Uspjeh Instituta Ruđer Bošković
Hrvatski znanstvenici otkrili univerzalno pravilo stanične diobe
Ilustracija (Pexels)
Međunarodni tim predvođen hrvatskim znanstvenicima Ivom Tolić i Nenadom Pavinom otkrio je univerzalno pravilo koje objašnjava kako se sustav stanične diobe prilagođava različitim količinama DNA, a rezultati su objavljeni u časopisu Nature Cell Biology.
Kako je u srijedu priopćio Institut Ruđer Bošković (IRB), otkriće je predstavljeno na predstavljanju rezultata projekta ANEUPLOIDY, šestogodišnjeg istraživačkog projekta vrijednog 10 milijuna eura, financiranog sredstvima Europskoga istraživačkog vijeća (ERC) u sklopu programa Synergy. Projekt je prvi takav projekt dodijeljen istraživačima i institucijama iz Hrvatske koji je uspješno priveden kraju.
Projekt je okupio istraživače s Instituta Ruđer Bošković (IRB), Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu (PMF), Instituta Hubrecht u Nizozemskoj i američkog Massachusetts Institute of Technologyja (MIT).
Usporedbom 25 evolucijski udaljenih vrsta, od jednostavnih eukariota do biljaka i životinja, istraživači su dokazali da što je više genetskog materijala, to je širi prostor u kojem se kromosomi raspoređuju prije razdvajanja. Pritom nije presudan njihov broj, nego ukupna količina kromosomskog materijala.
Veličina genoma među eukariotima razlikuje se više od 10.000 puta, no stanice različitih organizama i dalje koriste isti osnovni princip raspodjele kromosoma. Kako se sustav prilagođava tim razlikama dosad nije imalo univerzalno objašnjenje.
Diobeno vreteno prilagođava se količini DNA
Kromosome tijekom diobe organizira i razdvaja diobeno vreteno, čija se geometrija, pokazalo je istraživanje, prilagođava količini materijala koji raspoređuje. S povećanjem količine DNA kromosomi postaju zbijeniji, a sile među njima pridonose širenju prostora u kojem su organizirani.
"Ovo pitanje nije bilo moguće riješiti unutar granica jedne discipline. Biologija nam je pokazala ponašanje kromosoma u živoj stanici, napredna mikroskopija omogućila nam je da njihovu dinamiku precizno pratimo, a fizika i matematika dale su nam način da iz pojedinačnih opažanja izvučemo opći princip", rekla je Tolić.
Istraživači su fizički i matematički model provjerili eksperimentima na živim stanicama, među ostalim njihovom mehaničkom kompresijom.
"Vrijednost fizičkog modela je u tome što daje predviđanje koje eksperiment može potvrditi ili odbaciti. Eksperimenti su pokazali upravo odgovor koji je model predvidio. Time smo od opažene povezanosti došli do konkretnog mehaničkog objašnjenja", rekao je Pavin.
Isti princip uočen je i pri promjeni količine DNA unutar usporedivih stanica. Lovro Gudlin iz Grupe Tolić, koji je uz Krunu Vukušića s IRB-a i Maju Novak s PMF-a prvi autor rada, rekao je da stanica dodatnu DNA ne rješava jednostavnim proporcionalnim povećanjem cijelog sustava, nego se najjasnije mijenja prostor u kojem su kromosomi organizirani.
Istraživači su mijenjali količinu kromosomskog materijala, djelovanje mikrotubula te osmotske i mehaničke uvjete. Time su pokazali da duljinu i širinu diobenog vretena ne moraju određivati isti mehanizmi, istaknuo je Vukušić. Teorijski model pokazao je gotovo isto pravilo skaliranja pri promjeni veličine genoma kao i podaci dobiveni usporedbom različitih vrsta, rekla je Novak.
Otkriće važno i za razumijevanje tumorskih stanica
Velike promjene u količini DNA, uključujući udvostručavanje cijelog genoma, događale su se mnogo puta tijekom evolucije. Novo istraživanje pokazuje da je diobeno vreteno dovoljno mehanički prilagodljivo da podnese takve promjene, što je moglo olakšati evolucijske skokove u veličini genoma, uključujući one povezane s nastankom novih vrsta, stoji u priopćenju.
Nalazi su važni i za proučavanje tumorskih stanica, koje mogu podnositi velike promjene u količini DNA. Međutim, kada kromosomskog materijala postane previše ili je prostor za diobu ograničen, raste rizik od pogrešne raspodjele kromosoma. Prekoračenje granice koju tumorske stanice mogu podnijeti moglo bi otvoriti mogućnosti za njihovo selektivno uništavanje, osobito kod tumora s povećanim genomima.
Na projektu ANEUPLOIDY bilo je zaposleno više od 15 istraživača, tehničkog osoblja i administratora, a tijekom šest godina objavljen je 41 znanstveni rad. Hrvatski znanstvenici imali su važne autorske uloge u 33 rada.
