Nove spoznaje o diobi stanica pomažu i u suzbijanju nametnika

Jedno od najintrigantnijih pitanja u staničnoj biologiji, kako objašnjavaju s Instituta Ruđer Bošković, jest paradoks centromere, koji se odnosi na nesklad između ključne uloge centromere u diobi stanice i njezine brze evolucije. "Dioba stanica ključan je, naime, biološki proces neophodan za rast, razvoj i reprodukciju. Ako taj proces zakaže, stanice nepravilno funkcioniraju ili odumiru. Središnju ulogu u tom procesu ima centromera, ključno područje kromosoma odgovorno za diobu stanica" navode s IRB-a, čiji su istraživači proučavali genome šest vrsta biljnih parazita s nespolnim načinom razmnožavanja i prvi put otkrili povezanost između evolucije centromera i različitih načina razmnožavanja, te time pružili novi uvid u evolucijsku dinamiku centromera.

Studija je provedena na Institutu Ruđer Bošković, u Laboratoriju za nekodirajuću DNA (LND), a financirana je sredstvima Hrvatske zaklade za znanost (HRZZ). Kako navode s IRB-a, dosadašnja istraživanja evolucije centromera uglavnom su se usredotočila na vrste koje se razmnožavaju spolnim putem, kod kojih centromere imaju ulogu u objema vrstama stanične diobe – mitozi i mejozi. No međunarodni tim znanstvenika, predvođen dr. sc. Nevenkom Meštrović s Instituta Ruđer Bošković, usporedio je organizaciju centromera kod šest vrsta nespolnih holocentričnih nematoda s različitim načinima razmnožavanja te otkrio različite evolucijske obrasce kod vrsta koje se razmnožavaju mitozom u odnosu na one koje se razmnožavaju mejozom. Ovo je istraživanje objavljeno u časopisu Genome Biology, jednome od najutjecajnijih časopisa u području biologije.

"Stanična dioba, putem mitoze i mejoze, temeljna je za rast, razvoj i reprodukciju svih živih organizama. Dok mitoza osigurava preciznu diobu kromosoma u somatskim stanicama, mejoza kreira haploidne reproduktivne stanice. Oba procesa ovise o centromerama, no unatoč njihovoj vitalnoj ulozi u ovim procesima, poznato je da centromere brzo evoluiraju, tj. da se njihov DNK i proteini brzo mijenjaju" navodi se u priopćenju. "Međutim, naše prethodno istraživanje, objavljeno u časopisu Molecular Biology and Evolution, osporilo je ovo tradicionalno gledište, pokazujući da su centromere u aseksualnim, mitotičkim nematodama konzervirane među različitim vrstama. Nadovezujući se na ovo otkriće, ova studija istražuje kako centromere evoluiraju u nespolnim mitotičkim naspram mejotičkim nematodama kako bismo razumjeli utječu li ove različite reproduktivne strategije na organizaciju centromera. Zanimljivo je da smo otkrili da mitotičke vrste doživljavaju znatno širenje centromera" kaže dr. Nevenka Meštrović.

"Osim samog sastavljanja cjelovitih genoma koji uključuju i centromeru, suočili smo se također s izazovom razvoja algoritama za preciznu usporedbu složene organizacije centromera među različitim genomima. Analizirali smo šest vrsta u kojima centromere mogu činiti i do 10 posto ukupnog genoma, što je zahtijevalo obradu velikih i iznimno složenih regija. Razvili smo novi računalni postupak za linearnu usporedbu visoko repetitivnih centromera te prvi put primijenili analizu Markovljevim lancima za proučavanje njihove organizacije. Taj inovativni pristup omogućio je vizualizaciju složenih struktura centromera i ima široku primjenu i na drugim organizmima" pojasnili su dr. sc. Evelin Despot Slade i Marin Volarić, prvi autori studije.S Instituta Ruđer Bošković navode da ova studija pruža važne nove spoznaje o evoluciji centromera, s implikacijama koje nadilaze temeljnu biologiju i sežu u područja poput suzbijanja nematoda nametnika na biljkama te u područje genomike tumora. Proučavanje sastavnica centromera u nestandardnim modelnim organizmima ključno je za razumijevanje raznolikosti, općih načela i evolucijske dinamike odrednica centromera.

"Kada je riječ o suzbijanju nematoda nametnika na biljkama, spoznaje o evoluciji centromera mogle bi pomoći u boljem razumijevanju iznimne uspješnosti i prilagodljivosti nematoda korijenovih kvržica. Širenje centromera, utvrđeno u ovom radu, osigurava ovim vrstama veću genomsku fleksibilnost, i tako pomažući im u prilagodbi na različite domaćine i okoliše može potencijalno utjecati na razvoj nove strategije suzbijanja nametnika. U istraživanju raka dobro je poznato da disfunkcija centromera može uzrokovati kromosomsku nestabilnost, jedno od glavnih obilježja te bolesti. Proučavanje evolucije centromera na jedinstvenim modelima nematoda moglo bi otkriti kako transpozoni i širenje centromera pridonose kromosomskim rearanžmanima, nudeći pritom nove uvide u moguće uzroke genomske nestabilnosti kod raka" navodi se u pripćenju. Ova studija pruža važne nove spoznaje o evoluciji centromera, s implikacijama koje nadilaze temeljnu biologiju i sežu u područja poput suzbijanja nematoda nametnika na biljkama te u područje genomike tumora