2024, Número 2
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Rev Educ Bioquimica 2024; 43 (2)
Resistencia a radiación: aspectos básicos y aplicaciones
Alcántara DD, Serment GJ, Serment GS
Idioma: Español
Referencias bibliográficas: 37
Paginas: 96-107
Archivo PDF: 737.45 Kb.
FRAGMENTO
La radio resistencia se define como la tolerancia extrema a radiación
desarrollada en algunos organismos de manera natural o artificial. La
presencia de este fenotipo en la naturaleza es difícil de explicar ya que
actualmente los niveles de radiación ambiental no son lo suficientemente
elevados como para ejercer una presión selectiva que favorezca su
desarrollo. Actualmente existen dos hipótesis alternativas para explicar el
origen de esta elevada resistencia a radiación: la Hipótesis de la Adaptación
a la Desecación, que supone que la radio resistencia es un efecto colateral
de la adaptación de esos organismos a la aridez extrema en su hábitat
natural; y la Hipótesis de la Adaptación a la Radiación que dice que los
organismos resistentes a radiación efectivamente estuvieron expuestos en
alguna época de la historia geológica a altos niveles de radiación natural.
Ambas hipótesis podrían ser aplicadas a diferentes organismos resistentes
a radiación. Este fenotipo también ha sido desarrollado artificialmente en
el laboratorio y en esas poblaciones se ha visto que a diferencia de la radio
resistencia natural, cuyo mecanismo principal es a través de la protección
de las proteínas contra la oxidación, un aspecto clave de este proceso son
los mecanismos moleculares de reparación de los daños en el DNA. El
Sistema SOS (señal internacional de auxilio:
Save our Souls), presente en
varios microorganismos, se induce como una respuesta temporal cuando se
daña el DNA; durante esta respuesta no solo aumenta la capacidad de las
células para reparar dicha molécula, sino que también aumenta la inducción
de mutaciones genéticas que pueden conducir a una mayor resistencia a
radiación. Este sistema se denominó así porque se consideró que era la
última opción de la célula para sobrevivir.
REFERENCIAS (EN ESTE ARTÍCULO)
Nisbet EG, Sleep NH. The habitat and natureof early life. Nature. 2021; 22:1083-91. doi:10.1038/35059210. PMID: 11234022.
Ben-Amotz A, Avron M. Dunaliella bardawilcan survive especially high irradiance levelsby the accumulation of beta-carotene. TrendsBiotechnol. 1990; 8:121–126.
Leaper S, Resnick MA, Holliday R. Repair ofdouble-strand breaks and lethal damage inDNA of Ustilago maydis. Genet Res. 1980;35:291–307.
Horikawa DD. Radiation tolerance in thetardigrade Milnesium tardigradum. Int JRadiat Biol. 2006; 82:843–848.
Gladyshev E, Meselson M. Extreme resistanceof bdelloid rotifers to ionizing radiation. ProcNatl Acad Sci USA. 2008; 105:5139–5144.
Anderson AW, Hordan HD, Cain RF, ParrishG, Duggan D. Studies on a radio-resistantMicrococcus. I. Isolation, morphology,cultural characteristics and resistance togamma radiation. Food Technol. 1956;10:575-578.
Sources and effects of ionizing radiationUnited Nations Scientific Committee on theEffects of Atomic Radiation UNSCEAR,Report to the General Assembly withScientific Annexes 2010. 16-02682. UnitedNations. New York.
Ionizing radiation: sources and biologicaleffects. United Nations Scientific Committeeon the Effects of Atomic Radiation. Report tothe General Assembly, with annexes. 1982Highest natural background radiation.
Mattimore V, Battista JR. (1996)Radioresistance of Deinococcus radiodurans:functions necessary to survive ionizingradiation are also necessary to surviveprolonged desiccation. J Bacteriol. 1996; 178:633-637.
Sghaier H, Narumi I, Satoh K, Ohba H,Mitomo H. Problems with the currentdeinococcal hipothesis: an alternative theory.Theory Biosci. 2007; 126: 43-45.
Kimura H, Asada R, Masta A, Naganuma T.Distribution of microorganisms in thesubsurface of the manus basin hydrothermalvent field in Papua New Guinea. Appl andEnviron Microbiol. 2003; 69: 644–648, doi:10.1128/AEM.69.1.644–648.2003.
Pavlov AK, Kalinin VL, Konstantinov AN,Shelegedin VN, Pavlov AA. Was earth everinfected by martian biota? Clues fromradioresistant bacteria. Astrobiol. 2006;6:911-918.
Bresler SE, Verbenko VN, Kalinin VL.Escherichia coli K-12 mutants with increasedresistance to ionizing radiation. I. Isolationand study of cross resistance to differentagents. Genetika. 1980; 16:1753-1763.
Kalinin VL, Petrov VN, Petrova TM. I.Isolation and characteristics of radioresistantBacillus subtilis and Bacillus turingiensismutants. Radiobiologiia. 1981; 21: 676-682.
Davies R, Sinskey AJ. Radiation resistantmutants of Salmonella typhimurium LT-2:development and characterization. J Bacteriol.1973; 113:133-144.
Byrne RT, Klingele AJ, Cabot EL, SchackwitzWL, Martin JA, Martin J, Wang Z., Wood EA,Pennacchio C, Pennacchio LA, Perna NT,Battista JR, Cox MM. Evolution of extremeresistance to ionizing radiation via geneticadaptation of DNA repair. eLife. 2013; 3:e01322. DOI: 10.7554/eLife.01322.
Alcántara-Diaz D, Breña-Valle M, Serment-Guerrero J. Divergent adaptation ofEscherichia coli to cyclic ultravioletexposures. Mutagenesis. 2004; 19:349-354.https://doi.org/:10.1093/mutage/geh039.
Goldman RP, Travisano M. Experimentalevolution of ultraviolet radiation resistance inEscherichia coli. Evolution. 2011; 65:3486-98.doi: 10.1111/j.1558-5646.2011.01438.
Alcántara-Díaz D. Mecanismos de resistenciaa radiación en Escherichia coli. V.-Resistencia a radiacion gamma de cepasresistentes a luz ultravioleta obtenidas porirradiación cíclica. Informe TécnicoCientífico, enero de 2006. Direccion DeInvestigacion Cientifica, Gerencia DeCiencias Basicas, Departamento De Biologia,Instituto Nacional de InvestigacionesNucleares, México.
Alcántara-Díaz D, Serment-Guerrero J.Mutations in radA are responsible of theacquired radio-resistance in an Escherichiacoli strain. Rev. Int. Contam. Ambien. 2021;37; 455-462.
Bruckbauer ST, Trimarco JD, Martin J,Bushnell B, Senn KA, Schackwitz W, LipzenA, Blow M, Wood EA, Culberson WS,Pennacchio C, Cox MM. ExperimentalEvolution of Extreme Resistance to IonizingRadiation in Escherichia coli after 50 Cyclesof Selection. J Bacteriol. 2019; 201:1-24.
Morales-Ramirez P, Cruz-Vallejo V,Vallarino-Kelly, T., Rodríguez-Reyes R,Gonzalez-Beltran F. Induction and assesmentof persistent radioresistance in murineleucocytes in vivo. Biochem. Biophys Rep.2022; 31: 1-6.
Slade D, Radman M (2011) Oxidative StressResistance in Deinococcus radiodurans.Microbiol and Mol Biol Rev. 2011; 75: 133–191.
Daly MJ, Gaidamakova EK, Matrosova VY,Vasilenko VA, Zhai M, Venkateswaran A,Hess M, Omelchenko MV, KonstandarithesHM, Makarova KS, Wackett LP, FredricksonJK, Ghosal D. Accumulation of Mn(II) inDeinococcus radiodurans facilitatesgammaradiation resistance. Science. 2004;306:1025-1028.
Daly MJ, Gaidamakova EK, Matrosova VY,Vasilenko VA, Zhai M, Leapman LD, Lai B,Ravel V, Li SW, Kenmer KM, FredricksonJK. Protein oxidation implicated as theprimary determinant of bacterialradioresistance. Plos Biol. 2007; 5:769-779.
Heitman J, Zinder ND, Model P. Repair of theEscherichia coli chromosome after in vivoscission by the EcoRI endonuclease. Proc NatlAcad Sci U S A. 1989; 86:2281-2285.
Zahradka K, Slade D, Bailone A, Sommer S,Averbeck D, Petranovic M, Lindner A,Radman M. Reassembly of shatteredchromosomes in Deinococcus radiodurans.Nature 443: 2006; 569-573.
Kim JI, Cox MM. The RecA proteins ofDeinococcus radiodurans and Escherichiacoli promote DNA strand exchange viainverse pathways. Proc. Natl. Acad. Sci.U.S.A. 2002; 99:7917–7921.
Piechura JR, Tseng TL, Hsu HF, Byrne1 RT,Windgassen TA, Chitteni-Pattu S, Battista JR,Li HW, Cox MM. Biochemicalcharacterization of RecA variants thatcontribute to extreme resistance to ionizingradiation. DNA Repair (Amst). 2015; 26: 30–43.
Kitayama HS, Matsuyama A. Genomemultiplicity and radiation resistance inMicrococcus radiodurans. J. Biochem. 1981;90: 877-880.
Levin-Zaidman S, Englander J, Shimoni E,Sharma AK, Minton KW, Minsky A. Ringlikestructure of the Deinococcus radioduransgenome: a key to radioresistance? Science.2003; 299: 254-6.
Vukovic-Nagy B, Fox BW, Fox M. Therelease of a deoxyribonucleic acid fragmentafter x-irradiation of Micrococcusradiodurans. Int J Radiat Biol Relat Stud PhysChem Med. 1974; 25:329-37.
Xu W, Shen J, Dunn CA, Desai S, BessmanMJ. The Nudix hydrolases of Deinococcusradiodurans. Mol Microbiol. 2001; 39:286-90.
Makarova KS, Aravind L, Wolf YI, TatusovRL, Minton KW, Koonin EV, Daly MJ.Genome of the extremely radiation-resistantbacterium Deinococcus radiodurans viewedfrom the perspective of comparativegenomics. Microbiol Mol Biol Rev. 2001;65:44-79.
Maslowska KH, Dzbenska KM, FijalkowskaIJ. The SOS System: A Complex and TightlyRegulated Response to DNA Damage.Environ Mol. Mut. 2019; 60: 368-384.
Culyba MJ, Mo CY, Kohli RM 2015 Tarjetsfor combating the evolution of acquiredantibiotic resistance. Biochem 201554: 3573-3582.
Sweasy JB, Witkin EM, Sinha N, Roegner-Maniscalco V. RecA protein of Escherichiacoli has a third essential role in SOS mutatoractivity. J Bacteriol. 1990; 172: 030-3036.