Langsung ke konten utama

Kesalahan Asam Amino Protein untuk Pertahanan Sel dari Virus, Bakteri dan Kontaminasi Kimia

loading...
Tinuku

(KeSimpulan) Para penelitian menyatakan bila sel-sel dihadapkan dengan serbuan virus, bakteri atau kontaminasi bahan kimia yang menjengkelkan, mereka akan melindungi diri dengan resep DNA dan memasukkan asam amino yang salah (protein errors) menjadi protein baru untuk menjaga dari kerusakan.

Tao Pan, Professor dari Biochemistry and Molecular Biology di University of Chicago mengatakan "kesalahan sistem" ini terdiri dari sebuah novel non-mekanisme genetik oleh sel-sel yang dapat dengan cepat membuat protein yang penting agar lebih tahan terhadap serangan stresor. Sebuah tim terdiri dari 18 ilmuwan dari University of Chicago dan National Institute of Allergy and Infectious Disease (NIAID) yang dipimpin oleh Pan dan Jonathan Yewdell menerbitkan temuan ini pada edisi 25 November 25 di jurnal Nature.

"Mekanisme ini memungkinkan setiap protein untuk mendapatkan perlindungan. Kode genetik dianggap tidak tersentuh, tapi ini non-genetik dalam sel menjadi strategi yang digunakan untuk menciptakan pengawalan untuk protein," kata Pan. Protein dibangun melalui proses yang disebut translation di mana elemen seluler menggunakan kode genetik untuk memandu perakitan blok bangunan yang disebut asam amino ke dalam urutan yang benar.

Pertama-tama, salinan DNA (disebut RNA pembawa pesan) disusun dan ditransfer ke struktur selular yang disebut ribosom. Transfer beberapa RNA (tRNA), masing-masing satu dari 20 asam amino yang digunakan dalam membangun protein, membaca kode messenger RNA (mRNA) dan membawa asam amino yang sesuai ke ribosom, di mana mereka terikat bersama untuk membentuk protein yang lengkap.

Setiap tRNA dapat dilampirkan ke hanya salah satu dari 20 asam amino, spesifisitas yang mencegah kesalahan selama konstruksi protein. Dalam persiapan laboratorium artifisial, para ilmuwan telah mengamati bahwa hanya satu dari setiap 10.000 asam amino dimasukkan ke protein yang tidak terkoreksi, dengan demikian protein errors menjadi khas yang langka.

Tapi Jeffrey Goodenbour, mahasiswa pasca sarjana di University of Chicago bersama dengan Nir Netzer dari NIAID, memutuskan untuk melihat seberapa sering tRNA errors (yang disebut misacylations) terjadi pada sel-sel hidup. Setelah mengembangkan teknik baru untuk mengukur kesalahan-kesalahan ini, mereka terkejut bahwa ditemukan tingkat kesalahan yang lebih tinggi di dalam sel-sel untuk asam amino metionin (amino acid methionine). Lebih satu dari setiap 100 methionines telah salah ditempatkan di dalam protein.

Ketika sel-sel mendapat tekankan oleh paparan virus, bakteri atau bahan kimia beracun seperti hidrogen peroksida, tingkat kesalahan itu pergi lebih tinggi lagi, sampai dengan 10 persen dari methionine yang ditempatkan ke dalam protein baru yang berbeda dari apa yang telah ditentukan oleh gen. "Itu 1.000 kali lebih banyak dibanding yang disebutkan dalam buku-buku literatur saat ini," kata Pan.

Percobaan lebih lanjut menunjukkan kejadian yang selalu sama pada asam amino, methionine, salah penempatan ke protein baru. methionine adalah hanya salah satu dari dua asam amino untuk membawa atom sulfur pada untaian tepi, sebuah fitur yang memungkinkan untuk menetralkan molekul berbahaya yang disebut reactive oxygen species (ROS) yang terbentuk di dalam atau stresor infeksi sel. ROS dapat merusak protein melalui proses yang disebut oksidasi kimia, tetapi methionine dapat teroksidasi (dan dipulihkan melalui proses yang disebut reduction) tanpa rusak secara permanen.

"Idenya adalah bahwa methionine dapat melindungi anda melawan oksidasi yang aktif di rumah protein, pada akhirnya akan benar-benar menjadi fungsi pertahanan bagi protein. Dengan demikian anda akhirnya mengurangi beban total reactive oxygen species di dalam sel. Ini merupakan mekanisme yang sangat menarik," kata Goodenbour.

Sel-sel normal meletakkan methionine di dekat bagian penting dari sebuah protein untuk melindungi bagian ini dari kerusakan oleh reactive oxygen species. Bila sel di bawah tekanan dan jumlah ROS meningkat, jumlah methionine yang "kesalahan" akan naik 10 kali lipat, memungkinkan protein baru untuk menjadi lebih tahan terhadap serangan. "Bayangkan sebuah pertandingan tinju. Jika anda meletakkan diri dekat lokasi methionine, reactive oxygen species untuk melewatinya agar sampai ke lokasi aktif untuk residu oksidasi. Anda telah memasukkan sesuatu yang tepat di depannya sehingga protein dapat menahan pukulan. Jika anda memiliki banyak methionine untuk memicu protein ini keluar dengan banyak, akan banyak pukulan. Jadi ini adalah strategi yang digunakan di dalam sel untuk menciptakan pengawal bagi protein," kata Pan.

Sebuah teka-teki yang tersisa adalah untuk menentukan mengapa perlindungan ekstra methionine-methionine ini tidak disandikan sebagai bagian dari DNA di tempat pertama, bukannya diserahkan kepada genetik pasca penempatan acak?

Pan menyatakan bahwa penempatan acak asam amino membuat protein bahkan lebih tahan terhadap serangan karena tidak ada yang diciptakan dengan model sama. "Ini terdengar kacau dan tidak membuat banyak pengertian menurut buku-buku pelajaran di sekolah. Tapi dengan cara ini sel dapat selalu memastikan bahwa subset dari protein ini agak kurang peka terhadap serangan ekstra. Saya pikir itu yang paling penting dari ini untuk membuat setiap molekul protein yang berbeda-beda dan anda tidak bisa melakukan ini secara genetis," kata Pan.

Kontribusi pada penelitian ini dari University of Chicago yaitu Kimberly A. Dittmar, Richard B. Jones, Jeffrey R. Schneider, David Boone, Eva M. Eves. Dari National Institute of Allergy dan Infectious Diseases yaitu Marsha R. Rosner. Nir Netzer, Alexandre David, James S. Gibbs, Alan Embry, Brian Dolan, Suman Das, Heather Hickman, Peter Berglund, Jack R. Bennink, dan Jonathan W. Yewdell. Riset ini didukung oleh hibah dari NIAID dan National Institute of Health.

Ikuti sains dan teknologi terkini di: Laporan Penelitian
Update via: Google+ Twitter Facebook Pinterest YouTube
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.