STRALINGSBACTERIE BEWAART DNA IN APARTE COMPARTIMENTEN

De bacterie Deinococcus radiodurans, die bestand is tegen extreem veel radioactiviteit, dankt dat vermogen niet aan bijzondere DNA-reparatietechnieken, maar aan de stijfheid van zijn DNA-ringen en de opdeling van de cel in vier compartimenten, met ieder een compleet genoom. Deze onverwachte ontdekking is gedaan door Israëlische onderzoekers van het Weizmann-instituut in Rehovot (Science, 10 jan). Deinococcus kan doses radioactiviteit tot 15.000 gray overleven terwijl alle andere organismen bij 10 gray al het loodje leggen. Bij dergelijke doses ontstaan normaliter honderden DNA-breuken die dodelijk zijn als zij niet snel hersteld worden.

De bacterie, die rozerode kolonies vormt, werd in 1956 bij toeval ontdekt door Arthur W. Anderson. Hij zag tot zijn verbazing dat een blikje gehakt was bedorven, ondanks dat het tevoren was gesteriliseerd met een hoge dosis gammastraling. Nadat het complete genoom van de radiobacterie in 1999 werd opgehelderd, verwachtten veel onderzoekers dat zij in de genen van deze bacterie een uitgebreide machinerie voor DNA-reparatie zouden aantreffen. Maar de reparatie-enzymen die Deinococcus ter beschikking staan, zijn niet veel anders dan die van andere bacteriën. Er moest dus een andere verklaring bestaan voor de stralingsbestendigheid.

Radioactiviteit veroorzaakt dubbelstrengs breuken in het DNA, die zeer gevaarlijk zijn voor een organisme omdat het risico groot is dat de stukken DNA op de verkeerde manier aan elkaar worden geplakt. Daardoor raakt de cel ernstig verstoord. De meeste cellen, inclusief menselijke cellen, kunnen slechts drie tot vijf van zulke DNA-breuken tegelijkertijd repareren. Deinococcus kan er wel meer dan 200 aan. De Israëli's vonden de verklaring met de elektronenmicroscoop: het DNA van Deinococcus is in stijve ringen georganiseerd, terwijl bij andere organismen het DNA veel flexibeler is. Volgens de onderzoekers houdt de stijve structuur de losse fragmenten op hun plaats, zodat de kans kleiner is dat zij in verkeerde volgorde aan elkaar worden geplakt.

En Deinococcus heeft nòg een bijzondere troef tegen het stralingsgeweld. De bacterie is verdeeld in vier compartimenten, waarin hij in elk compartiment een kopie van zijn genoom bewaard. Maximaal twee van die kopiën zijn actief om de cellualire functies te vervullen, de andere kopiën blijven stijf opgerold in de ringstructuur. Na blootstelling aan straling duurt het anderhalf uur en dan migreert het DNA uit het ene compartiment naar het andere. Volgens de onderzoekers kunnen beide genomen zo dienen als elkaars `template' om de DNA-schade met behulp van het gewone mismatch-reparatiesysteem te herstellen.