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Os investigadores estão a desvendar os segredos moleculares por detrás de uma bactéria única que tem um superpoder para sobreviver em algumas das condições mais extremas, incluindo a exposição a enormes quantidades de radiação que prejudicariam a maioria dos organismos.
Deinococcus radiodurans há muito que fascina os cientistas, principalmente devido à sua resiliência aos efeitos da radiação. Agora, uma nova investigação da Northwestern University está a ajudar a revelar como esta saudável bactéria pode suportar condições potencialmente mortais.
Bárbaros do Reino Bacteriano
Dada a sua resiliência, D. radiodurans ganhou o apelido de “Conan, a Bactéria”, uma homenagem ao famoso herói guerreiro sombrio de Robert E. Howard que lançou o gênero de ficção de espada e feitiçaria em artigos de revistas populares publicados na década de 1930.
Como o famoso personagem bárbaro de Howard, D. radiodurans tem uma capacidade única de superar os perigos que encontra, embora precisamente o que torna a bactéria tão forte tenha permanecido um mistério até agora.
De acordo com as descobertas de uma equipe da Northwestern University em colaboração com a Uniformed Services University (USU), a bactéria possui um complexo antioxidante único que combina manganês, fosfato e peptídeos específicos.
No entanto, revelar a chave para a resiliência da bactéria pode significar mais do que desvendar os segredos de um organismo simples e incomum. Os investigadores envolvidos na investigação acreditam que as suas descobertas podem apontar o caminho para novas tecnologias e tratamentos, que podem até incluir o desenvolvimento de vacinas baseadas em radiação.
Armado com antioxidantes
D. radiodurans demonstrou ser capaz de resistir à exposição a doses de radiação milhares de vezes mais potentes do que aquelas que matariam humanos. De acordo com a equipa da Northwestern, esta notável proteção natural resulta de um processo relativamente simples: metabolitos que se combinam com manganês, o que ajuda a produzir um complexo antioxidante surpreendentemente potente.
A descoberta destaca um avanço no nosso conhecimento da resiliência microbiana a nível molecular e inspirou a equipa a desenvolver um novo antioxidante sintético modelado a partir do notável sistema protector da bactéria bárbara.
Chamado de MDP, o antioxidante sintético da equipe combina íons manganês com fosfato e um pequeno peptídeo. Isto produz um complexo ternário – essencialmente um complexo de proteínas composto por três moléculas ligadas – que é muito mais eficaz no bloqueio dos danos causados pela radiação quando combinado do que quando os seus componentes individuais o enfrentam sozinhos.
“É este complexo ternário que faz do MDP um escudo extraordinário contra a radiação”, explicou Brian Hoffman da Northwestern, que colaborou com Michael Daly da USU. “Há muito que entendemos que o manganês e o fosfato formam um forte antioxidante, mas a adição do peptídeo aumenta exponencialmente o seu poder protetor.”
Hoffman, professor de biociências moleculares na Northwestern, e Daly, professor de patologia na USU e especialista em proteção planetária, estudam a bactéria há anos. Um antioxidante tão poderoso pode ter uma série de aplicações benéficas, incluindo a proteção dos astronautas contra a radiação cósmica prejudicial que encontrarão durante missões no espaço profundo.
Outras possibilidades incluem novas abordagens para tratamentos de emergência com radiação e o avanço da produção de vacinas com capacidades de inactivação por radiação. Fundamentalmente, as descobertas da equipe poderiam ajudar a redefinir estratégias que envolvem radioproteção na saúde, sistemas de defesa e exploração espacial.
Sobrevivendo em uma paisagem alienígena congelada
Estudos anteriores também revelaram que D. radiodurans, embora seja capaz de sobreviver até 25.000 greys de radiação em condições normais, pode suportar quase cinco vezes mais quando a bactéria é seca ou congelada. Isso é aproximadamente o equivalente a 28 mil vezes a quantidade de radiação que seria uma dose letal para os seres humanos.
Uma implicação intrigante de tais descobertas é que micróbios semelhantes, se existissem num estado dormente enquanto enterrados em Marte, poderiam potencialmente também resistir à exposição à radiação em tais ambientes.
“Esta nova visão molecular abre as portas para aplicações transformadoras”, observou Daly. “Desde a criação de proteção contra radiação avançada até ao desenvolvimento de vacinas de próxima geração, as possibilidades são verdadeiramente promissoras.”
No momento, Hoffman, Daly e seus colegas pretendem progredir na compreensão do complexo ternário do MDP e, eventualmente, desenvolver antioxidantes sintéticos semelhantes e ainda mais fortes à base de manganês que, como o vigoroso D. radiodurans, podem aumentar a sobrevivência de vários organismos no condições de espaço de outra forma inóspitas.
O estudo da equipe, “O complexo ternário de Mn2+o decapeptídeo sintético DP1 (DEHGTAVMLK) e o ortofosfato são um excelente antioxidante”, foi publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences em 12 de dezembro de 2024.
Micah Hanks é o editor-chefe e cofundador do The Debrief. Ele pode ser contatado por e-mail em micah@thedebrief.org. Acompanhe seu trabalho em micahhanks.com e em X: @MicahHanks.
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