耐輻射奇菌的抗輻射秘密大揭曉

有一種名為「耐輻射奇球菌（Deinococcus radiodurans ）」的耐輻射細菌，它所能承受的輻射劑量，比足以致人於死的劑量高出數千倍。其耐輻射的秘密在於，體內有一組簡單的代謝物，它們與錳結合形成強力抗氧化劑。如今，美國西北大學的布萊恩·霍夫曼教授及其同事，已發現了這種抗氧化劑的作用機制。

耐輻射奇球菌首次發現於1956年，是已知最耐輻射的生物之一。

它是在一項旨在確定能否用高劑量伽馬射線對罐頭食品進行滅菌的實驗中被分離出來的。

在一項新研究中，霍夫曼教授及其共同作者，對一種受耐輻射奇球菌的韌性啟發而合成的設計型抗氧化劑MDP進行了特性分析。

他們發現，MDP的成分——錳離子、磷酸鹽和一種小肽，會形成一種三元複合物。比起錳單獨與其他任何一種成分結合，這種三元複合物作為防輻射損傷的保護劑，效果強大得多。

這一發現最終可能催生專為人類需求量身定製的新型合成抗氧化劑。

其應用領域包括，在深空任務中保護太空人免受強烈宇宙輻射、為輻射緊急事件做準備，以及生產輻射滅活疫苗等。

霍夫曼教授表示：「正是這種三元複合物，成為了MDP抵禦輻射影響的超強盾牌。」

「長久以來，我們都知道錳離子和磷酸鹽共同作用能形成強力抗氧化劑，但發現並理解第三種成分加入後所帶來的『神奇』效力，這是一項重大突破。」

「這項研究為理解為何這種組合是如此強大且具前景的輻射防護劑，提供了關鍵線索。」

在早期研究中，研究人員發現耐輻射奇球菌能承受25000戈瑞（X射線和伽馬射線的單位）的輻射。

但在2022年的一項研究中，霍夫曼教授及其團隊發現，這種細菌在乾燥和冷凍狀態下，能承受高達140000戈瑞的輻射，此劑量是足以致人死亡劑量的28000倍。

因此，如果火星上埋有處於休眠、冷凍狀態的微生物，它們很有可能經受住了銀河宇宙輻射和太陽質子的衝擊，存活至今。

在努力理解這種微生物耐輻射機制的基礎上，研究人員對一種名為DP1的設計十肽展開了研究。

DP1與磷酸鹽和錳結合後，會形成自由基清除劑MDP，它能成功保護細胞和蛋白質免受輻射損傷。

美國軍事大學的邁克爾·戴利教授稱：「對MDP的這一新認識，可能會促使開發出更強效的基於錳的抗氧化劑，應用於醫療保健、工業、國防和太空探索等領域。」

相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》上。

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郝洋等人，2024年。錳離子、合成十肽DP1（DEHGTAVMLK）和正磷酸鹽的三元複合物是一種超強抗氧化劑。《美國國家科學院院刊》121捲（第51期）：e2417389121；doi: 10.1073/pnas.2417389121