“U prvim satima života embrij kralježnjaka izvana može izgledati mirno, no duboko u njegovim stanicama odvija se utrka s vremenom. DNK se mora neprestano kopirati, stanice se dijele velikom brzinom, a jedna proteinska prepreka na pogrešnom mjestu može pokrenuti lanac oštećenja koji zaustavlja razvoj”, objašnjavaju s Instituta Ruđer Bošković, odakle stiže novo istraživanje, a koje pokazuje što se dogodi kada zakaže sustav koji takve prepreke mora ukloniti na vrijeme.
"DNK možemo zamisliti kao molekularnu uputu za život, ali on nije mirno spremljena u stanici. Proteini ga neprestano čitaju, kopiraju, popravljaju i organiziraju: kratko se vežu za DNK, obave posao i odvoje se. Međutim, ponekad se s njime kemijski spoje i ostanu ondje gdje ne bi smjeli biti. Tako nastaju oštećenja koja se nazivaju čvorovi DNK i proteina. Iako naziv zvuči složeno, problem je vrlo jednostavan. Protein koji je trebao otići s DNK nakon što je obavio svoj posao, ostaje kao prepreka i ometa njegovo normalno čitanje i kopiranje. U stanici takva oštećenja nastaju svakodnevno, a ako se ne uklone na vrijeme, mogu dovesti do pucanja DNK, umiranja stanica i ozbiljnih pogrešaka u genetskim uputama što može dovesti do pojave tumora, odumiranja moždanih stanica i preuranjenog starenja", objašnjavaju s IRB-a te dodaju kako se upravo tim problemom bavi istraživanje njihovih znanstvenika, a koje je objavljeno u časopisu Nucleic Acids Research.
"Ono je na modelu zebrice pokazalo da protein ACRC ima ključnu ulogu proteaze, svojevrsnih molekularnih škara koje uklanjaju proteinske prepreke s DNK. Kada taj sustav ne radi, šteta se u embriju brzo nakuplja, a embriji zebrice ne mogu preživjeti prvi dan razvoja", ističe se uz objašnjenje kako su zebrice, male slatkovodne ribice, važan model u biomedicinskim istraživanjima jer se njihovi prozirni embriji razvijaju brzo i izvan tijela majke. Zbog toga znanstvenici mogu izravno pratiti što se događa u prvim satima razvoja, kada se stanice ubrzano dijele, a DNK neprestano kopira i popravlja.
"Znanstvenici su iskoristili taj model kako bi ispitali što se događa kada stanice ne mogu ukloniti proteine zaglavljene na DNK. Preciznom metodom uređivanja gena pomoću CRISPR-Cas metode, nakon dvije godine izmjena i uzgoja riba, stvorili su novu genetsku liniju zebrica kojima je oštećen dio ACRC proteina zadužen za rezanje proteinskih prepreka. Rezultat je pokazao da embriji bez funkcionalnog zaštitnog sustava nisu mogli preživjeti prvi dan razvoja. No kada su istraživači u takve embrije, još u stadiju jedne stanice, unijeli uputu za izradu normalne verzije proteina, razvoj se nastavio. Spašeni embriji razvili su se u odrasle i plodne ribe, što je znanstvenicima omogućilo daljnje proučavanje tog mehanizma", objašnjavaju s IRB-a. Doktorica znanosti Marta Popović, dopisna autorica rada i voditeljica istraživanja, ističe i koliko su važni ovi rezultati.
"Naši rezultati pokazuju da je ovaj zaštitni sustav osobito važan u najranijem razvoju, kada se stanice vrlo brzo dijele i kada se DNK mora stalno kopirati i održavati. Kada ne radi, proteinske prepreke na DNK brzo se nakupljaju i embrij ne može nastaviti razvoj – objašnjava te dodaje da ovo istraživanje pokazuje da ne govorimo o uklanjanju samo jedne vrste problema, nego o širem sustavu koji održava DNK prohodnim i upotrebljivim. Kada smo embrije spasili unošenjem normalne verzije proteina, razine ključnih izmjerenih oštećenja vratile su se na razinu usporedivu s normalnim embrijima. To nam govori da se posljedice poremećenog popravka DNK mogu početi nakupljati vrlo rano, prije nego što ih možemo vidjeti na razini izgleda embrija", kaže Popović.
"Jedan od najzanimljivijih nalaza istraživanja zabilježen je šest sati nakon oplodnje. Embriji su izvana još uvijek izgledali normalno, no unutar njihovih stanica već su se počela nakupljati ozbiljna oštećenja. Pokazalo se da se, kada ovaj sustav ne radi, na DNK nakupljaju različiti proteini koji inače imaju važne uloge, primjerice u kopiranju DNK, čitanju gena, popravku oštećenja i regulaciji rada stanice. U zdravoj stanici oni su nužni, ali kada ostanu zaglavljeni na DNK, pretvaraju se u prepreke, tzv. proteinske čvorove – objašnjavaju znanstvenici te dodaju kako je ovo temeljno istraživanje, ali pomaže odgovoriti na važno pitanje: kako stanice čuvaju DNK dok se brzo dijele i razvijaju? Istraživanje je važno i zato što se taj protein tijekom evolucije očuvao u gotovo svim kralježnjacima, uključujući i čovjeka. Verzije tog proteina u zebrici i čovjeku dijele važne zajedničke značajke, zbog čega je zebrica vrijedan model za proučavanje ovog mehanizma. Ipak, studija ne tvrdi da su svi detalji tog procesa identični u čovjeka, već pokazuje kako taj sustav funkcionira u živom organizmu tijekom ranog razvoja kralježnjaka", poručuju.
Otvori KEKS Pay
