No todos los superhéroes llevan capa. El microbio Deinococcus radiodurans, capaz de soportar el frío extremo, el ácido y la deshidratación, soporta dosis de radiación que matarían a un ser humano decenas de miles de veces, lo que le ha valido el apodo de “Conan la bacteria” en honor al valiente personaje de la fantasía pulp. El secreto de la fuerza del micro-Conan reside en una variedad de antioxidantes muy potentes que eliminan el desorden de los radicales de oxígeno antes de que puedan dañar las proteínas fundamentales para el proceso de reparación de la célula.
Para comprender mejor cómo estas sustancias confieren protección, investigadores de la Universidad Northwestern y la Universidad de Servicios Uniformados (USU) en los EE. UU. emprendieron un estudio detallado de la química en funcionamiento. Sus hallazgos desafían las suposiciones anteriores sobre cómo esta brutal bacteria maneja las ráfagas de radiación con el estoicismo inquebrantable de su homónimo guerrero.
La radiación causa daño al sobrecargar los enlaces de nuestra maquinaria biológica, lo que hace que se desmorone. En previsión de esto, la mayoría de los seres vivos tienen mecanismos de reparación eficientes que entran en acción para deshacer el daño en los sistemas más críticos, como el material genético.
Bombardeadas con suficiente energía ionizante o simplemente estresadas por procesos como la desecación, las células se llenarán rápidamente con una forma tóxica de molécula de oxígeno liberada por la carnicería química y otros procesos metabólicos. Si no se soluciona rápidamente, estos “radicales superóxido” acabarán rápidamente con cualquier mecanismo de reparación y permitirán que el daño aumente.
Al igual que muchos organismos, D. radiodurans ha desarrollado una póliza de seguro contra este daño por oxígeno en forma de una mezcla de antioxidantes. Algunos se basan en el elemento manganeso, que cuando se combina con una variedad de otros materiales, como el fosfato, alivia el estrés del oxígeno descontrolado con una eficiencia notable. Estudios anteriores han identificado un péptido aumentado con manganeso y fosfato llamado MDP como otro componente potencial en este escudo protector, lo que ha llevado al diseño de nuevos compuestos que preservan las formas de las proteínas de antígenos característicos en vacunas que requieren esterilización por radiación gamma.
Aunque el MDP de D. radiodurans claramente hace maravillas para el microbio y para los desarrolladores de vacunas, la fuerza comparativa de su heroica obra se basa en algunas suposiciones. Para probarlas, el químico de Northwestern Brian Hoffman y el patólogo de la USU Michael Daly dirigieron a un equipo de científicos para medir la actividad de los componentes del MDP, probando cuán fuertemente se une cada uno en su lugar en presencia de otras piezas del rompecabezas y cómo los materiales se acumulan en el cuerpo del microbio para hacer frente al daño. Demostraron que la estructura de triple combinación de manganeso, fosfato y péptido supera con creces a cualquier par de los otros.
“Hace mucho que sabemos que los iones de manganeso y el fosfato juntos forman un poderoso antioxidante, pero descubrir y comprender la potencia ‘mágica’ proporcionada por la adición del tercer componente es un gran avance”, dice Hoffman.
“Este estudio ha proporcionado la clave para comprender por qué esta combinación es un radioprotector tan poderoso y prometedor”.
En un estudio publicado en 2022, Hoffman y Daly descubrieron que las muestras desecadas y congeladas de D. radiodurans podrían revivir después de absorber 140.000 grays de radiación. En comparación, solo se necesitarían un pequeño puñado de grays para llevar a la mayoría de los humanos a la tumba. Las investigaciones futuras podrían descubrir que los materiales a base de manganeso se pueden modificar aún más para otorgarnos el poder de Conan, o simplemente se pueden usar en otras aplicaciones que conserven alimentos o medicamentos para soportar las tensiones de un viaje a Marte y más allá.
“Esta nueva comprensión del MDP podría conducir al desarrollo de antioxidantes a base de manganeso aún más potentes para aplicaciones en el cuidado de la salud, la industria, la defensa y la exploración espacial”, dice Daly.
Esta investigación se publica en PNAS.
Fuente: Science Alert.