглашением прибывает наличие в каждой клеточке
дейнококка пары копий генома, тот или иной под действием
радиации рвутся в различных участках. К примеру, ежели глодать три
обрывка: ABCD, DEFG и GHIJ, то 2-ой из этих обрывков может
служить матрицей для достраивания к главному обрывку
одноцепочечного хвоста -E, -EF либо -EFG, а к третьему обрывку
на той же матрице можнож достроить одноцепочечный хвост F-, EF-
либо DEF-.
Этот шаг репарации уникален для дейнококка. У вторых микробов
сходственные механизмы неопознаны. По-видимому, конкретно синтез
длинноватых одноцепочечных «хвостов» и дозволяет смонтировать хромосомы
поновой из чрезвычайно кратких обрывков, в то период как вторые
бактерии способны «подлечивать» едва единичные разрывы в близких
хромосомах.
На надлежащем шаге фрагменты с гомологичными одноцепочечными
хвостами слипаются вместе по принципу
комплементарности. Так, в нашем образце могут «склеиться» товарищ
с приятелем фрагменты с одноцепочечными хвостами -Е и EF-. Потом
этого на той количества «соединительного» участка EF, тот или иной
осталась одноцепочечной (в нашем случае F), особые
ферменты достраивают вторую комплементарную цепь. Ежели потом
склеивания остаются «излишние» торчащие одноцепочечные хвостики,
они обрезаются ферментами — нуклеазами. В итоге раздобывается
высокий восстановленный фрагмент двухцепочечной ДНК
(ABCDEFGHIJ).
Надлежащий, заключительный шаг починки генома — это сборка
кольцевых хромосом из получившихся длинноватых линейных
двухцепочечных фрагментов. При всем этом применяется водящаяся у
большинства микробов молекулярная машинка гомологичной
рекомбинации. Гомологичные участки двухцепочечной ]ДНК (в
предоставленном случае — легко схожие, схожие участки),
присутствующие на различных линейных фрагментах, сближаются и
образуют крестообразные соединения. Излишние точки обрезаются, и
в точке точек восстанавливаются начальные кольцевые
хромосомы.
Творцы отмечают, что расшифровка неповторимого механизма
возрождения разорванных хромосом дейнококка, по возможности,
направит создать способы роста стойкости и продления
жизни вторых клеток, в индивидуальности неделящихся — к примеру,
нейронов мозга.
Источник: Ksenija Zahradka, Dea Slade, Adriana Bailone,
Suzanne Sommer, Dietrich Averbeck, Mirjana Petranovic, Ariel
B. Lindner, Miroslav Radman. Reassembly of shattered
chromosomes in Deinococcus radiodurans // Nature. 2006. 27
September 2006. Advanced online publication.
Сантим.. также:
Гонококки врут иммунную порядок, внося контролируемые
конфигурации в собственный геном, «Ингредиенты», 31.05.2006.
Александр Марков
Posted in ЭкоБиология by admin with comments disabled.