È un microscopico batterio dalla forma sferica. Il suo nome scientifico è Deinococcus radiodurans, ma è ormai conosciuto con il soprannome di “Conan il batterio” per via della sua incredibile resistenza a dosi di radiazioni migliaia di volte superiori a quelle letali per l’essere umano. Il segreto di questa impressionante resistenza è la presenza all’interno della cellula batterica di una potente molecola anti-ossidante. Un team di ricerca guidato da Michael Daly, ricercatore alla Uniformed Services University e Brian Hoffman, scienziato della Northwestern University, ha ora scoperto la struttura di questa molecola.
Immagine al microscopio del batterio Deinococcus radiodurans Crediti: Usu/Michael Daly
Lo studio, i cui risultati sono stati pubblicati la settimana scorsa su Proceedings of the National Academy of Sciences, si basa su una precedente ricerca nella quale gli scienziati hanno cercato di indagare la capacità del Deinococcus radiodurans di resistere alle radiazioni, misurando l’accumulo di molecole di antiossidanti a base di manganese nelle cellule microbiche. I risultati di questa ricerca suggeriscono che la dose di radiazioni a cui un microrganismo o le sue spore possono sopravvivere è direttamente correlata alla quantità di anti-ossidanti che contiene. In altre parole, più anti-ossidanti un batterio dispone, maggiore sarà la resistenza alle radiazioni.
Il motivo di ciò è dovuto al fatto che le radiazioni causano la produzione di radicali liberi, specie reattive dell’ossigeno in grado di provocare un danno a macromolecole biologiche, ad esempio il Dna, e strutture cellulari. La presenza di elevate quantità intracellulari di anti-ossidanti, molecole in grado di prevenire e neutralizzare la formazione di radicali liberi, limita il danno cellulare indotto dalle radiazioni, favorendo così i meccanismi di radioprotezione.
Con l’obiettivo di comprendere meglio la struttura del sistema di protezione contro le radiazioni, nel nuovo studio gli scienziati hanno indagato in laboratorio il meccanismo di radioprotezione utilizzando tre metaboliti di partenza: un decapeptide sintetico (Dp1), lo ione manganese, un cofattore di molti enzimi, e ioni fosfato, tutti elementi presenti all’interno delle cellule del batterio. Attraverso l’uso di avanzate tecniche spettroscopiche, il team ha scoperto che il segreto della protezione dalle radiazioni del batterio è un complesso ternario, costituito dal decapeptide Dp1 legato al manganese e al fosfato, formando così la molecola anti-ossidante Mdp, un protettore dai danni causati da radiazioni molto più potente rispetto al manganese combinato da solo con gli altri componenti.
«Questo complesso ternario è un eccellente scudo contro gli effetti delle radiazioni», dice Hoffman. «Sappiamo da tempo che gli ioni manganese e il fosfato insieme costituiscono un potente anti-ossidante, ma scoprire e comprendere la potenza “magica” fornita dall’aggiunta del terzo componente è una svolta. Questo studio ha fornito la chiave per capire perché questa combinazione è un radioprotettore così potente e promettente»
La comprensione del meccanismo di radioprotezione del batterio Deinococcus radiodurans potrebbe portare alla scoperta di nuovi antiossidanti sintetici specifici per le esigenze umane, utilizzabili ad esempio per la protezione degli astronauti dalle intense radiazioni cosmiche durante le missioni di esplorazione nello spazio profondo. Queste scoperte, concludono i ricercatori, potrebbero aprire nuove strategie per migliorare la resistenza all’ossidazione delle cellule, stimolare lo sviluppo di vaccini cellulari interi inattivati dalle radiazioni e potenzialmente portare ad altri progressi in campo medico.
Per saperne di più:
- Leggi su Proceedings of the National Academy of Sciences l’articolo “The ternary complex of Mn2+, synthetic decapeptide DP1 (DEHGTAVMLK), and orthophosphate is a superb antioxidant” di Hao Yang, Ajay Sharma , Michael J. Daly e Brian M. Hoffman