Este micróbio come radiação no café da manhã. Agora sabemos seu segredo.

Nem todos os super-heróis usam capas. Capaz de lidar com frio extremo, ácido e desidratação, o micróbio Deinococcus radiodurans suporta doses de radiação que matariam um ser humano dezenas de milhares de vezes, ganhando o apelido de “Conan a Bactéria” em homenagem ao valente personagem de fantasia pulp.

O segredo da força do micro-Conan está em uma variedade de antioxidantes altamente potentes que limpam a bagunça dos radicais de oxigênio antes que eles possam danificar proteínas críticas para o processo de reparo celular.

Para entender melhor como essas substâncias conferem proteção, pesquisadores da Northwestern University e da Uniformed Services University (USU) nos EUA realizaram um estudo detalhado da química em ação.

Suas descobertas desafiam suposições anteriores sobre como esse bruto de uma bactéria lida com explosões de radiação com o estoicismo inabalável de seu homônimo guerreiro.

Uma micrografia eletrônica de transmissão mostra Deinococcus radiodurans, uma bactéria resistente a níveis extremos de radiação ionizante e à dessecação. (Cortesia do Pacific Northwest National Laboratory/Flickr/CC BY-NC-SA 2.0)

A radiação causa danos sobrecarregando as ligações em nossa maquinaria biológica, fazendo-a se desfazer. Em antecipação a isso, a maioria dos seres vivos possui mecanismos de reparo eficientes que entram em ação para desfazer o dano nos sistemas mais críticos, como nos materiais genéticos.

Bombardeadas com energia ionizante suficiente ou simplesmente estressadas por processos como a dessecação, as células se enchem rapidamente de uma forma tóxica da molécula de oxigênio liberada pela carnificina química e outros processos metabólicos. Se não for cuidado rapidamente, esses “radicais superóxido” farão pouco caso de qualquer mecanismo de reparo e permitirão que o dano aumente.

Como muitos organismos, D. radiodurans desenvolveu uma apólice de seguro contra tais danos causados ​​pelo oxigênio na forma de uma mistura de antioxidantes. Alguns são baseados no elemento manganês, que, quando emparelhado com uma variedade de outros materiais – como o fosfato – alivia o estresse do oxigênio galopante com uma eficiência notável.

Estudos anteriores identificaram um peptídeo aumentado com manganês e fosfato chamado MDP como outro componente potencial nesse escudo protetor, o que levou ao desenvolvimento de novos compostos que preservam as formas de proteínas de antígenos de assinatura em vacinas que requerem esterilização por radiação gama.

Estrutura do peptídeo em MDP, com pontos onde íons de manganês se ligam. (Hoffman et al., PNAS, 2024)

Embora o MDP de D. radiodurans claramente faça maravilhas para o micróbio e para os desenvolvedores de vacinas, a força comparativa de sua façanha heróica é baseada em algumas suposições.

Para testar isso, o químico da Northwestern, Brian Hoffman, e o patologista da USU, Michael Daly, lideraram uma equipe de cientistas na medição da atividade dos componentes do MDP, testando a força com que cada um se liga na presença de outras peças do quebra-cabeça e como os materiais se acumulam no corpo do micróbio para lidar com danos.

Eles demonstraram que a estrutura de combinação tripla de manganês, fosfato e peptídeo supera em muito qualquer par dos outros.

“Sabemos há muito tempo que os íons de manganês e o fosfato juntos formam um forte antioxidante, mas descobrir e entender a ‘mágica’ potência proporcionada pela adição do terceiro componente é um avanço”, diz Hoffman.

“Este estudo forneceu a chave para entender por que essa combinação é tão poderosa – e promissora – radioprotetor.”

Em um estudo publicado em 2022, Hoffman e Daly descobriram que amostras desidratadas e congeladas de D. radiodurans poderiam ser revividas após absorver 140.000 grays de radiação. Em comparação, bastariam apenas um punhado de grays para levar a maioria dos humanos à morte.

Pesquisas futuras podem descobrir que materiais à base de manganês podem ser ajustados ainda mais para nos conceder a força de Conan, ou simplesmente usados ​​em outras aplicações que preservam alimentos ou medicamentos para resistir às tensões de uma jornada a Marte e além.

“Este novo entendimento do MDP pode levar ao desenvolvimento de antioxidantes à base de manganês ainda mais potentes para aplicações em saúde, indústria, defesa e exploração espacial”, diz Daly.