V D. radiodurans byl objeven protein opravující DNA zvaný DdrC . Kredit: Canadian Light Source.

Když se ionizující záření dostane k DNA, je to jako molekulární výstřel z brokovnice. DNA není nijak zvlášť odolná a záření v ní udělá pořádnou paseku. Pro běžné organismy je i poměrně měkké záření nebezpečné. Zničí DNA a dojde o rozvrácení buněk a tkání. Jsou ale i organismy, které znuděně ignorují záření mnohonásobně silnější, než jaké by spolehlivě zabilo lidskou buňku.

Jedním z nich je deinokok (Deinococcus radiodurans), milovník extrémů, nesmírně odolná bakterie, která přežije mráz, dehydrataci, vakuum, kyselinu a v neposlední řadě velice tvrdé ionizující záření. V roce 1998 byl deinokok zapsán do Guinnessovy knihy rekordů jako bakterie nejodolnější vůči záření. Vědci milují podobné organismy, protože se od nich můžeme mnohé naučit. Deinokok nebyl výjimkou a stal se populárním laboratorním mikrobem.

Robert Szabla. Kredit: R. Szabla.

Robert Szabla z kanadské Western Univerzity a jeho kolegové vytěžili z deinokoka podivuhodný protein s velmi nezajímavým jménem DdrC (DNA Damage Repair Protein C). Deinokok obsahuje celou řadu zajímavých molekulárních systémů, které zajišťují jeho udivující odolnost. Z proteinu DdrC se ale tají dech.

Deinococcus radiodurans. Kredit: Michael Daly, Uniformed Services University, Bethesda, MD, USA, Wikimedia Commons.

Je to zvláštní protein se superschopností poskytovat první pomoc nejen poškozené, ale doslova rozmlácené DNA. Hraje zásadní roli v tom, že si deinokok dokáže opravit genom rozbitý na stovky kousků. Szabla a spol. využili mocné síly kanadského synchrotronu Canadian Light Source (CLS) na University of Saskatchewan, aby prostudovali 3D strukturu proteinu DdrC, ze které poté odvozovali funkci tohoto proteinu.

Zjistili, že protein DdrC, respektive množství jeho molekul v buňce deinokoka, skenuje DNA a pátrá po poškozených místech. Pokud najde zlomenou DNA, zasekne se na tom místě jako pastička na myši. Tím neutralizuje poškození a zajistí, aby se škoda nešířila dál. Zároveň funguje jako molekulární maják, který ječí na reparační mechanismy v buňce, aby okamžitě zasáhly a poškození DNA opravily.

Vědce na tom fascinovalo, že protein DdrC pracuje sólo. Jak říká Szabla, proteiny obvykle pracují ve skupinách, v nichž na sebe úkony jednotlivých proteinů navazují a po celé řadě kroků se proteiny dostanou k požadovanému výsledku. Protein DdrC všechno zvládne úplně sám, jako molekulární stroj, což z něj dělá potenciálně úžasný nástroj pro molekulární biology.

Szablův tým neodolal a trochu si s proteinem DdrC pohrál. Když ho vědci vložili do oblíbené bakterie E. coli, nestačili se divit. Dotyčné bakterie se rázem staly více než 40krát odolnější vůči poškození UV zářením. Na obzoru se rýsují ohromující možnosti, od nových typů vakcín proti nádorům až po plodiny odolnější vůči extrémním podmínkám prostředí. Szabla s kolegy s deinokokem teprve začali, kdo ví, co se dozvíme příště?

Video: Newly discovered protein stops DNA damage: Could lead to cancer vaccines and drought-resistant crops

Literatura

Canadian Light Source 15. 8. 2024.

Nucleic Acids Research 52: 9282–9302.