Prijeđite na glavni sadržaj
  1. Institut Ruđer Bošković
  2. Novosti
  3. Genom kukca brašnara skriva neob...

Genom kukca brašnara skriva neobične makro-simetrije u ponavljajućoj DNA

Sekvenciranjem genoma kukca crnog brašnara znanstvenici su otkrili neobično pravilne, zrcalne obrasce u dijelovima DNA važnima za pravilnu diobu stanica
25.5.2026.
Genom kukca brašnara skriva neobične makro-simetrije u ponavljajućoj DNA

Molekularni biolozi Instituta Ruđer Bošković (IRB) iz Laboratorija za nekodirajuće DNA u radu objavljenom u časopisu Genome Biology opisali su dosad nezabilježen način organizacije ponavljajuće DNA u genomu crnog brašnara Tribolium madens. Otkrili su da su veliki dijelovi njegovih kromosoma izgrađeni od ponavljajućih nizova DNA posloženih u dugačke, zrcalno simetrične cjeline. Budući da se takvi obrasci nalaze u centromerama, dijelovima kromosoma ključnima za pravilnu diobu stanica, ovi rezultati doprinose razumijevanju načina na koji se kromosomi organiziraju i pravilno raspodjeljuju tijekom diobe.

Kukac Tribolium madens, poznat i kao crni brašnar, pripada skupini sitnih kornjaša koji se često koriste u istraživanjima jer su pogodni za proučavanje genetike, razvoja i evolucije kukaca. Za ovo istraživanju posebno je važan zato što njegov genom sadrži vrlo velik udio ponavljajućih dijelova DNA, što ga čini dobrim modelom za istraživanje područja genoma koja su dugo bila slabo razumljiva.

Od „DNA smeća” do ključnog dijela slagalice genoma

Razumijevanje načina na koji se kromosomi organiziraju i pravilno raspodjeljuju tijekom diobe važno je jer taj proces osigurava da svaka nova stanica dobije točan skup genetičkih informacija. Pogreške u raspodjeli kromosoma mogu imati ozbiljne posljedice za funkcioniranje stanica te su povezane s razvojnim poremećajima, neplodnošću i rakom.

Dugi niz godina smatralo se da uzastopno ponovljene DNA sekvence, poznate pod nazivom satelitne DNA, u genomu predstavljaju njegov nevažan i redundantan dio, nazivan čak i „DNA smećem“. Funkcija satelitnih DNA još uvijek nije u potpunosti razjašnjena, no poznato je da su često smještene u centromerama, kromosomskim regijama presudnim za pravilnu raspodjelu genetičkog materijala tijekom stanične diobe.

Jedan od puteva ka otkriću funkcije satelitnih DNA vodi i kroz razotkrivanje njihove organizacije u genomu. Međutim, upravo zato što se sastoje od velikog broja ponavljanja, te je dijelove DNA posebno teško očitati i složiti u cjelovitu sliku genoma. Zbog toga, iako su u genomima često vrlo zastupljene, satelitne DNA nerijetko ostaju nepotpuno prikazane ili potpuno izostavljene iz prikaza genoma. S tim su se izazovom suočili i znanstvenici IRB-a kada su krenuli istraživati ukupnu zbirku satelitnih DNA u genomu kukca Tribolium madens.

Put ka otkriću makro-simetrija

„U trenutku kada smo započeli projekt, ovaj kukac je već imao dostupan genomski sklop u znanstvenom repozitoriju. No, genomski sklop koji su sastavili američki znanstvenici gotovo je u potpunosti lišen satelitnih sekvenca i time neiskoristiv za naše potrebe. Stoga smo, kao prvi korak, morali iznova sekvencirati genom i pristupiti njegovom sastavljanju bez izostavljanja ponavljajućih dijelova“, objašnjava dr. sc. Brankica Mravinac, voditeljica istraživanja i dopisna autorica rada.

Kombiniranjem tehnologija sekvenciranja kratkih i dugih DNA očitanja, znanstvenici IRB-a uspjeli su rekonstruirati velika repetitivna područja genoma i stvoriti kvalitetnu osnovu za daljnje analize. Analize su pokazale da čak 41% genoma čine satelitne DNA, a uz dvije otprije poznate, otkriveno ih je još 122.

„Tribolium madens pokazao se sjajnim modelom za proučavanje satelitnih DNA, a ono što nas je posebno iznenadilo i oduševilo je nestandardan način na koji su ove sekvence organizirane u genomu“, ističe dr. sc. Mravinac. Naime, za dvije dominantne satelitne sekvence, koje zajedno čine gotovo 38% genoma, znanstvenici su otkrili da se njihova ponavljanja u genomu nižu u zrcalno simetričnim sljedovima, koje su autori nazvali makro-simetrijama.

Važnost makro-simetrija u DNA molekuli

Kada se u linearnom slijedu DNA molekule pojave dijelovi koji su raspoređeni poput zrcalne slike, DNA može poprimiti složenije oblike u prostoru, primjerice oblike nalik križu ili ukosnici. Takve strukture mogu se povezivati s određenim proteinima te utjecati na način na koji su kromosomi organizirani i kako funkcioniraju.

„Poznato je da satelitne sekvence unutar svojih ponavljajućih jedinica mogu sadržavati kraće zrcalne simetrije, uglavnom sastavljene od nekoliko nukleotida. U rijetkim slučajevima, složenije jedinice ponavljanja mogu sadržavati simetrije od nekoliko stotina nukleotida. Međutim, makro-simetrije koje smo identificirali u kukcu Tribolium madens sežu i do 75,000 nukleotida. Važno je također istaknuti da se naizmjenično nizanje makro-simetričnih poteza dvaju dominantnih satelita proteže kroz milijune nukleotida u centromernim regijama. Dosad u literaturi nije zabilježen tako složen tip organizacije satelitnih sekvenca“, pojašnjava dr. sc. Damira Veseljak, prva autorica na radu.   

Ovi veliki, zrcalno posloženi nizovi ponavljajuće DNA mogli bi imati važnu ulogu u tome gdje će se na kromosomu nalaziti centromera i kako će biti organizirana. Posebno je zanimljivo da su znanstvenici sličan organizacijski obrazac pronašli i kod srodnih vrsta roda Tribolium, iako se njihova DNA u tim dijelovima kromosoma međusobno jako razlikuje. Takav nalaz mogao bi pomoći objasniti na koji način centromere zadržavaju istu važnu ulogu u diobi stanica, iako se njihova DNA tijekom evolucije brzo mijenja. Drugim riječima, za pravilno funkcioniranje centromera možda je važniji način organizacije ponavljajućih DNA jedinica nego nukleotidni zapis unutar same jedinice.

Tko stoji iza istraživanja?

Istraživanje, koje je u cijelosti provedeno u Zavodu za molekularnu biologiju, objavljeno je u radu pod naslovom: “Tribolium madens satellitome reveals a network of highly abundant satellite DNAs in megabase‑sized regions hallmarked by macro‑dyad symmetries”, a u njemu su sudjelovali dr. sc. Damira Veseljak, dr. sc. Evelin Despot-Slade, dr. sc. Marin Volarić, Lucija Horvat, dr. sc. Nevenka Meštrović i dr. sc. Brankica Mravinac.

Istraživanje je financirano sredstvima Hrvatske zaklade za znanost (HRZZ) kroz projekt IP-2019-04-5522. Objavu rada u otvorenom pristupu podržao je IRB programskim sredstvima ZI1-26, namijenjenim za poticanje publiciranja u prestižnim časopisima, u sklopu programa NextGenerationEU.

Kontaktirajte nas

Ured za odnose s javnošću

+385 1 457 1269
pr@irb.hr

Više informacija

Brankica Mravinac

Viši znanstveni suradnik
Zavod za molekularnu biologiju
Laboratorij za nekodirajuće DNA
Brankica.Mravinac@irb.hr
Tel:
+385 1 457 1264
Interni broj:
1445

Znanstveni rad

Tribolium madens satellitome reveals a network of highly abundant satellite DNAs in megabase-sized regions hallmarked by macro-dyad symmetries

Vezane vijesti

Evolucijski ples vodenih muha za očuvanje voda

Logo Hrvatske zaklade za znanost

HRZZ

NextGenerationEU