Rezultati istraživanja, u kojem su jedne o glavnih kontributorica dr. sc. dr. sc. Nevenka Meštrović i poslijedoktorandica dr. sc. Evelin Despot-Slade s Instituta Ruđer Bošković (IRB), objavljeni su nedavno u uglednom časopisu Nature Communications. Povrh toga, najveća svjetska platforma za sekvenciranje dugih lanaca DNA, Nanopore,  istaknula je ovaj rad kao primjer uspješnog korištenja ove tehnologije za sklapanje kompleksnih genoma.

Multidisciplinarni tim znanstvenika koji okuplja istraživače s INRAE, CNRS-a i Sveučilišta Côte d'Azur iz Francuske te znanstvenica s IRB-a, pod vodstvom dr. sc. Etienne GJ Danchina, proučavao je tri vrste štetnika nematoda koji uništavaju biljke: Meloidogyne incognita, M. javanica i M. arenaria. U svojem istraživanju fokusirali su se na njihove genoma uključujući i krajeve njihovih kromosoma, odnosno na telomere.

Parazitski nematodi su mikroskopski štetnici koji predstavljaju neprijatelja broj jedan u globalnoj poljoprivrednoj proizvodnji zato što uništavaju više od 10% usjeva te napadaju korijenje više od 4 000 različitih vrsta biljaka. Stoga su istraživanja nematoda važna i u pronalaženju rješenja borbe protiv problema koje uzrokuju ovi paraziti, a bez štetnog utjecaja na druge vrste.

Telomere su poput zaštitnih kapica na krajevima kromosoma svih vrsta, uključujući i čovjeka,  koji osiguravaju da se DNA ne ošteti dok se stanice dijele. Uobičajeno sadrže kratke ponavljajuće sljedove DNA koje štite krajeve kromosoma od skraćivanja, na način da ''podnose žrtvu'', tako što bivaju izvrgnute skraćivanju pri svakoj diobi stanice. Time esencijalni dio kromosoma koji sadrži gene ostaje netaknut. Može se reći da telomerni molekularni sat ''otkucava'' život stanice i vodi je u proces starenja. Naime, kada se telomere toliko skrate da se počnu narušavati krajevi kromosoma bogati genima, stanica odumire. Nagle promjene u ovom dijelu kromosoma također mogu potaknuti cjelokupnu genomsku nestabilnost i razvoj tumora. Zbog uključenosti telomere u procese starenja i tumorogenezu ove su kromosomske strukture oduvijek iznimno privlačne za istraživanja.

U ovom istraživanju primjenom nove tehnologije sekvenciranja dugih nizova, znanstvenici su uspjeli "otključati" genome ovih štetnika, odnosno dobiti sliku kako izgledaju njihovi genomi.

Utvrdili su da kod ovih nematoda, nema uobičajenog niza telomernih završetaka. Štoviše, umjesto standardnog niza na telomerama, istraživači su pronašli jedinstvene, složene sekvence na krajevima kromosoma nematoda. Zanimljivo je da se ovi netradicionalne telomere uglavnom nalaze na samo jednom kraju svakog kromosoma. Ovi rezultati su značajno odstupanje od onoga što se može vidjeti kod većine drugih organizama.

''U ovom radu, kolege bioinformatičari sa spomenutih institucija u suradnji sa servisom za sekvenciranje Genoscope, su korištenjem metoda sekvenciranja 3. generacije (Nanopore i PacBio), zajedno s primjenom kompleksnih bioinformatičkih alata, uspjeli sklopiti genome ovih vrsta do visoke razine. Između ostalog, te su analize pokazale da nema uobičajenih telomernih završetaka na kromosomu i da povrh toga nedostaju geni za telomerne proteine. Međutim, nije bilo jasno da li se radi o grešci u slaganju ovih kompleksnih genoma ili je uočeno stanje stvarno stanje kod ovih vrsta. S obzirom da se radilo isključivo o bioinformatičkim grupama koje nemaju eksperimentalnu ekspertizu, bili smo pozvani od strane voditelja projekta dr. sc. EGJ Danchina na suradnju zbog svoje ekspertize u području ponavljajućih DNA sekvenci“ objašnjava dr. sc. Nevenka Meštrović, voditeljica Laboratorija za nekodirajuće DNA na IRB-u te autorica na ovom radu.

''Uspjeli smo potvrditi potpuno novi oblik telomere sa složenom strukturom, sastavljen od jedinstvenog uzorka ponavljajućih sekvenci, koji nemaju nikakve sličnosti s uzorcima koji se nalaze u drugim oblicima života. Ono što smo još ustanovili u našim eksperimentima jest da se te sekvence nalaze samo na jednom kraju kromosoma, što je također svojevrsna iznimka u živom svijetu'', navodi dr. cc. Evelin Despot Slade, poslijedoktorandica u Laboratoriju za nekodirajuće DNA na IRB-u te autorica na radu.

Nevenka Meštrović Radan, Evelin Despot-Slade, Etienne G. J. Danchin, Ana Paula Zotta Mota

Cjelokupni eksperimentalni dio rada je napravljen u Laboratoriju za nekodirajuće DNA na IRB-u. Posebno treba istaknuti bilateralani hrvatsko-francuski projekt COGITO (ChromoNemaTellite - voditelji dr. sc. EGJ Danchin i dr. sc. N. Meštrović), koji je osigurao izmjenične posjete koje su bile važne za tijek analiza, procesa pisanja i recenziju rada. Također, ova suradnja i proizašli rad predstavljaju dio inozemnog poslijedoktorskog usavršavanja dr. sc. Evelin Despot-Slade .

''Ovo istraživanje ukazuje na potpuno novi obrazac pojavljivanja telomere, te otvara mnoga pitanja u vezi s njihovim nastajanjem, funkcioniranjem te implikacijama na dinamiku i stabilnost genoma. Nadalje, postavlja se pitanje, što se nalazi na drugom kraju kromosoma što bi ga štitilo od propadanja? Koji su to alternativni mehanizmi koji ipak uspijevaju vršiti svoju funkciju telomere?'', objašnjavaju znanstvenice.

''Jedan od hipotetskih mehanizama, iznesen u radu, je homologna rekombinacija koja je poznata kao alternativno produljenje telomera u nekim slučajevima, a koji koriste neki tumori da bi postigli “besmrtnost”. Nadamo se da će daljnja istraživanja u području ''čudnih'' telomere pridonijeti općenitijem razumijevanju ovih regija te da će ujedno pomoći znanstvenicima u pronalaženju strategija za precizno i bezopasno suzbijanje ovih štetnika, kojim se bi štetilo ostalim vrstama'',