Bakteria Ekstremofil Mampu Bertahan Radiasi 28,000 Kali Ganda Manusia – Kajian Mendedahkan Mekanisme Perlindungan DNA

Bakteria Ekstremofil Mampu Bertahan Radiasi 28,000 Kali Ganda Manusia – Kajian Mendedahkan Mekanisme Perlindungan DNA. Deinococcus radiodurans, bakteria yang digelar 'Conan the Bacterium', mampu bertahan dalam radiasi mengion 28,000 kali ganda lebih tinggi daripada dos maut manusia. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Communications mendedahkan mekanisme unik perlindungan DNA melalui protein DdrB dan sistem penggabungan semula yang sangat cekap. Penemuan ini membuka potensi besar dalam bidang bioteknologi, perubatan angkasa lepas, dan pemulihan sisa nuklear.. Pengenalan: Bakteria yang Mencabar Had Kehidupan Apabila bercakap tentang makhluk yang paling tahan lasak di Bumi, ramai yang akan menyebut tardigrade atau hidra. Namun, terdapat satu bakteria yang jauh lebih ekstrem dalam menentang radiasi: Deinococcus radiodurans . Ditemui pada tahun 1956 dalam daging tin yang disinari gamma, bakteria ini mampu bertahan dalam dos radiasi mengion setinggi 15,000 gray Gy , berbanding dos maut manusia yang hanya sekitar 5 Gy. Kajian terbaharu yang diterbitkan dalam Nature Communications pada tahun 2023 oleh penyelidik dari University of Oxford dan Institut Pasteur mendedahkan mekanisme molekul yang membolehkan bakteria ini membaiki DNAnya yang hancur berkecai dalam masa beberapa jam sahaja. Mekanisme Perlindungan DNA: Protein DdrB dan Sistem Penggabungan Semula Apabila terdedah kepada radiasi, DNA D. radiodurans akan terputus menjadi ratusan serpihan kecil. Manusia dan kebanyakan organisma lain akan mati kerana ketidakupayaan membaiki kerosakan tersebut. Namun, bakteria ini memiliki protein khas bernama DdrB DNA damage response B yang bertindak sebagai 'gam' molekul. Kajian menggunakan mikroskopi krio-elektron cryo-EM menunjukkan bahawa DdrB membentuk struktur seperti cincin yang mengikat hujung-hujung DNA yang terputus, menghalangnya daripada terurai lebih lanjut. Seterusnya, enzim RecA dan sistem penggabungan semula homolog homologous recombination akan menyusun semula serpihan DNA dengan ketepatan tinggi, menggunakan salinan genom yang berbilang bakteria ini memiliki 4-10 salinan kromosom dalam satu sel . Proses ini membolehkan DNA asal dipulihkan dalam masa 12 hingga 24 jam tanpa mutasi yang membawa maut. Kajian Terbaharu: Peranan Poliploidi dan Metabolisme Unik Penyelidik dari University of Oxford, diketuai oleh Dr. Sarah Johnson, mendapati bahawa D. radiodurans bukan sahaja memiliki pelbagai salinan genom, tetapi juga mengaktifkan laluan metabolisme khas yang menghasilkan antioksidan seperti karotenoid dan mangan-peptida kompleks. Antioksidan ini meneutralkan radikal bebas yang dihasilkan oleh radiasi, melindungi protein dan membran sel. Kajian yang diterbitkan dalam Science Advances pada tahun 2024 menunjukkan bahawa kepekatan mangan dalam sitoplasma bakteria ini adalah 100 kali ganda lebih tinggi daripada bakteria biasa, membentuk kompleks yang bertindak sebagai 'perisai' terhadap oksidatif. Gabungan perlindungan antioksidan dan sistem pembaikan DNA yang cekap menjadikan D. radiodurans hampir tidak boleh dimusnahkan oleh radiasi. Implikasi dalam Bioteknologi dan Perubatan Angkasa Lepas Penemuan ini mempunyai implikasi yang sangat luas. Dalam bidang bioteknologi, enzim DdrB dan RecA boleh digunakan untuk membaiki DNA yang rosak dalam sel manusia, berpotensi merawat penyakit yang disebabkan oleh kerosakan DNA seperti kanser. Dalam perubatan angkasa lepas, angkasawan yang terdedah kepada radiasi kosmik semasa misi ke Marikh boleh mendapat manfaat daripada terapi gen yang meniru mekanisme D. radiodurans . Malah, NASA telah mula mengkaji kemungkinan menggunakan bakteria ini sebagai 'bio-reaktor' untuk menghasilkan ubat-ubatan di angkasa. Selain itu, D. radiodurans juga digunakan dalam pemulihan sisa nuklear kerana ia mampu mengurai logam berat dan menstabilkan isotop radioaktif. Cabaran dan Kontroversi: Adakah Bakteria Ini Benar-benar 'Abadi'? Walaupun D. radiodurans sangat tahan radiasi, ia tidak kebal sepenuhnya. Kajian menunjukkan bahawa pada dos melebihi 20,000 Gy, bakteria ini mula menunjukkan penurunan kadar kemandirian. Selain itu, mekanisme pembaikan DNA yang sangat cekap ini memerlukan tenaga yang besar, menjadikan bakteria ini lambat membiak dalam keadaan normal. Sesetengah penyelidik juga mempersoalkan sama ada mekanisme ini boleh diaplikasikan pada organisma multisel seperti manusia tanpa menyebabkan kesan sampingan seperti kanser. Walau bagaimanapun, penemuan ini tetap mengejutkan kerana ia menunjukkan bahawa kehidupan boleh wujud dalam persekitaran yang dianggap mustahil, seperti di dalam reaktor nuklear atau di angkasa lepas. Kesimpulan: Sempadan Baharu dalam Biologi Ekstremofil Deinococcus radiodurans terus menjadi subjek kajian yang menarik kerana ia mencabar pemahaman kita tentang had kehidupan. Dengan setiap penemuan baharu, kita semakin hampir untuk memahami bagaimana kehidupan boleh bertahan dalam keadaan paling ekstrem di alam semesta. Kajian ini bukan sahaja memperluas pengetahuan asas dalam biologi molekul, tetapi juga membuka pintu kepada aplikasi revolusioner dalam perubatan, teknologi angkasa, dan pemulihan alam sekitar. Bakteria kecil ini membuktikan bahawa di sebalik setiap sudut Bumi, masih ada rahsia yang menunggu untuk disingkap.