Tim vrhunskih biokemičara sa Sveučilišta Colorado State proučavat će način otpetljavanja kromosoma zaslužan za izlaganje gena koji potom diktiraju ponašanje stanice.

Radi se o jedinstvenom projektu koji bi mogao uvelike utjecati na proširenje općeg znanja o ljudskom zdravlju. Prije nekoliko dana je institucija Nacionalni instituti zdravlja objavila dodjelu nagrade profesorici Jennifer Nyborg, Karolin Luger, profesorici s titulom emeritus te profesorici Laurie Stargell. Nagrada u iznosu od 7.8 milijuna godina namijenjena je petogodišnjem istraživanju osnovne građevne jedinice koja gusto pakira molekulu DNK u kromosome (poznata i kao nukleosom), tj. načina na koji se odmotava i rasklapa pri čemu se izlažu geni odgovorni za sve osobine stanice.

“Poticanje suradnje između znanstvenika može dovesti do uistinu značajnih otkrića, ali i proširenja znanja o radu molekule DNK”, ističe Tony Frank, predsjednik Sveučilišta Colorado State. “Usmjeravanje napora u tom smjeru stvara golemi potencijal istraživanja. Dodjela financijske potpore od strane NIH potvrda je kako na Sveučilištu Colorado State rade vrhunski znanstvenici čiji bi rad na području osnovnih znanosti mogao riješiti globalne zdravstvene probleme. Naše je Sveučilište uistinu počašćeno.”

“Nukleosom igra središnju ulogu u ekspresiji gena. Manipulacijom sastavljanja i rastavljanja kromosoma od velikog je biološkog, ali i mogućeg terapeutskog značaja”, objašnjava Peter Preusch, zadužen za nadgledanje dodjela financijske potpore istraživanjima na području biofizike od strane Nacionalnog instituta za opće medicinske znanosti pri NIH-u. Taj je odjel i dodijelio spomenutu potporu. “Zahvaljujući jakoj znanstvenoj povezanosti – kako međusobno tako i sa znanstvenicima koji rade na drugim srodnim projektima – dr. Nyborg i njeni kolege imaju jedinstvenu mogućnost detaljnog proučavanja mehanizama ovih procesa.”

Dr. Nyborg vodeći je znanstvenik na ovom istraživanju poznatom i kao Program projekata. Ovaj bi program trebao osigurati financijsku potporu za rad čak 15 postdoktorskih, postdiplomskih i tehničkih položaja. Ovo će istraživanje biti od koristi i studentima diplomskog studija koji će iz prve ruke moći vidjeti što i kako rade vrhunski znanstvenici i predavači na Sveučilištu. “Pitanje koje mi postavljamo tiče se osnova života i prirode. Mogućnost rada na CSU i to na Odsjeku za biokemiju i molekularnu biologiju daje značajnu prednost”, ističe dr. Nyborg.

U svakoj živućoj stanici, veliki proteini moraju manevrirati kroz gusto pakirane nukleosome žele li pristupiti genima. Tada počinje kopiranje DNK; prvo u RNK pa onda u protein. Ovaj se proces odvija na tisućama gena u svakoj stanici tijela. Rezultat: svaka stanica odlikuje se jedinstvenim svojstvima. Na taj način geni diktiraju stanici jetre da se ponaša kao stanica jetre, a ne kao moždana stanica. Ipak, znanstvenici još uvijek ne razumiju u potpunosti način na koji se ostvaruje pristup pojedinim genima koji su gusto upakirani u kromosome.

“Znamo da nukleosomi služe za sabijanje molekule DNK ne bi li stala u jezgru stanice. Ono što ostaje nerazjašnjeno jest način na koji se geni – kodirani samom DNK – odmotavaju od nukleosoma. To odmotavanje omogućuje pristup i kopiranje uputa na proteine. Svaki takav proces ima specifičan biološki rezultat”, objašnjava Nyborg. “Stanica se zapravo nalazi u ogromnom paradoksu: mora gusto upakirati molekulu DNK oko nukleosoma, a pri tom mora biti u stanju odmotati specifične dijelove DNK želi li aktivirati gen.” Mogućnost manipulacije nukleosomima ključna je za ovaj proces. Stanica mora strateški umotati ili odmotati nukleosome od DNK želi li pristupiti željenom genu.

U nastojanju boljeg razumijevanja načina na koji geni funkcioniraju u svom gusto pakiranom unutarstaničnom okruženju, ove će tri žene raditi na tri odvojena, a opet usko povezana biokemijska istraživačka projekta:

Nyborg će proučavati osnovnu biokemiju iza procesa izlaganja gena odmotavanjem nukleosoma od DNK. Razvila je jedinstven sustav za eksperimentiranje. Unutar testne cijevi smjestila je sustav koji prikazuje gibanje nukleosoma kroz živuću stanicu. Ovaj bi sustav trebao dopridonijeti boljem razumijevanju dinamike nukleosoma. Nyborg je uvažena profesorica poznata po istraživanju virusa tipa 1 koji uzrokuje leukemiju na humanim T-stanicama (HTLV-1). U posljednjih je nekoliko godina, HTLV-1 prepoznat kao razlog opravdane zabrinutosti za zdravlje opće ljudske populacije. Nyborg je profesorica emeritus na Fakultetu prirodnih znanosti i dobitnica je Oliver P. Pennock nagrade za Iznimne zasluge, a dobila je i CNS Graduate nagrade za podučavanje i mentorstvo.

Eksperimenti pod vodstvom profesorice Luger orijentirat će se na protein odgovoran za umotavanje i odmotavanje nukleosoma u molekulu DNK i ponovno umotavanje. Nada se kako će uspjeti na atomskoj razini dobiti uvid u mehanizme odmotavanja DNK prilikom aktivacije gena. Luger je poznata po izvanrednom znanstvenom otkriću kojim je 1997. godine objašnjena trodimenzionalna struktura nukleosoma. Nukleosomi su male proteinske strukture u obliku diska koje služe za sabijanje gotovo dva metra DNK oko pojedinačne jezgre. Luger je prva i jedina zaposlenica Sveučilišta Colorado State koja se može pohvaliti titulom Howard Hughes medicinskog istraživača. Uz to je i jedna od svega dvanaest sveučilišnih profesora s titulom emeritus.

Stargell, inače specijalizirana za genetiku kvasca, proučavat će kretanje nukleosoma tijekom aktivacije gena u živućim stanicama. Iako nema puno veze što će svoje istraživanje vršiti na kvascu, nukleosomi su evolucijski sačuvani – isti su bez obzira nalaze li se u ljudskoj ili stanici kvasca. Njezin je rad od izuzetne važnosti za eksperimente profesorica Luger i Nyborg. Istraživanje dr. Stargell usmjereno je na osnovne mehanizme ponašanja gena. Ovi su mehanizmi posebno važni pošto su mnoge bolesti kod ljudi, uključujući rak, uzrokovane su baš abnormalnom regulacijom gena. Stargell je nedavno uz nagradu CNS-a za obrazovanje studenata i mentorstvo dobila i nagradu Jack E. Cermak za savjetovanje.

“Svaki od ova tri projekta uvelike će se služiti uslugama našeg suradnika dr. Jeffreya Hansena, priznatog stručnjaka za dinamiku kromatina i funkciju nukleosoma u sabijanju nukleosoma”, dodaje Luger. “Zahvalni smo i zbog toga što će ova financijska potpora omogućiti pristup mreži za razmjenu podataka između stručnjaka na ovom području. Sveučilište Colorado State i naš Odsjek osigurali su sve uvjete potrebne za rad.” Nyborg dodaje kako ovaj tim surađuje gotovo 10 godina na raznim projektima.

“Možemo se pohvaliti zavidnim brojem stručnjaka koji su se školovali zahvaljujući prestižnoj W.M. Keck fondaciji, a pridruženi su ovoj grupi još 2004. godine”, ističe Nyborg. “Financijska potpora, koju smo dobili zahvaljujući dr. Franku, omogućila je postavljanje temelja istraživanja koje danas provodimo.”

Keck financijska potpora u iznosu od 1.2 milijuna dolara omogućila je nabavku i primjenu najmodernije tehnologije za proučavanje strukturalne tehnologije i molekularne genetike. Nyborg, Luger, Paul Laybourn i Jeffrey Hansen nadaju se kako će kroz ta istraživanja uspjeti odgovoriti na temeljno pitanje, pitanje o načinu regulacije gena unutar stanice. Tim je zajedno razvio seriju kako inovativnih, tako i jedinstvenih tehnika karakterizacije strukturalnih i biokemijskih svojstava nukleosoma, načina na koji se modificiraju te kako se aktiviraju i deaktiviraju.

Izvor: Colorado State University

Tražili ste na google-u:

• kromosomi (1)