Raziskovalci korak bližje v razlagi nastanka dominantnih klonov in naravi celičnega cikla
Raziskovalec Jan Rozman z Odseka za teoretično fiziko Instituta »Jožef Stefan« je skupaj s kolegi iz Združenih držav Amerike z eksperimentalno analizo velikosti klonov v jajčni kamrici vinske mušice in s teoretičnimi simulacijami rasti mreže sklopljenih celic pokazal, da nastanek dominantnih klonov v jajčni kamrici lahko razloži sklopitev celičnih delitev. Dominantne klone vse pogosteje odkrivamo pri razvoju živali, a njihove biološke vloge še ne razumemo povsem. Spoznanja, ki so bila objavljena v prestižni reviji Nature Physics, kažejo na nov možen mehanizem nastanka dominantnih klonov in prinašajo dodatne dokaze o vznemirljivi naravi celičnega cikla.
Raziskovalci Jan Rozman z Instituta »Jožef Stefan« in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, dr. Jasmin Imran Alsous z Instituta Flatiron v ZDA ter dr. Robert A. Marmion, prof. dr. Andrej Košmrlj in prof. dr. Stanislav Y. Shvartsman z Univerze Princeton v ZDA so v članku obravnavali nastanek dominantnih klonov v jajčni kamrici vinske mušice. O dominantnih klonih lahko govorimo, ko postanejo potomci (t.j. kloni) majhnega deleža začetnih celic po več celičnih delitvah nesorazmerno številčni. V kolonijah bakterij so recimo dominantni kloni posledica genetskih ali pozicijskih prednosti nekaterih celic. Vse pogosteje pa dominantne klone opazimo tudi pri razvoju organizmov (recimo v srcu ribe zebrice in jetrih miši), kjer takih prednosti ne bi smelo biti. V teh primerih mehanizmov za nastanek dominantnih klonov še ne razumemo dobro. Krovno tkivo oz. epitelij jajčne kamrice vinske mušice je idealen sistem za analizo slednjega tipa dominantnih klonov. Po celični delitvi v epiteliju nastali hčerinski celici namreč ostaneta povezani z majhnim kanalom. Tako je velikost klonov mogoče razbrati iz mrež povezanih celic.
Delo sega na področji biologije in fizike oz. biofizike, raziskovanje pa je potekalo v dveh delih. V prvem, biološkem delu so izvedli eksperimente, v katerih so preko analize s kanali povezanih celic v jajčnih kamricah določili velikost klonov. Jan Rozman je sodeloval pri drugemu delu projekta, iskanju teoretične razlage za opaženo prisotnost dominantnih klonov. Že iz prejšnjih študij se je vedelo, da so medcelični kanali dovolj veliki, da lahko proteini preko njih prečkajo med celicami. Hkrati je znano tudi, da se delitve v tem tkivu pogosto zgodijo v sosednjih celicah. To je vodilo do hipoteze, da so delitve v epiteliju jajčne kamrice sklopljene (da torej vstop izbrane celice v delitev z neko verjetnostjo v delitev “potisne” tudi njene sosede). Raziskovalci so razvili matematični model rasti mreže sklopljenih celic, osnovan na znanem modelu gozdnega požara. Pokazali so, da sklopitev celičnih delitev res lahko vodi do dominantnih klonov, kakršne vidimo v jajčni kamrici vinske mušice.
Z raziskavami fizikalnih modelov epitelija se raziskovalci Odseka za teoretično fiziko Instituta »Jožef Stefan« ukvarjajo že več kot deset let. Razumevanje delovanja tkiv, kot je epitelij, je namreč potrebno tudi na fizikalni ravni, saj so zelo pomembna pri nastanku raznih organizmov, bistvena za njihovo zgradbo in vključena v nastanek različnih bolezni ter naposled važna za morebitno izdelavo umetnih tkiv.
Povezava do članka: https://www.nature.com/articles/s41567-021-01383-0
Foto: JanRozman/IJS
