Troje doktoranada s Instituta Ruđera Boškovića (IRB), pod vodstvom prof. dr. Ive Tolić, razvili su optogenetičku metodu i pomoću svjetlosti ‘premještali’ proteine važne za diobu stanice, a njihova istraživanja pokazala su kako stanica poravnava kromosome za vrijeme diobe.

Rezultati istraživanja objavljeni su u prestižnom časopisu “eLife”, a uredništvo časopisa posebno je istaknulo ovaj rad u preporuci čitateljima, priopćio je u utorak Ured za odnose s javnošću IRB-a.

Rad u cijelosti proveden na IRB-u i poticaj je za nova istraživanja

Istraživanje je u cijelosti provedeno na IRB-u i pokazalo je da premošćujući mikrotubuli moraju biti određene duljine kako bi se kromosomi učinkovito poravnali u središtu diobenoga vretena, što je važno za pravilnu diobu genetskoga materijala.

Objašnjeno je da su istraživači, kako bi došli do ovih rezultata, razvili posebne alate optogenetike kojima se, uz pomoć svjetlosti, mogu ukloniti ključni proteini koji sudjeluju u diobi stanice.

”Rezultati ovog rada nadahnut će nova istraživanja u kojima će se ispitivati uloga premošćujućih vlakana u diobi stanice. Povrh toga, optogenetička tehnika koju smo opisali u radu mogla bi pomoći drugim znanstvenicima u određivanju uloga pojedinih proteina”. istaknula je voditeljica istraživanja i dopisna autorica na radu prof. dr. Iva Tolić.

Smatra kako bi istraživanja u konačnici mogla omogućiti identificiranje svih proteina potrebnih za poravnavanje kromosoma za vrijeme diobe stanice.

Optogenetika je metoda istraživanja temeljena na genetskom inženjerstvu i kontroli stanica pomoću svjetla. Upravo je ova metoda još 2010. proglašena “metodom godine” prema izboru prestižnoga časopisa “Nature Methods”.

Jagrić, Risteski i Martinčić istraživali kako stanica kontrolira premošćujuća vlakna

Kako je navedeno, tijekom diobe stanice oblikuje se diobeno vreteno sačinjeno od tankih cjevčica – mikrotubula. Unutar stanica ovi mikrotubuli djeluju kao pokretne trake koje pokreću kromosome s našim genetskim materijalom i centriraju ih u središte diobenoga vretena. Pritom im pomažu posebni motorni i vezni proteini. Tijekom ovih gibanja, mikrotubuli rastu ili se skraćuju te time guraju odnosno povlače kromosome.

”U ovom istraživanju zanimalo nas je kako mikrotubuli znaju kada su kromosomi došli u središnju ravninu diobenoga vretena”, rekla je dr. sc. Mihaela Jagrić, donedavna doktorandica u “Grupi Tolić” koja je doktorirala upravo na ovoj temi te je jedna od prvih autorica na radu uz kolege Patrika Risteskog i Jelenu Martinčić.

Objasnila je da su, kako bi odgovorili na ovo pitanje, razvili posebni optogenetički alat te uz pomoć svjetlosti premjestili vezni protein PRC1, koji se akumulira u sredini diobenog vretena, na staničnu membranu, a tijekom diobe stanice pomaže u sastavljanju podgrupe mikrotubula koju nazivamo ‘premošćujuća vlakna’,”

Patrik Risteski rekao je pak kako je uobičajeni pristup znanstvenika u dosadašnjim istraživanjima bio takav da bi najčešće ‘obrisali’ gen za jedan od proteina kako bi li saznali kakav utjecaj to ima na kromosome. Međutim, objasnio je, takvi eksperimenti traju danima, što stanici ostavlja dovoljno vremena da se prilagodi na novonastalu situaciju te dodatno otežava znanstvenicima proučavanje uloge pojedinoga proteina.

Ključna uloga veznoga proteina PRC1

”U ovom istraživanju iskoristili smo svjetlost kako bismo premjestili protein PRC1 iz vretena na staničnu membranu. Primijetili smo da su nakon optogenetičkog uklanjanja proteina PRC1 premošćujuća vlakna koja se nalaze u središnjem dijelu diobenog vretena bila tanja, a njihova preklapajuća područja dulja”, rekla je doktorandica i jedna od prvih autorica na radu Jelena Martinčić.

Patrik Risteski podsjetio je kako je uobičajeni pristup znanstvenika u dosadašnjim istraživanjima bio takav da bi najčešće ‘obrisali’ gen za jedan od proteina kako bi saznali kakav utjecaj to ima na kromosome. Međutim, objasnio je, takvi eksperimenti traju danima, što stanici ostavlja dovoljno vremena da se prilagodi na novonastalu situaciju te dodatno otežava znanstvenicima proučavanje uloge pojedinoga proteina.

Istraživači su istaknuli da ih je zanimalo kako stanica kontrolira duljinu premošćujućih mikrotubula i njihovih preklopa i zato su proučavali što se događa s proteinima Kif4A i Kif18A, za koje se zna da reguliraju duljinu mikrotubula, kada se protein PRC1 premjesti iz vretena na staničnu membranu.

”Ovi rezultati doveli su nas do zaključka da poravnanje kromosoma u središtu vretena ovisi o premošćujućim mikrotubulima, koji trebaju biti određene duljine kako bi se kromosomi učinkovito poravnali u središtu. To znači da se sile koje pokreću kromosome stvaraju ne samo na vrhovima mikrotubula, kako se do sada mislilo, nego i uzduž cijeloga mikrotubula,” zaključila je voditeljica istraživanja Iva Tolić.

Istraživanje je potpomognuto financiranjem u sklopu projekata Europskog istraživačkog vijeća (ERC) i Hrvatske zaklade za znanost (HRZZ).