Novo istraživanje ruđerovih znanstvenica donosi novi oblik strukture i organizacije „tamne materije genoma“ kamenica
dr. sc. Monika Tunjić Cvitanić i dr. sc. Eva Šatović Vukšić
Istražujući DNA kamenica, molekularne biologinje dr. sc. Eva Šatović Vukšić i dr. sc. Monika Tunjić Cvitanić s Instituta Ruđer Bošković (IRB) su, u suradnji s kolegama sa Sveučilišta u Vigu i Sveučilišta Santiago de Compostela, otkrile dosad nepoznatu složenost njihovog genetičkog materijala. Njihovo istraživanje, objavljeno u uglednom časopisu Marine Life Science & Technology, pruža nova saznanja o satelitnim DNA i transponirajućim elementima, ponavljajućim sekvencama koje igraju ključnu ulogu u oblikovanju strukture i funkcije genoma. Bolje razumijevanje ovih sekvenci doprinosi boljem poznavanju genoma školjkaša, kao i mogućih načina prilagodbe ovih organizama na bolesti i klimatske promjene, što bi moglo znatno pridonijeti očuvanju morskih ekosustava i akvakulture.
Školjkaši su organizmi s velikim ekonomskim i ekološkim značajem. Važan su dio vodenih ekosustava te imaju ključnu ulogu u održavanju ravnoteže morskog života. Školjkaši su organizmi koji filtriraju vodu, čisteći je od štetnih tvari, a služe i kao hrana za brojne morske organizme. Ekološki utjecaj ovih organizama posebice je vidljiv kad invazivne vrste školjkaša počnu zauzimati nova staništa, značajno utječući na nativne organizme tog lokaliteta.
Ekonomski gledano, školjkaši su važan resurs u prehrambenoj industriji jer su izvor visokokvalitetnih bjelančevina i ostalih hranjivih tvari te dosežu produkciju od nekoliko milijuna tona godišnje. Kroz ribarstvo i akvakulturu značajno doprinose lokalnim ekonomijama, a često su i turistička atrakcija. Ovi organizmi su uključeni i u razna klinička ispitivanja, čime se otvara mogućnost različitih primijenjenih istraživanja. Sve ove činjenice naglašavaju važnost očuvanja i istraživanja školjkaša radi globalne održivosti morskih ekosustava, ekonomske stabilnosti i ljudskog zdravlja.
Kamenice su dio skupine školjkaša, a pokazale su se izvrsnim organizmima za proučavane DNA, posebno dijelova koji se ponavljaju i koji ne kodiraju izravno proteine, takozvane tamne materije genoma. Radi se o fragmentima DNA koji se ponavljaju unutar genoma u velikom broju kopija bilo uzastopno (satelitne DNA) ili kao raspršene kopije koje se mogu premještati po genomu (transponirajući elementi). Ovakvih sekvenci je značajno više u odnosu na gene, uključivo i kod čovjeka. Ove sekvence DNA igraju ključnu ulogu u oblikovanju strukture i funkcije genoma te pružaju uvid u evolucijske procese i organizaciju genetskog materijala kod različitih vrsta.
Istraživački tim, koji uz dr. sc. Moniku Tunjić Cvitanić i dr. sc. Evu Šatović Vukšić iz Zavoda za molekularnu biologiju IRB-a čine i španjolski kolege Juan J. Pasantes sa Sveučilišta u Vigu i dr. sc. Daniel García-Souto sa Sveučilišta Santiago de Compostela, pomno je proučio ponovljene sekvence DNA pet različitih vrsta kamenica.
Otkrili su da svaka od proučavanih vrsta ima brojne satelitne DNA, između 33 i 61. Posebno je značajno da većina otkrivenih satelitnih DNA pokazuje blisku vezu s transponirajućim elemenima. To je ujedno uzrokom potpuno nove organizacije satelitnih DNA na razini genoma i odskakanju od dosadašnjih uvriježenih koncepata. Repetitivne sekvence, za koje je poznato da mogu biti uključene u brzo (pre)oblikovanje genoma, mogle bi biti važne i za adaptaciju te preživljenje ovih organizama.
Istraživači su koristili stečene spoznaje kako bi predložili modifikacije postojećeg koncepta poznatog kao "model biblioteke", što je način na koji znanstvenici prate rasprostranjenost satelitnih DNA među srodnim vrstama. Predložili su, zbog jedinstvenog sastava satelitnih DNA kamenica, prilagodbe ovog modela te su uveli u područje nove pojmove poput "TE biblioteka" i "biblioteka repetitivnih sekvenci", kako bi bolje opisali složenost i varijabilnost ovih sekvenci među srodnim vrstama.
"Naša istraživanja mijenjaju paradigmu u razumijevanju organizacije ponavljajućih DNA u genomima kamenica. Uz to, predlažemo nadopunu terminologije u ovom znanstvenom području kako bismo bolje opisali složenost ovih sekvenci. Naime, kada se kod srodnih vrsta proučavaju ponavljajuće sekvence s potencijalnim varijacijama u organizacijskom obliku i pripadnosti tipu ponavljajućih sekvenci, onda je nužno unaprijediti i proširiti postojeći termin "modela biblioteke satelitnih DNA" u "biblioteka repetitivnih sekvenci". Raduje nas provođenje istraživanja na kamenicama, s obzirom na to da se radi o eksperimentalnom sustavu koji je već pokazao nove organizacijske obrasce i odstupanja od dosad uvriježenih koncepta, kontinuirano dajući vrijedne spoznaje ovom znanstvenom području, objašnjava dr. sc. Eva Šatović Vukšić, dopisna autorica na radu.
Ideja, koncept i veći dio razrade napravljen je na Zavodu za molekularnu biologiju IRB-a, odakle su i glavne autorice ovog rada, a Monika Tunjić Cvitanić je nedavno obranila doktorsku disertaciju iz teme ovih istraživanja. Istraživanje je financirano u sklopu projekata Hrvatska zaklada za znanost, Xunta de Galicia i Europskog fonda za regionalni razvoj.