Sumber Tatanan Seluler yang Baru Ditemukan dalam Kimia Kehidupan

Sumber Tatanan Seluler yang Baru Ditemukan dalam Kimia Kehidupan

[ad_1]

Mungkin pertanyaannya bukanlah mengapa agregat terbentuk dalam penyakit, tetapi mengapa agregat tidak terbentuk dalam sel sehat. “Salah satu hal yang sering saya tanyakan dalam pertemuan kelompok adalah: Kenapa sel tidak telur orak-arik?” Hyman berkata dalam ceramahnya pada pertemuan biologi sel; kandungan protein dalam sitoplasma “sangat terkonsentrasi sehingga seharusnya keluar dari larutan.”

Dua jenis protein (merah, kuning) yang diisolasi dari nukleolus telur katak dapat secara spontan tersusun menjadi tetesan kondensat. Dengan mengubah konsentrasi setiap protein dalam larutan, peneliti dapat membuat salah satu atau kedua jenis kondensat tumbuh atau menghilang.Atas kebaikan Marina Feric & Clifford Brangwynne

Sebuah petunjuk datang ketika para peneliti di lab Hyman menambahkan ATP bahan bakar seluler ke kondensat dari protein granul stres yang dimurnikan dan melihat kondensat tersebut lenyap. Untuk menyelidiki lebih lanjut, para peneliti memasukkan putih telur ke dalam tabung reaksi, menambahkan ATP ke satu tabung dan garam ke tabung lainnya, lalu memanaskannya. Sementara putih telur dalam garam berkumpul, yang dengan ATP tidak: ATP mencegah agregasi protein pada konsentrasi yang ditemukan dalam sel hidup.

Tapi bagaimana caranya? Itu tetap menjadi teka-teki sampai Hyman secara kebetulan bertemu dengan seorang ahli kimia saat mempresentasikan sebuah seminar di Bangalore. Ahli kimia mencatat bahwa dalam proses industri, aditif yang disebut hidrotrop digunakan untuk meningkatkan kelarutan molekul hidrofobik. Kembali ke labnya, Hyman dan rekan-rekannya menemukan bahwa ATP bekerja dengan sangat baik sebagai hydrotrope.

Menariknya, ATP adalah metabolit yang sangat melimpah di dalam sel, dengan konsentrasi tipikal 3-5 milimolar. Kebanyakan enzim yang menggunakan ATP beroperasi secara efisien dengan konsentrasi tiga kali lipat lebih rendah. Lalu, mengapa ATP begitu terkonsentrasi di dalam sel, jika tidak diperlukan untuk mendorong reaksi metabolisme?

Salah satu penjelasan kandidat, menurut Hyman, adalah bahwa ATP tidak bertindak sebagai hidrotrop di bawah 3-5 milimolar. “Salah satu kemungkinannya adalah bahwa dalam asal usul kehidupan, ATP mungkin telah berevolusi sebagai hidrotropi biologis untuk menjaga biomolekul larut dalam konsentrasi tinggi dan kemudian dikooptasi sebagai energi,” katanya.

Sulit untuk menguji hipotesis itu secara eksperimental, Hyman mengakui, karena sulit untuk memanipulasi sifat hidrotropik ATP tanpa juga mempengaruhi fungsi energinya. Tetapi jika idenya benar, mungkin membantu menjelaskan mengapa agregat protein umumnya terbentuk pada penyakit yang berhubungan dengan penuaan, karena produksi ATP menjadi kurang efisien seiring bertambahnya usia.

Kegunaan Lain untuk Tetesan

Agregat protein jelas buruk dalam penyakit neurodegeneratif. Tetapi transisi dari fase cair ke fase padat dapat bersifat adaptif dalam keadaan lain.

Ambil contoh oosit primordial, sel-sel di dalam ovarium yang tidak aktif selama beberapa dekade sebelum matang menjadi sel telur. Masing-masing sel ini memiliki tubuh Balbiani, kondensat besar protein amiloid yang ditemukan di oosit organisme mulai dari laba-laba hingga manusia. Tubuh Balbiani diyakini melindungi mitokondria selama fase dorman oosit dengan mengelompokkan sebagian besar mitokondria bersama dengan serat protein amiloid yang panjang. Ketika oosit mulai matang menjadi telur, serat amiloid itu larut dan tubuh Balbiani menghilang, jelas Elvan Böke, seorang ahli biologi sel dan perkembangan di Center for Genomic Regulation di Barcelona. Böke bekerja untuk memahami bagaimana serat amiloid ini berkumpul dan larut, yang dapat mengarah pada strategi baru untuk mengobati penyakit infertilitas atau neurodegeneratif.

Agregat protein juga dapat menyelesaikan masalah yang membutuhkan respons fisiologis yang sangat cepat, seperti menghentikan pendarahan setelah cedera. Sebagai contoh, Mucor circinelloides adalah spesies jamur dengan jaringan hifa seperti akar yang saling berhubungan dan bertekanan tempat nutrisi mengalir. Para peneliti di Temasek Life Sciences Laboratory yang dipimpin oleh ahli biologi sel evolusi Greg Jedd baru-baru ini menemukan bahwa ketika mereka melukai ujung Mucor hifa, protoplasma menyembur keluar pada awalnya tapi hampir seketika membentuk sumbat agar-agar yang menghentikan pendarahan.

Jedd menduga bahwa respons ini dimediasi oleh polimer panjang, kemungkinan protein dengan struktur berulang. Para peneliti mengidentifikasi dua kandidat protein dan menemukan bahwa, tanpa mereka, jamur yang terluka secara fatal keluar ke genangan protoplasma.

Diposting oleh : joker123

Releated

2020 Adalah Salah Satu Tahun Terpanas dalam Catatan

2020 Adalah Salah Satu Tahun Terpanas dalam Catatan

[ad_1] Bumi menyala kebakaran tahun lalu (seandainya Anda lupa), dengan kebakaran hutan Pantai Barat yang memecahkan rekor, gelombang panas Siberia, dan badai Atlantik. Sekarang para ilmuwan pemerintah telah menghitung angka di balik kekacauan planet ini. NASA baru saja merilis laporan tahunan tentang suhu tahunan, dan dikatakan bahwa 2020 melampaui atau menyamai 2016 sebagai tahun terpanas […]