Бактерии Deinococcus radiodurans выдерживает дозы радиации, в тысячи раз превышающие те, что убивают человека и все остальные организмы.
Секрет такой впечатляющей устойчивости заключается в наличии набора простых метаболитов, которые в сочетании с марганцем образуют мощный антиоксидант. В новом исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые Северо-Западного университета США охарактеризовали синтетический дизайнерский антиоксидант, названный MDP, который был создан по аналогии с антиоксидантом у Deinococcus radiodurans. Они обнаружили, что компоненты MDP - ионы марганца, фосфат и небольшой пептид - образуют тройной комплекс, который является гораздо более мощным защитником от радиационного повреждения, чем марганец в сочетании с любым из других компонентов по отдельности.
Это открытие может привести к появлению новых синтетических антиоксидантов, специально разработанных для нужд человека. В частности, речь идет о защите астронавтов от интенсивного космического излучения во время полетов в дальний космос, подготовке к чрезвычайным ситуациям, связанным с радиацией, и производстве радиационно-инактивированных вакцин. «Именно этот тройной комплекс является превосходной защитой от воздействия радиации», - рассказал соавтор работы Майкл Дейли. «Давно известно, что ионы марганца и фосфат вместе создают сильный антиоксидант, но открытие и понимание „волшебной“ силы, обеспечиваемой добавлением третьего компонента, стало прорывом. Это исследование дало ключ к пониманию того, почему эта комбинация является таким мощным и многообещающим радиопротектором».
Новое исследование основывается на результатах предыдущих работ, в ходе которых ученые пытались лучше понять прогнозируемую способность Deinococcus radiodurans противостоять радиации на Марсе. В том исследовании использовалась передовая методика спектроскопии для измерения накопления марганцевых антиоксидантов в клетках микроорганизмов. По мнению Дейли, величина дозы радиации, которую может выдержать микроорганизм или его споры, напрямую коррелирует с количеством содержащихся в нем антиоксидантов марганца. Другими словами, большее количество марганцевых антиоксидантов означает большую устойчивость к интенсивному облучению.
В более ранних исследованиях другие ученые обнаружили, что Deinococcus radiodurans может пережить 25 000 грей (единиц рентгеновского и гамма-излучения). Но в своем исследовании, проведенном в 2022 году, Дейли и соавторы обнаружили, что лиофилизированные и замороженные бактерии способны выдержать 140 000 грей радиации - дозу, в 28 000 раз превышающую ту, которая может убить человека. Таким образом, если на Марсе есть дремлющие замороженные микробы, то они, возможно, смогли выжить под натиском галактической космической радиации и солнечных протонов и по сей день.
Основываясь на своих попытках понять устойчивость микробов к радиации, авторы исследовали дизайнерский декапептид под названием DP1. В сочетании с фосфатом и марганцем DP1 образует свободнорадикальное вещество MDP, которое успешно защищает клетки и белки от радиационного повреждения. В другом недавнем исследовании Дейли и его коллеги обнаружили, что MDP эффективен при приготовлении облученных поливалентных вакцин. Используя спектроскопию парамагнитного резонанса, специалисты обнаружили, что активный ингредиент MDP представляет собой тройной комплекс - соединение фосфата и пептида, связанного с марганцем. «Это новое понимание MDP может привести к разработке еще более мощных антиоксидантов на основе марганца для применения в здравоохранении, промышленности, обороне и космических исследованиях», - сказал Дейли.
