Istraživanje što su ga znanstvenici Instituta »Ruđer Bošković« proveli na ribama zebricama otkrilo je kako stanice u razdoblju najranijeg razvoja uklanjaju proteinske prepreke s DNA, jedne od opasnijih vrsta oštećenja genetskog materijala.

Utrka s vremenom

Istraživanje je objavljeno u časopisu »Nucleic Acids Research«, a važno je za shvaćanje mehanizma nastanka oštećenja stanica koja, ako se ne uklone na vrijeme, vode do pojave tumora, odumiranja moždanih stanica i preuranjenog starenja. Zato ima svoju ulogu u budućim istraživanjima raka, neplodnosti, starenja, neurodegeneracije i drugih bolesti povezanih s oštećenjima DNA.

– U prvim satima života embrij kralježnjaka izvana može izgledati mirno, no duboko u njegovim stanicama odvija se utrka s vremenom. DNA se mora neprestano kopirati, stanice se dijele velikom brzinom, a jedna proteinska prepreka na pogrešnom mjestu može pokrenuti lanac oštećenja koji zaustavlja razvoj. Novo istraživanje znanstvenika IRB-a pokazuje što se dogodi kada zakaže sustav koji takve prepreke mora ukloniti na vrijeme, objašnjavaju Ruđerovci.

DNA možemo zamisliti kao molekularnu uputu za život, ali ona nije mirno spremljena u stanici. Proteini je neprestano čitaju, kopiraju, popravljaju i organiziraju: kratko se vežu za DNA, obave posao i odvoje se. Međutim, ponekad se s njom kemijski spoje i ostanu ondje gdje ne bi smjeli biti. Tako nastaju oštećenja koja se nazivaju čvorovi DNA i proteina (engl. DNA-protein crosslinks). Iako naziv zvuči složeno, problem je vrlo jednostavan: protein koji je trebao otići s DNA nakon što je obavio svoj posao, ostaje kao prepreka i ometa njezino normalno čitanje i kopiranje. U stanici takva oštećenja nastaju svakodnevno, a ako se ne uklone na vrijeme, mogu dovesti do pucanja DNA, umiranja stanica i ozbiljnih pogrešaka u genetskim uputama što može dovesti do pojave tumora, odumiranja moždanih stanica i preuranjenog starenja.

»Molekularne škare«

Upravo tim problemom bavi se ovo istraživanje koje je na modelu zebrice pokazalo da protein ACRC ima ključnu ulogu proteaze, svojevrsnih »molekularnih škara« koje uklanjaju proteinske prepreke s DNA. Kada taj sustav ne radi, šteta se u embriju brzo nakuplja, a embriji zebrice ne mogu preživjeti prvi dan razvoja. Zebrice, male slatkovodne ribice, važan su 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 DNA neprestano kopira i popravlja.

Znanstvenici su stvorili novu genetsku liniju zebrica kojima je oštećen dio ACRC proteina ili »molekularnih škara«. Pokazalo se da embriji bez tog 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.

– Naši rezultati pokazuju da je ovaj zaštitni sustav osobito važan u najranijem razvoju, kada se stanice vrlo brzo dijele i kada se DNA mora stalno kopirati i održavati. Kada ne radi, proteinske prepreke na DNA brzo se nakupljaju i embrij ne može nastaviti razvoj, objašnjava dr. sc. Marta Popović, voditeljica istraživanja.

Protein ACRC se tijekom evolucije zadržao u gotovo svim kralježnjacima, uključujući i čovjeka, a njegove verzije u zebrici i čovjeku imaju zajedničke značajke. Istraživanje ne tvrdi da su svi detalji tog procesa isti kod čovjeka, nego pokazuje kako taj sustav funkcionira u živom organizmu tijekom ranog razvoja kralježnjaka.

Istraživački tim

Istraživanje je objavljeno u časopisu »Nucleic Acids Research«, a proveli su ga dr. sc. Cecile Otten, mag. mol. biol. Marin Kutnjak, dr. sc. Christine Supina-Pavić, dr. sc. Marija Pranjić, dr. sc. Ivan Antićević, Vanna Medved i dr. sc. Marta Popović iz Zavoda za istraživanje mora i okoliša IRB-a.