Pristupačnost
Istraživanje je dalo odgovor na dugogodišnju zagonetku o tome kako stanica kontrolira duljinu diobenog vretena, strukture koja razdvaja kromosome tijekom diobe.
U prestižnom međunarodnom znanstvenom časopisu Nature Communications objavljen je rad koji donosi novo objašnjenje načina na koji stanica regulira duljinu diobenog vretena, strukture ključne za pravilnu raspodjelu kromosoma tijekom stanične diobe. Istraživanje su proveli dr. sc. Shane A. Fiorenza, prvi autor rada i poslijedoktorand na Sveučilištu u Zagrebu Prirodoslovno-matematičkom fakultetu te njegov mentor prof. dr. sc. Nenad Pavin s Fizičkog odsjeka PMF-a, u suradnji s istraživačima sa Sveučilišta u Ženevi.
Istraživanje je dalo odgovor na dugogodišnju zagonetku o tome kako stanica kontrolira duljinu diobenog vretena, strukture koja razdvaja kromosome tijekom diobe. Povezujući teorijsko modeliranje u Zagrebu s eksperimentima u Ženevi, znanstvenici su objasnili rezultate pokusa koji su se dosad smatrali međusobno proturječnima. U nekim je pokusima povećanje duljine diobenog vretena bilo povezano s bržim kretanjem mikrotubula prema njegovim polovima, dok je u drugima bilo povezano sa sporijim kretanjem. Novi teorijski model objašnjava kako oba, naizgled suprotna ishoda, proizlaze iz usklađivanja procesa na dvama krajevima mikrotubula.
Stroj koji se neprestano obnavlja
Prije nego što se stanica podijeli, njezin se kopirani genetski materijal mora pravilno rasporediti. Tu zadaću obavlja diobeno vreteno, struktura građena od mikrotubula – sitnih proteinskih cjevčica. No diobeno vreteno nije nepomična struktura. Njegovi se dijelovi neprestano obnavljaju.
Na jednom kraju mikrotubula dodaju se nove građevne jedinice, dok se na drugome uklanjaju. Pritom se materijal mikrotubula pomiče prema polovima diobenog vretena. Kako onda takva struktura, čiji se dijelovi neprestano mijenjaju i pomiču, održava odgovarajuću duljinu?
Isti pokret, različiti rezultati
Dosadašnja istraživanja dala su naizgled proturječne rezultate. U nekim je pokusima brže kretanje mikrotubula prema polovima bilo povezano s duljim diobenim vretenom, a u drugima s kraćim. Znanstvenici dosad nisu imali objašnjenje koje bi povezalo ta dva opažanja.
Dr. sc. Shane A. Fiorenza i prof. dr. sc. Nenad Pavin razvili su teorijski model i proveli izračune koji pokazuju da je za razumijevanje tih rezultata potrebno promatrati što se istodobno događa na oba kraja mikrotubula.
„Zamislite pokretnu traku kojoj se dijelovi na jednom kraju dodaju, a na drugome uklanjaju. Da bismo razumjeli njezinu duljinu, moramo pratiti što se događa na oba kraja. Upravo nam je povezivanje tih procesa omogućilo da objasnimo naizgled suprotne rezultate”, objašnjava dr. sc. Shane A. Fiorenza.
Fotografija: dr. sc. Shane A. Fiorenza i prof. dr. sc. Nenad Pavin
Dva kraja rade zajedno
Model koji su razvili dr. sc. Fiorenza i prof. dr. sc. Pavin pokazuje kako regulacija, ovisna o duljini mikrotubula, povezuje procese na njihovim suprotnim krajevima. Promjena na jednoj strani zato može utjecati i na ponašanje druge. Ovisno o tome koji se dio sustava poremeti, duljina vretena i brzina kretanja mikrotubula mogu se mijenjati u istom ili u suprotnim smjerovima.
Iz toga proizlazi i predviđanje: istodobnim promjenama na oba kraja moguće je promijeniti brzinu kretanja mikrotubula, a pritom zadržati sličnu duljinu vretena. Predviđanja zagrebačkih fizičara eksperimentalno su provjerili prof. dr. sc. Patrick Meraldi i njegov tim sa Sveučilišta u Ženevi. U pokusima na ljudskim stanicama smanjivali su količine proteina koji reguliraju krajeve mikrotubula i pratili odgovor diobenog vretena.
„Fizički model daje nam mogućnost da predvidimo kako će stanica odgovoriti na određenu promjenu. Kada naši suradnici to predviđanje zatim provjere u živim stanicama, možemo povezati molekularne procese s ponašanjem cijelog vretena”, kaže voditelj istraživanja prof. dr. sc. Pavin.
Od prvog hrvatskog ERC Synergy projekta do mentorstva američkom istraživaču
Novo istraživanje nastavlja se na međunarodno prepoznat znanstveni rad prof. dr. sc. Nenada Pavina, koji povezivanjem teorijske fizike i biologije stanice otkriva temeljne principe stanične diobe. Prof. dr. sc. Pavin jedan je od glavnih istraživača projekta ANEUPLOIDY, prvog ERC Synergy projekta dodijeljenog istraživačima i institucijama iz Hrvatske. Taj prestižni projekt Europskog istraživačkog vijeća zajednički su dobili akademkinja prof. dr. sc. Iva Tolić s Instituta Ruđer Bošković, prof. dr. sc. Nenad Pavin s PMF-a, prof. dr. sc. Geert Kops s Instituta Hubrecht u Nizozemskoj te tim s američkog MIT-a. Projekt vrijedan deset milijuna eura okupio je međunarodne istraživačke grupe kako bi zajednički istražile uzroke pogrešne raspodjele kromosoma u zdravim i bolesnim tkivima.
Američki istraživač na zagrebačkom PMF-u
Upravo je u okviru projekta ANEUPLOIDY dr. sc. Shane A. Fiorenza došao na poslijedoktorsko usavršavanje u grupu prof. dr. sc. Nenada Pavina na Fizičkom odsjeku PMF-a, odlučivši svoju znanstvenu karijeru umjesto u Americi nastaviti u Hrvatskoj. Potom je dobio prestižni europski poslijedoktorski grant Marie Skłodowska-Curie za projekt TRIPOLES, koji je provodio pod istim mentorstvom.
Projekti Marie Skłodowska-Curie podupiru međunarodnu mobilnost, znanstveno usavršavanje i razvoj samostalne istraživačke karijere. Projekt TRIPOLES financiran je u okviru programa Obzor Europa, a za njegovo provođenje na zagrebačkom PMF-u Europska unija dodijelila je približno 146.000 eura. Ovaj znanstveni put pokazuje kako kvalitetno mentorstvo, međunarodna suradnja i europsko financiranje mogu privući talentirane istraživače u Hrvatsku i omogućiti im rad na svjetskoj razini.
Novo istraživanje tako je povezalo teorijsko modeliranje i izračune dr. sc. Shanea A. Fiorenze i prof. dr. sc. Nenada Pavina s eksperimentalnim radom prof. dr. sc. Patricka Meraldija i članova njegova tima, Shebe Cheeran i dr. sc. Elene Doria, a u suradnji je sudjelovala i akademkinja prof. dr. sc. Iva Tolić s Instituta Ruđer Bošković. Rad je ostvaren uz potporu europskih, hrvatskih i švicarskih izvora financiranja, uključujući program Marie Skłodowska-Curie, Europsko istraživačko vijeće i Hrvatsku zakladu za znanost.
Rad pod nazivom "Coordinated control of both microtubule ends regulates mitotic spindle length" objavljen je 17. listopada 2026. i dostupan je u otvorenom pristupu: https://doi.org/10.1038/s41467-026-78426-8
