Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Mengatur Ulang Jam Biologis dengan Membalik Sakelar

Jam biologis hadir di hampir semua sel organisme. Karena semakin banyak bukti yang muncul bahwa jam di organ tertentu mungkin tidak sinkron, ada kebutuhan untuk menyelidiki dan mengatur ulang jam ini secara lokal. Ilmuwan dari Belanda dan Jepang memperkenalkan sakelar hidup / mati yang dikendalikan cahaya ke penghambat kinase, yang memengaruhi fungsi jam. Ini memberi mereka kendali atas jam biologis dalam sel yang dikultur dan jaringan yang dieksplorasi. Mereka mempublikasikan hasil mereka pada 26 Mei di Nature Communications .

Kehidupan di Bumi telah berkembang dalam siklus 24 jam; terang dan gelap, panas dan dingin. "Hasilnya, sel-sel kita tersinkronisasi dengan osilasi 24 jam ini," kata Wiktor Szymanski, Profesor Kimia Radiologi di Pusat Medis Universitas Groningen. Jam sirkadian kita diatur oleh pengontrol pusat di nukleus suprachiasmatic, sebuah wilayah di otak tepat di atas saraf optik, tetapi semua sel kita mengandung jamnya sendiri. Jam ini terdiri dari osilasi dalam produksi dan pemecahan protein tertentu.

IMAGES
Gambar: image-cdn.medkomtek.com

Saklar lampu

"Menjadi semakin jelas bahwa jam ini dapat terganggu di organ atau jaringan, yang dapat menyebabkan penyakit," tambah penulis pertama DuĊĦan Kolarski, seorang mahasiswa PhD dari kelompok yang dipimpin oleh Ben Feringa, Profesor Kimia Organik. Dan, tentu saja, kita semua tahu tentang jet lag, yang disebabkan oleh perjalanan melintasi zona waktu, atau masalah yang disebabkan oleh peralihan ke atau dari waktu musim panas. "Kami hanya tahu sedikit tentang bagaimana sel-sel kami mengkoordinasikan osilasi ini, atau bagaimana hal itu mempengaruhi tubuh jika, misalnya, satu ginjal berada di luar fase dengan bagian tubuh lainnya," tambahnya.

Untuk mempelajari efek ini, akan berguna untuk memiliki obat yang mempengaruhi jam dan dapat diaktifkan secara lokal. Yang terakhir adalah sesuatu yang telah dilakukan oleh kelompok Szymanski dan Feringa sebelumnya. Mereka menciptakan beberapa senyawa, seperti antibiotik atau obat antikanker, yang dapat dinyalakan dan dimatikan dengan cahaya. Sebelumnya, ahli biologi sirkadian Tsuyoshi Hirota, profesor di Institut Transformatif Bio-Molekul di Universitas Nagoya, Jepang, mengembangkan inhibitor kinase, longdaysin, yang memperlambat jam sirkadian menjadi siklus yang berlangsung hingga 48 jam. Kolarski memasang longdaysin ini dengan sakelar lampu yang memungkinkannya untuk mengaktifkan atau menonaktifkan senyawa dengan lampu ungu dan hijau.

Zona waktu

Mengembangkan adaptasi ini membutuhkan waktu beberapa tahun bagi Kolarski, tetapi hasilnya sepadan dengan upaya yang dilakukan. "Itu benar-benar 'Tour de Force' ilmiah dan contoh indah kerja sama antar disiplin," tambah Feringa. Bersama dengan rekan Jepang mereka di Universitas Nagoya, para ilmuwan dari Universitas Groningen menunjukkan bagaimana siklus sel yang dikultur diperpanjang dari 24 menjadi 28 jam dengan pengobatan dengan turunan longdaysin. Penonaktifan dengan lampu hijau mengembalikan siklus menjadi lebih dari 25 jam dan pengaktifan kembali berikutnya dengan cahaya ungu mengembalikannya ke 28 jam.

"Kami juga menggunakannya dalam irisan jaringan dari inti suprachiasmatic tikus," kata Kolarski. "Osilasi melambat menjadi siklus 26 jam setelah pengobatan selama beberapa hari dengan turunan longdaysin dan kembali ke siklus 24 jam setelah penonaktifan dengan lampu hijau."

"Regulasi yang dapat dibalik ini akan memberikan pendekatan baru untuk menganalisis bagaimana jam di setiap sel diatur pada tingkat jaringan untuk mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang sistem jam sirkadian yang kompleks," tambah Hirota.

Para ilmuwan juga menyesuaikan fase siklus dalam sel yang dikultur: aktivasi tiga hari dari turunan longdaysin diikuti dengan penonaktifan menyebabkan pergeseran dalam siklus 24 jam hingga enam jam. Ini seolah-olah sel telah disinkronkan dengan zona waktu yang berbeda. Eksperimen ini merupakan bukti prinsip dan memungkinkan para ilmuwan mempelajari jam sirkadian secara lebih rinci. Langkah selanjutnya adalah menggunakan longdaysin pada hewan. Kolarski: "Longdaysin asli, tanpa sakelar, telah digunakan sebelumnya pada ikan zebra. Kami sangat ingin mengujinya pada tikus. Tujuannya bukan untuk memperbaiki jet lag tetapi untuk mempelajari efek longdaysin pada fisiologi."

Organ

Obat yang mengaktifkan cahaya seperti longdaysin mungkin hanya akan digunakan untuk mengobati kondisi serius. "Kami sebenarnya dapat menjangkau beberapa organ dengan cahaya, misalnya dengan endoskopi. Saluran pencernaan dan sistem pernapasan mudah dijangkau, sementara jaringan lain mungkin memerlukan sayatan kecil untuk memasukkan serat optik," komentar Szymanski. Ada juga beberapa opsi yang muncul untuk menghasilkan cahaya di dalam organ atau jaringan, melalui teknik seperti bioluminescence atau sonoluminescence. Meskipun tingkat cahaya ini masih beberapa kali lipat di bawah yang kita butuhkan untuk menjentikkan sakelar. Kami akan bekerja keras untuk meningkatkan kepekaan di tahun-tahun mendatang, tegas Szymanski dan Feringa. Kolarski menambahkan: "Kami sekarang telah membuka bidang studi baru. Akhirnya,semua ini akan memungkinkan kami untuk mengganggu atau memperbaiki osilasi sirkadian secara lokal. "

Powered By NagaNews.Net