Esihistorialliset proteiinit, jotka on herätetty henkiin, paljastavat äärimmäisen vastustuskyvyn radioaktiivisuudelle 🌋

Tutkijat ovat onnistuneet herättämään henkiin 500 miljoonaa vuotta vanhoja proteiineja ja osoittamaan, että ne pystyvät kestämään korkeita lämpötiloja ja erittäin suuria säteilyannoksia.

Entsyymit varmistavat kemialliset reaktiot, jotka tuottavat energiaa ja muuntavat erilaisia komponentteja solujen aineenvaihdunnan aikana. Miten niiden ominaisuudet ovat kehittyneet evoluution aikana, on keskeinen kysymys. Itse asiassa niiden nykyinen toiminta on tulosta evolutiivisista vaiheista, jotka ovat tapahtuneet hyvin pitkien aikojen kuluessa.


Yhteistyöprojektin puitteissa Irig/IBS:n tutkijat ovat luonnehtineet erittäin vanhoja entsyymejä, niin sanottuja ekstremofiilejä (jotka pystyvät toimimaan äärimmäisissä lämpötila- ja paineolosuhteissa,...), käyttäen paleoentsymologian lähestymistapaa, joka auttaa ymmärtämään, miten nykyiset entsyymit ovat kehittyneet.

Jotkut mikro-organismit, kuten metaania tuottavat arkeonit (yksisoluiset prokaryoottiset mikro-organismit, jotka tuottavat metaania), ovat kolonisoineet monia ympäristöjä, joissa vallitsee hyvin erilaisia lämpötilaolosuhteita. Esimerkiksi kasvulämpötila on noin 100 °C syvistä hydrotermisistä lähteistä eristetyille lajeille. Niiden entsyymit ovat siis sopeutuneet toimimaan näissä olosuhteissa.

Käyttämällä malaatin dehydrogenaasia, joka on aineenvaihdunnassa mukana oleva entsyymi, ja hyödyntämällä aikaisemmin kuvattua biokemiallista evoluutiolähestymistapaa yhdistettynä biofyysiseen lähestymistapaan, joka on jo osoittautunut toimivaksi, on ollut mahdollista tunnistaa mutaatiot, jotka ovat vastuussa tämän entsyymin sopeutumisesta eri nykyaikaisten entsyymilinjojen sisällä muotoon, joka pystyy kestämään säteilyolosuhteita ja lämpötiloja, joita pidetään äärimmäisen haitallisina. Aikaisemmin säteilykestävyyden kyky oli havaittu vain tietyillä soluilla, erityisesti DNA:n suojaus-/korjausmekanismien kautta.

Ensimmäistä kertaa Irig/IBS:n tutkijat osoittavat, että on olemassa suotuisa kyky kestää säteilyä ja että tämä proteiinipitoisuus on hyvin vanha.

Entsyymin lämpötilan vakauden ja sen kyvyn kestää voimakasta säteilystressiä välinen yhteys avaa uusia näkymiä vanhojen solujen esiintymisolosuhteiden tutkimiseen maapallolla, joka oli säteilyltään nykyistä radioaktiivisempi, tai muilla planeetoilla. Tämä tutkimus edistää myös parempaa ymmärrystä hyödyllisten entsyymien rationaalisen suunnittelun prosessista, joka liittyy radioaktiivisten alueiden puhdistamiseen.