Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации

Неповторимая способность микроба Deinococcus radiodurans
выносить большие дозы радиации базирована на
высокоэффективной налаженности репарации (починки) ДНК. Микроб
может «починить» родные четыре хромосомы даже опосля того, как
ионизирующее излучение порвет их на сотки обрывков. Как ему
это удается, длительное пора оставалось загадкой. И вот в конце концов
принцип занятия репарационной налаженности дейнококка
расшифрован.

Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации



Радиоустойчивость дейнококка поистине удивительна.Неповторимая способность микроба Deinococcus radiodurans
выдерживать громадные дозы радиации базирована на
высокоэффективной порядку репарации (починки) ДНК. Микроб
может «починить» близкие четыре хромосомы даже потом того, как
ионизирующее излучение порвет их на сотки обрывков. Как ему
это удается, длительное пора оставалось загадкой. И вот в конце концов
принцип службы репарационной налаженности дейнококка
расшифрован.

Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации



Радиоустойчивость дейнококка поистине удивительна. Дейнококк
отлично 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 лишь 2/3 клеток в колонии, в то пора как
смертельная доза для жителя нашей планеты — 10 Грей, для пищеварительной палочки
— 60 Грей. Дейнококк бегло выдерживает высыхание и не гибнет
даже в вакууме.

По цельной видимости, устойчивость микроба к радиации — это
типичный побочный продукт приспособления к жизни в
засушливых договорах (к примеру, в пустыне). Наибольшая
проблема, тот или другой происходит с живой клеточкой под
действием радиации либо высыхания, — это разрывы,
возникающие в двойной спирали ДНК. Геном клеточки просто
рвется на ломти, что и приводит к летальному финалу.

Дейнококк способен «подлечивать» до 1000 этаких разрывов
одновременно. Как ему это удается, оставалось загадкой в
движение 50 лет — с причины открытия микроба и до 27 сентября
2006 году, иной раз на веб-сайте журнальчика Nature имелась размещена
статья французских и хорватских микробиологов, разгадавших эту
загадку (правда, пока едва лишь в совместных чертах).

Геном дейнококка состоит из 4 кольцевых молекул ДНК
(масштабом 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 «ветхие» 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
деянием ультрафиолета. Бранный способ, к примеру, дозволил
определить, что соединенье обрывков генома исполняется
благодаря тому, что меж объединяемыми фрагментами
синтезируются de novo участки двойной спирали ДНК.

Чтоб узнать, приходит ли синтез рослых одноцепочечных
фрагментов ДНК нужным шагом репарации, употребляли
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. Приспосабливались также и почти все вторые хитрые способы,
о тот или другой непереносимо поведать в короткой заметке из-за их
трудности и многочисленности.

Как выяснилось, основные полтора часа потом облучения дейнококки
присутствуют как словно «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
поначалу прибывают одноцепочечными. Сквозь 3 часа потом облучения
в клеточках наблюдается наибольшее число одноцепочечных
фрагментов ДНК. В движение следующих 3-х часов
одноцепочечные участки равномерно пропадают, замещаясь
двухцепочечными. Сквозь 6 часов потом облучения геном
оказывается фактически без остатка восстановленным в свойском
изначальном внешности.

Желая почти все компонента процесса остаются еще мрачными,
исследователям удалось реконструировать его генеральные этапы.
Поначалу 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 рослых «продолжений» одноцепочечных хвостов служат
вторые двухцепочечные обрывки ДНК.

Нужным договором приходит наличие в каждой клеточке
дейнококка пары копий генома, тот или иной под действием
радиации рвутся в различных площадях. К примеру, ежели глодать три
обрывка: ABCD, DEFG и GHIJ, то 2-ой из этих обрывков может
служить матрицей для достраивания к основному 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 остальных микробов
сходственные механизмы неведомы. По-видимому, конкретно синтез
рослых одноцепочечных «хвостов» и дозволяет смонтировать хромосомы
поновой из чрезвычайно кратких обрывков, в то пора как вторые
бактерии способны «подлечивать» едва лишь единичные разрывы в собственных
хромосомах.

На должно шаге фрагменты с гомологичными одноцепочечными
хвостами слипаются вместе по принципу
комплементарности. Так, в нашем образце могут «склеиться» приятель
с ином фрагменты с одноцепочечными хвостами -Е и EF-. Потом
этого на той количества «соединительного» участка EF, тот или другой
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).

Должно, заключительный шаг починки генома — это сборка
кольцевых хромосом из получившихся рослых линейных
двухцепочечных фрагментов. При всем этом употребляется водящаяся у
большинства микробов молекулярная машинка гомологичной
рекомбинации. Гомологичные участки двухцепочечной ]ДНК (в
принесенном случае — легко однообразные, схожие участки),
присутствующие на различных линейных фрагментах, сближаются и
образуют крестообразные соединения. Излишние точки обрезаются, и
в баста точек восстанавливаются начальные кольцевые
хромосомы.

Творцы отмечают, что расшифровка неповторимого механизма
возобновления разорванных хромосом дейнококка, по возможности,
направит создать способы увеличения стойкости и продления
жизни остальных клеток, в необыкновенности 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 дурачат иммунную налаженность, внося контролируемые
конфигурации в личный геном, «Ингредиенты», 31.05.2006.

Александр Марков

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Разгадана тайна микроба, не боящегося радиации

Posted in ЭкоБиология by with comments disabled.