IRB: Kiralno vreteno ne puca pod pritiskom

Multidisciplinarni tim istraživača pod vodstvom prof. dr. sc. Ive Tolić s Instituta Ruđer Bošković (IRB) po prvi puta je proveo eksperiment u kojem su komprimirali diobeno vreteno na polovima kako bi utvrdili zašto je kiralnost diobenog vretena važna za stanične procese, zašto nastaje te koji su motorni proteini odgovorni za pojavu kiralnosti. Rezultati istraživanja izuzetno su važni za razumijevanje staničnih procesa i objavljeni su u uglednom znanstvenom časopisu Current Biology.

Pojedini koraci u fazama staničnog ciklusa imaju svoj redoslijed i svaki se korak provodi precizno i koordinirano. Na početku stanične diobe stanica konstruira diobeno vreteno, vrlo složenu strukturu sačinjenu od mikrotubula, tankih proteinskih cjevčica koje razdvajaju genetski materijal, te pripadajućih im proteina. Sile koje proizvode motorni proteini i dinamika mikrotubula unutar diobenog vretena ključni su za pravilnu podjelu genetičkog materijala.

Međutim, kao što u stanici ponekad može doći do pogrešaka u koracima, tako  može doći do pogrešaka kod nastajanja diobenog vretena, te kod razdvajanja kromosoma u stanice kćeri. Ovakve pogreške mogu dovesti do različitih genetskih oštećenja ili bolesti poput karcinoma. Proučavanje svojstava i mehanizama koji djeluju u diobenom vretenu pomaže znanstvenicima odgovoriti na pitanja zašto i kako dolazi do takvih grešaka.

U novom istraživanju multidisciplinarni tim istraživača s IRB-a, Prirodoslovno-matematičkog fakulteta (PMF) i Fakulteta elektrotehnike i računarstva (FER) Sveučilišta u Zagrebu, pod vodstvom prof. dr. sc. Ive Tolić, postavio je tezu da kiralnost diobenog vretena povećava izdržljivost vretena pod silom.

''Na naše veliko oduševljenje eksperimentalna istraživanja potvrdila su našu tezu. Za nas je ovaj eksperiment bio izuzetno uzbudljiv jer do sada nitko nije proveo ništa slično. Stiskanjem diobenog vretena na polovima pokazali smo da diobeno vreteno radi oštrije zavoje te da pod utjecajem sila reagira tako da postaje uvijenije, bez pucanja. Ovo svojstvo vretena je izuzetno važno jer su sve stanice u našem organizmu, pa tako i diobeno vreteno konstantno izloženi različitim silama. Upravo, zahvaljujući kiralnosti diobeno vreteno može apsorbirati te sile te tako omogućiti neometanu diobu stanice,'' objašnjava Ivana Ponjavić, doktorandica u grupi prof. Tolić i jedna od prvih autorica na radu.

''Ukratko, u ovom smo istraživanju pokazali da kiralnost vretena ovisi o vanjskim silama i o motornim proteinima koji vrte mikrotubule unutar snopa te, ono najvažnije, pokazali smo da je biološka uloga kiralnosti omogućiti mehanički odgovor diobenog vretena na sile, tako da se vreteno jednostavno jače uvije pod pritiskom, poput opruge. Zbog toga se smanjuje rizik od loma vretena pod velikim opterećenjem, a time i rizik od pogrešne podjele kromosoma,'' zaključila je prof. dr. sc. Iva Tolić, voditeljica istraživanja.

Uz eksperiment kojeg su ruđerovke provele na laserskom pretražnom mikroskopu, za uspjeh istraživanja izuzetno je važna bila brza metoda za računanje ukupne uvijenosti diobenog vretena koju su razvili Ivan Barišić i prof. dr. sc. Siniša Šegvić s Fakulteta elektrotehnike i računarstva (FER) Sveučilišta u Zagrebu, dok je uvijenost pojedinih snopova mikrotubula računao Arian Ivec, doktorand u grupi prof. Pavina na PMF-u.