Kada kažemo genom, prva asocijacija su geni. Međutim, suprotno općem shvaćanju, geni su samo mali dio genoma živih organizama, uključujući čovjekov u kojem geni čine udio od tek par postotaka. Zapravo, značajan dio genoma sazdan je od različitih nekodirajućih DNA regija nazvanih još i 'tamna tvar' genoma, od kojih su najzastupljenije satelitne DNA. Štoviše, genomi često posjeduju veliki broj potpuno različitih satelitnih DNA čineći satelitom, a njihova funkcija je uglavnom nepoznata. 

Slično 'tamnoj tvari' u astrofizici, satelitne DNA se opiru opservaciji zbog svoje specifične strukture koja se odlikuje dugim nizovima ponovljenih sekvenci DNA te njihovoj iznimnoj sklonosti da se mijenjaju daleko brže od gena. Stoga su relativno dugo bile nedostupne dubljim analizama zbog ograničene metodologije analize genoma.

Za razliku od gena koji kodiraju proteine i tako prenose svoju funkciju u organizmu, satelitne DNA ne kodiraju proteine te su na neki način inertne. Međutim, na globalnoj razini čine veliki udio u genomu. Njihovom evolucijom upravljaju drugačiji mehanizmi i trendovi u komparaciji s genima koji još nisu u potpunosti poznati. Uslijed svega navedenoga, satelitne DNA su ostale zanemareni dio genoma koji se do nedavno smatrao potpuno beskorisnim genomskim smećem.

Međutim, akumulacija eksperimentalnih podataka prikupljenih posljednjih godina i pojava novih pristupa temeljenih na sekvenciranju cjelokupnih genoma i transkriptoma te njihova visokoučinkovita analiza otvorili su nove perspektive u istraživanju koje mijenjaju naše razumijevanje ovog dijela genoma.

Posljednjih godina ove nekodirajuće sekvence katapultirane se u žarište interesa iz dva razloga. Prvo, postalo je jasno da bez dostupnosti ovih sekvenci, genomi, pa tako ni ljudski, neće nikada biti kompletirani. Drugi razlog su bila istraživanja koja su ukazala na postojanje patofiziološkog doprinosa transkripcije satelitnih DNA u napredovanju raka.

Međutim, velik broj pitanja vezanih za njihovu ulogu i evoluciju ostaje i dalje otvoren. Jedno od njih je svakako zašto nešto toliko promjenjivo postoji i opstaje u svim genomima i koje uloge može imati s obzirom na toliku različitost i promjenjivost?

dr. sc. Nevenka Meštrović Radan i dr. sc. Evelin Despot-Slade

 “Glavna hipoteza u našem istraživanju je bila da nam analiza vrlo srodnih genoma i njihovih transkriptoma može ukazati na konzervirane značajke satelitoma među različitim vrstama, koje će govoriti u prilog funkcionalnim kapacitetima satelitnih DNA. Za ovu studiju smo odabrali srodne vrste oblića, koji su se pokazali  kao odličan model za različite evolucijske studije“, pojašnjava nam dr. sc. Nevenka Meštrović Radan, voditeljica istraživanja i voditeljica Laboratorija za nekodirajuće DNA na IRB-u.

''U svrhu potvrde hipoteze napravili smo složene analize srodnih genoma u smislu distribucije i karakteristike satelitoma, koristeći nove bioinformatičke platforme zajedno s analizom njihovih transkriptoma u svrhu analize ekspresije ovih sekvenci u srodnim, ali različitim genomima,'' naglašava poslijedoktorandica Evelin Despot-Slade, koja je u okviru doktorske disertacija provodila ovo istraživanje.

''Polučili smo tri značajna rezultata. Prvo, pronašli smo konzervirane regije u skoro potpuno različitim satelitnim DNA koje su ostale sačuvane, što ukazuje na potencijalna mjesta vezanja proteina. Ovo otkriće analogno je potvrđenim analizama satelitnih DNA centromere istog model organizma gdje smo pokazali da sačuvane regije različitih centromernih satelitnih DNA vjerojatno predstavljaju mjesta za vezanje centromernog proteina. Ovo istraživanje je također nedavno objavljeno u uglednom časopisu  Molecular Biology and Evolution,'' objašnjavaju znanstvenice.

''Nadalje, pronašli smo da ekspresija satelitnih DNA ostaje sačuvana u srodnim vrstama i tijekom razvoja, što govori u prilog činjenici da se radi o koordiniranoj i funkcionalnoj ekspresiji koja nije rezultat slučajnog događaja. Posljednje, ne manje značajno, ove komparativne analize satelitoma pokazale su se uspješnim u rekonstrukciji složene evolucijske povijesti analiziranih vrsta,'' ističu znanstvenice.

''Prvi korak u daljnjim istraživanjima nekodirajućeg dijela je njihovo sagledavanje u funkcionalnom i strukturnom smislu na razini cijelih genoma. U dosezanju ovog cilja će biti iznimno važna nedavno razvijena tehnologija Nanopore sekvenciranja, koju smo već implementirali u našim sadašnjim istraživanjima, a koja omogućava sekvenciranje vrlo dugih komada DNA što je osnovni preduvjet za dublje analize ovog dijela genoma. Osim evolucijskih studija gdje će nekodirajuće sekvence svakako dati veliki doprinos, dostupnost ovog dijela genoma promijenit će i pristup analize mutacija koje stoje u podlozi različitih bolesti. Do sada su uglavnom te promjene bile istraživane samo u području gena dok je preostali, značajni dio genoma bio potpuno zanemaren. Otkrivanje i temeljna istraživanja 'tamne tvari' genoma će ubrzati tumačenje nekodirajućih promjena, olakšavajući otkrivanje mutacija kod pacijenata i kod bolesti kod kojih se kodirajuće mutacije ne mogu identificirati,'' zaključuje dr. sc Nevenka Meštrović Radan.

''Ovim putem bih se željele zahvaliti Zakladi Adris koja je financirala ova istraživanja i troškove publiciranja te nam izašla u susret, produljivši trajanje projekta s obzirom na to da je proces recenzije u časopisu BMC Biology trajao skoro godinu dana,'' ističu znanstvenice. 

Analize satelitoma četiri vrste oblića. Pravokutnici predstavljaju pojedinačnu satelitnu DNA, a njihova površina njezin udio u odgovarajućem genomu.