Seitdem das Bakterium Deinococcus radiodurans vor etwa 50 Jahren in einem Stück bestrahltem Fleisch entdeckt wurde, versuchen Wissenschaftler herauszufinden, was diese “Superbakterie” so strahlenresistent macht. US-Forscher vermuten jetzt aufgrund ihrer Experimente, dass eine hohe Mangan-Konzentration der Bakterie dabei hilft, ihr durch die Strahlung geschädigtes Erbgut zu reparieren. Das berichtet der Online-Dienst des Fachmagazins Nature.
Hohe Strahlendosen zerstören chemische Bindungen im DNA-Molekül, dem Träger der Erbinformation. Es ist seit längerem bekannt, dass D. radiodurans dazu in der Lage ist, die in Stücke gebrochene DNA wieder fehlerfrei zusammenzusetzen. Unter anderem war vermutet worden, dass die ungewöhnliche, dicht gepackte Ringstruktur des DNA-Moleküls von D. radiodurans dafür sorgt, dass die abgebrochenen DNA-Stücke an ihrem Platz bleiben und deshalb vom Reparaturmechanismus des Bakteriums wieder zusammengesetzt werden können.
Michael Daly von der Uniformed Services University of the Health Sciences in Bethesda und seine Kollegen konnten jedoch zeigen, dass Bakterien, die diese Ringstruktur in der DNA nicht aufweisen, genauso widerstandsfähig sind. Einen Unterschied fanden sie jedoch in der Mangan-Konzentration: Die widerstandsfähigsten Bakterien hatten relativ viel Mangan gespeichert und wiesen gleichzeitig eine niedrige Eisen-Konzentration auf.
Die Forscher vermuten, dass Mangan dabei hilft, schädliche Moleküle wie beispielsweise freie Radikale zu beseitigen. Das Bakterium müsste dann nicht gleichzeitig zwei Probleme lösen und könnte seine Ressourcen auf die Reparatur der DNA konzentrieren. Um ihre Theorie zu testen, wollen Daly und Kollegen jetzt Stämme des Bakteriums Escherichia coli mit Mangan anreichern und testen, ob sie dadurch strahlenresistenter werden.
Sollte sich ihre Theorie bestätigen, dann könnte die Entdeckung zukünftig dabei helfen, die Strahlentherapie für Krebspatienten zu verbessern. Dazu müsste ein Medikament entwickelt werden, das die Mangan-Konzentration ausschließlich in gesunden Zellen erhöht. Die schädliche Strahlung würde die gesunden Zellen dann weitgehend verschonen und nur die Krebszellen schädigen.
Eine Vorveröffentlichung der Arbeit von Daly und Kollegen ist am 30. September im Scienceexpress (10.1126/science.1103185) des Fachmagazins Science erschienen.
Axel Tillemans
