Hoppa till innehållet
Hem

Deinococcus radiodurans — extremt strålningsresistent bakterie

Översikt av Deinococcus radiodurans: egenskaper, mekanismer bakom dess extremt höga strålnings- och uttorkningsresistens, historia, tillämpningar och relevanta forskningsrön.

Författare: Skapad: Uppdaterad:

Översikt

Deinococcus radiodurans är en icke-rörlig, ofta rödaktigt pigmenterad bakterie som tillhör släktet Deinococcus. Den beskrevs första gången 1956 efter att ha upptäckts som en kontaminant i bestrålat konserverat kött. Arten är känd för sin exceptionella förmåga att överleva höga nivåer av joniserande strålning och andra extrema påfrestningar som uttorkning och svält.

Bildgalleri

1 Bild
File:Deinococcus_radiodurans.jpg
simple.wikipedia.org · Public domain

Egenskaper och cellstruktur

Microskopiskt bildar D. radiodurans ofta tetrader (grupper om fyra celler) och uppvisar egenskaper som tidigare förknippats med grampositiva bakterier. Den har ett robust cellmembran och ett pigment som kan ge en röd eller rosa ton. Genomet uppvisar redundans i form av flera kopior i varje cell, vilket bidrar till att reparera skador efter omfattande DNA-fragmentering.

Överlevnads- och reparationsmekanismer

Arten kombinerar flera mekanismer för att tåla skador: mycket effektiva system för DNA-reparation, proteinskyddande processer och antioxidantmekanismer. Forskning visar att vissa enzym och proteiner, bland dem ett protein liknande RecD hos E. coli, spelar viktiga roller i rekombination och återuppbyggnad av genomet efter dubbelsträngsbrott. Även system för tioredoxin/tioredoxinreduktas bidrar i cellens svar på DNA-skador och oxidativ stress.

Studier pekar också på att metalljonbalansen i cellen, särskilt mangan jämfört med järn, kan skydda proteiner från oxidativ skada under bestrålning. Dessa skyddande mekanismer gör att D. radiodurans kan återskapa ett i princip sönderfragmenterat genom och återuppta normal cellfunktion när skadliga förhållanden avtar.

Resistens mot stress

Förutom hög tolerans mot ioniserande strålning klarar D. radiodurans också extrem uttorkning (desiccation) och långvarig näringsbrist bättre än många andra bakterier. Förmågan att överleva under sådana förhållanden gör arten intressant för forskning om livets gränser, astrobiologi och överlevnad i extrema miljöer.

Användning och forskning

De egenskaper som gör D. radiodurans unik har lett till flera möjliga tillämpningar: bioremediering av radioaktivt förorenade miljöer, modellorganism för studier av DNA-reparation och källspridning inom syntetisk biologi. Forskare har också studerat om nyckelproteiner från D. radiodurans kan överföras till andra bakterier för att öka deras motståndskraft. Ett exempel är försök att uttrycka ett Mn-SOD-relaterat protein i E. coli för att undersöka möjligheten att förbättra oxidativt skydd och strålningsresistens.

Historia och taxonomi

Upptäckten i mitten av 1900-talet av en bakterie som överlevde bestrålning i konserverad mat väckte snabbt intresse. Släktnamnet Deinococcus betyder ungefär "skräck- eller underlig kokus" och artnamnet radiodurans syftar på dess förmåga att tåla (durans) strålning (radio-). Arten har använts som modell i molekylärbiologisk forskning för att kartlägga och förstå avancerade reparationssystem.

Väsentliga distinktioner och fakta

  • Bekant som en av de mest strålningsresistenta organismerna som studerats.
  • Icke-patogen i normala laboratorieförhållanden, men hanteras ändå i kontrollerade miljöer vid forskning.
  • Intressant för både grundforskning och potentiella praktiska tillämpningar inom miljörengöring och bioteknik.

Källor och vidare läsning

För den som vill fördjupa sig rekommenderas att kombinera översiktsartiklar med primärlitteratur om mekanismer för proteinskydd, metalljoners roll i oxidativt skydd och experimentella studier av genöverföring mellan arter.

Släkte

Släktet Deinococcus har 47 arter som har dessa egenskaper gemensamt. D. radiodurans är den som upptäcktes först och som de flesta experimenten har gjorts på. Alla medlemmar av släktet är strålningsresistenta.

Frågor och svar

F: Vad är Deinococcus radiodurans?

S: Deinococcus radiodurans är en grampositiv, icke rörlig, rödpigmenterad bakterie som ursprungligen identifierades som en förorening av bestrålat kött på burk 1956.

F: Vilka system har Deinococcus radiodurans och vad kan den återhämta sig från?

S: Deinococcus radiodurans har system för reparation av DNA, export av DNA-skador och genetisk redundans. Den kan återhämta sig från uttorkning (förlust av vatten) och svält.

F: Hur tolerant är Deinococcus radiodurans mot strålning?

S: Deinococcus radiodurans har en mycket hög tolerans mot strålningsformer som gammastrålning, och den är känd som den mest radioaktivt resistenta organismen.

F: Vad är thioredoxinreduktas?

S: Thioredoxinreduktas är ett enzym som finns i cellernas svar på dubbelsträngade DNA-brott.

F: Vad är det RecD-liknande proteinet i D. radiodurans och vad tyder det på?

S: D. radiodurans har en gensekvens som kodar för ett protein som är mycket likt RecD-enzymet som finns i E. coli. Detta viktiga fynd tyder på att detta RecD-liknande protein i D. radiodurans är en viktig del av det reparationssystem som den använder.

Fråga: Är det möjligt att göra andra bakterier lika strålningsresistenta som D. radiodurans?

S: Det kan vara möjligt att göra andra bakterier lika strålningsresistenta som D. radiodurans genom att ändra deras genetik.

Fråga: Vad är den verkliga utmaningen när det gäller att infoga ett expressivt rekombinant Mn-SOD-protein från D. radiodurans i E.coli BL21?

S: Den verkliga utmaningen med att infoga ett expressivt rekombinant Mn-SOD-protein från D. radiodurans i E. coli BL21 är att göra proteinet självbärande i den nya arten.

Relaterade artiklar

Författare

AlegsaOnline.com Deinococcus radiodurans — extremt strålningsresistent bakterie

URL: https://sv.alegsaonline.com/art/26320

Dela

Källor