Razvojni biolozi Davor Solter i Azim Surani primit će nagradu Paul Ehrlich i Ludwig Darmstaedter za 2026. godinu, objavilo je Znanstveno vijeće Zaklade Paul Ehrlich. Dobitnici nagrade otkrili su fenomen genomskog utiska. Kod sisavaca to znači da su genetski materijali jajašca i spermija funkcionalno različiti. Osim genetskih informacija, neki geni nose molekularni trag koji sprječava da njihove genetske informacije budu aktivne u embriju. Zato nam je potreban potpuni genetski unos i od majke i od oca. Ovo otkriće potreslo je temelje klasične genetike i otvorilo vrata širokom području moderne epigenetike.
Geni koji nose naše genetske informacije pakirani su zajedno u kromosomima stanične jezgre. Postoje 22 autosoma, kao i spolni kromosomi X i Y. Svaka zametna stanica sadrži jedan set od 23 kromosoma. Svaka somatska stanica sadrži dvostruki set kromosoma - jedan naslijeđen od majčine jajne stanice, a drugi od očeve sperme. To znači da sve tjelesne stanice sadrže dvije kopije svakog gena. Ove kopije, koje se mogu pojaviti u različitim verzijama (alelima), koriste se kao nacrti za proizvodnju molekula RNA koje se zatim prevode u proteine. Obje kopije gena mogu utjecati na izgled djeteta (fenotip). Ako je jedna kopija mutirana ili oštećena, druga obično kompenzira i preuzima njezinu funkciju. Solter i Surani djelomično su preokrenuli ove osnovne principe klasične genetike kada su otkrili da roditelji sisavci očito prenose samo jednu aktivnu kopiju nekih gena na svoje potomstvo. „Ovo otkriće bilo je prekretnica u modernoj genetici“, objašnjava prof. Thomas Boehm, predsjednik Znanstvenog vijeća. „Pokazalo je da naš fenotip nije određen samo genotipom, već ga oblikuju i epigenetske oznake. To je temeljno promijenilo naše razumijevanje zdravlja i bolesti.“
Početkom 1980-ih, Davor Solter u Philadelphiji (SAD) i Azim Surani u Cambridgeu (VB) krenuli su – neovisno i istovremeno – u rješavanje temeljne genetske zagonetke: Zašto djevičansko rođenje (partenogeneza) nije moguće kod sisavaca? Uostalom, ženke mrava, pčela, guštera ili puževa, na primjer, mogu se razmnožavati bez mužjaka, dopuštajući svom potomstvu da se razvije iz neoplođenih jaja. Solter i Surani odgovorili su na ovo pitanje neovisno primjenjujući tehniku koju je Solter prethodno razvio i usavršio, naime transplantaciju jezgri zametnih stanica. Nakon oplodnje, jezgre jajne stanice i spermija ostaju privremeno odvojene - u ovoj fazi nazivaju se predjezgre Solter i Surani zatim su zamijenili jednu od dvije predjezgre s onom donora iz drugog soja miša, stvarajući embrije s dva majčina ili dvije očinske predjezgre. Neočekivano, nijedan od ovih embrija nije preživio. U kombinacijama dvije očinske predjezgre, embrionalna tkiva su se slabo razvijala, dok su tkiva posteljice uglavnom bila nepromijenjena. Suprotno tome, u kombinacijama s dvije majčine predjezgre, tkiva posteljice nisu se normalno razvijala, što je dovelo do pothranjenosti embrija.
Samo su se embriji u kontrolnoj skupini, nastali iz jedne muške i jedne ženske predjezgre, razvili u zdrave miševe. Dvojica istraživača zaključila su da kod sisavaca majčinski kromosomi doprinose bitnim informacijama koje nedostaju u očinskim kromosomima – i obrnuto. Oba roditeljska seta kromosoma moraju se prenijeti u cijelosti da bi se potomstvo normalno razvijalo. Surani je skovao termin genomski utisak kako bi opisao fenomen da se neki geni prenose u aktivnom obliku samo od majke, a drugi samo od oca. Ubrzo nakon toga, istraživači su otkrili da se molekularni markeri uključeni u utisak sastoje prvenstveno od sićušnih metilnih skupina vezanih za jednu od četiri baze DNK.
Sedam godina nakon otkrića dvaju dobitnika nagrada, 1991. godine, identificirani su prvi utisnuti geni: IGF2R, gen koji inhibira rast, a koji se eksprimira samo iz majčinog alela, i IGF2, gen koji potiče rast, a koji se eksprimira samo iz očinskog alela. To je podržalo ideju da se genomski utisak razvio kao mehanizam za regulaciju rasta fetusa u maternici, pomažući u održavanju zdrave ravnoteže između interesa embrija za rast i interesa majke da spriječi pretjerani doprinos vlastitih tjelesnih resursa. Evolucija je možda uvela ovu strategiju kako bi uopće omogućila razvoj maternice kod sisavaca. Zapravo, većina poznatih utisnutih gena – oni čine oko jedan posto našeg genoma – uključeni su u uravnoteženje signala rasta i razvoja mozga. Kod Beckwith-Wiedemannovog sindroma, procesi rasta pojedinačnih organa postaju neuravnoteženi ili se razvijaju asimetrično tijekom embriogeneze; Angelmannov sindrom rezultira teškim neurološkim oštećenjima, dok se smatra da drugi poremećaji utiskivanja doprinose autizmu i epilepsiji. Čak i u u odraslih, genomski utisak ostaje dio signalnih kaskada koje utječu na zdravlje i bolesti. Poremećaji genomskog utiska stečeni tijekom života povezani su s bolestima poput raka debelog crijeva, glioblastoma i Wilmsovih tumora (dječji rak bubrega). Otkriće genomskog utiska i istraživanje metilacije DNA otvorilo je vrata eksperimentalno utemeljenoj epigenetici. Od tada su tisuće istraživača prošle kroz ta vrata, otvarajući i njegujući područje koje se pokazuje vrlo plodnim za biomedicinska istraživanja. Zahvaljujući pionirskom radu Soltera i Suranija, epigenetika sada cvjeta kao znanost molekularno bioloških mehanizama koji reguliraju ekspresiju gena neovisno o promjenama u njihovom DNA slijedu.
Otvori KEKS Pay
