Biomarker memberikan petunjuk ke jalur yang diambil sel setelah kelaparan dalam temuan yang dapat mengarah pada perawatan obat yang lebih baik – ScienceDaily

Biomarker memberikan petunjuk ke jalur yang diambil sel setelah kelaparan dalam temuan yang dapat mengarah pada perawatan obat yang lebih baik – ScienceDaily


Seperangkat penanda biologis yang secara tradisional tidak terkait dengan nasib sel dapat secara akurat memprediksi bagaimana sel yang identik secara genetik berperilaku berbeda di bawah tekanan, menurut sebuah studi UT Southwestern. Temuan, diterbitkan oleh Laporan Sel sebagai cerita sampul 1 Desember, pada akhirnya dapat menghasilkan respons yang lebih dapat diprediksi terhadap perawatan farmasi.

Kelompok dari jenis sel yang sama yang terpapar rangsangan yang sama sering kali menampilkan respons yang berbeda. Beberapa dari tanggapan ini telah dikaitkan dengan sedikit perbedaan dalam genetika antar sel individu. Namun, sel yang identik secara genetik pun dapat menyimpang dalam perilaku.

Salah satu contohnya dapat ditemukan pada ragi tunas, atau ragi yang aktif membelah. Ketika mikroorganisme ini kehilangan glukosa – molekul gula yang mereka gunakan untuk energi – semua sel berhenti membelah. Namun, ketika nutrisi ini tersedia lagi, beberapa sel mulai membelah sekali lagi sementara yang lain tidak lagi membelah tetapi tetap hidup, bahkan dalam kumpulan ragi yang merupakan klon genetik. Apa yang mendorong perbedaan perilaku antara sel “diam” yang membelah kembali dan sel “tua” yang tidak pernah membelah telah menjadi misteri, kata pemimpin studi N. Ezgi Wood, Ph.D., seorang rekan postdoctoral di UTSW, dan Mike Henne , Ph.D., asisten profesor biologi sel dan biofisika di UTSW.

Studi sebelumnya tentang perbedaan perilaku dalam sel yang identik secara genetik telah berfokus pada gen yang menentukan nasib sel. Namun, Wood, Henne, dan rekannya mengambil kebijaksanaan berbeda: Mereka melihat perilaku biomarker lain yang terkait dengan pemeliharaan sel dasar, seperti siklus sel, respons stres, komunikasi intraseluler, dan pensinyalan nutrisi.

Para peneliti mencatat bahwa peran masing-masing faktor ini dalam menentukan nasib sel masih belum jelas. Mempelajari lebih lanjut tentang faktor-faktor yang mendorong sel untuk bertindak secara berbeda pada akhirnya dapat mengarahkan peneliti ke arah yang baru. Misalnya, pengetahuan dapat berguna dalam membantu sel secara seragam menanggapi kemoterapi kanker atau antibiotik, area di mana sel sering mengambil jalur yang berbeda.

“Bagaimana dua sel identik yang berdampingan mengambil jalur yang berbeda adalah pertanyaan biologis yang sangat mendasar – kami melihatnya dari bakteri ke sel mamalia,” kata Wood. “Hasil kami menunjukkan bahwa faktor-faktor yang tidak secara tradisional dikaitkan dengan nasib sel, pada kenyataannya, memainkan peran penting dalam proses ini, dan membuat kami lebih dekat untuk menjawab pertanyaan mengapa fenomena ini terjadi dan bagaimana kami dapat mengendalikannya.”

Untuk mengeksplorasi pertanyaan ini, para peneliti memodifikasi sel ragi secara genetik sehingga lima penanda protein berbeda yang terkait dengan tugas pemeliharaan ini bersinar dengan warna berbeda di dalam sel saat mereka ada. Mereka kemudian membuat percobaan di mana sel-sel ini hidup di ruang mikrofluida yang terus menerus dibilas dengan media cair. Selama dua jam, media ini kaya akan nutrisi yang dibutuhkan sel-sel ini untuk bertahan hidup dan berkembang biak, termasuk glukosa. Kemudian, selama 10 jam berikutnya, para peneliti memutus suplai glukosa, membuat sel-sel kelaparan. Pada akhir periode ini, mereka memperkenalkan kembali glukosa, sehingga sel pulih. Selama siklus 16 jam ini, kamera terus memantau sel-sel individu, mencari perbedaan antara sel-sel yang menjadi diam atau tua ketika glukosa tersedia kembali.

Ketika mereka meninjau rekaman kamera, para peneliti dengan cepat melihat bahwa meskipun sel tumbuh dengan cara yang tidak sinkron, atau pada titik yang berbeda dalam siklus sel mereka, kelaparan menghentikan siklus sel. Pengamatan lebih dekat menunjukkan bahwa penghambat protein dari siklus sel yang dikenal sebagai Whi5 cenderung berkumpul di inti sel diam selama kelaparan, sementara Whi5 dalam sel tua menghilang sama sekali.

Demikian pula, kedua populasi menunjukkan perbedaan dalam protein Msn2 dan Rtg1 yang terkait dengan respons stres. Meskipun protein-protein ini terkumpul dalam inti dari semua sel ketika mereka kelaparan, mereka tetap ada di inti sel-sel tua bahkan setelah glukosa kembali, namun sebagian besar keluar dari inti sel-sel yang diam ketika kelaparan berakhir.

Para peneliti menemukan penanda lain yang berguna untuk memisahkan dua populasi ini di persimpangan nukleus-vakuola (NVJ), antarmuka yang menghubungkan nukleus ke vakuola, organel pencernaan kecil yang digunakan sel untuk menyerap produk limbah. Sementara sel yang diam cenderung memperbesar NVJ mereka selama kelaparan, sel-sel tua tidak.

Meskipun setiap temuan ini memberi petunjuk ke jalur mana yang akan diambil sel setelah kelaparan dimulai, tidak ada yang menunjukkan kekuatan prediksi sebelum kelaparan terjadi. Tetapi ketika para peneliti memeriksa Rim15, protein yang memainkan peran kunci dalam pensinyalan nutrisi, mereka menemukan bahwa sel-sel dengan Rim15 yang tinggi sebelum kelaparan cenderung menjadi diam sementara mereka yang memiliki konsentrasi protein yang lebih rendah lebih cenderung menjadi tua.

Dengan sendirinya, tidak satu pun dari faktor-faktor ini berfungsi sebagai prediktor akurat nasib sel. Tetapi ketika Wood, Henne, dan rekan mereka melakukan analisis statistik yang menggabungkan semuanya, mereka dapat secara akurat memprediksi sel mana yang menjadi diam dan mana yang menjadi tua dengan akurasi hampir 90 persen sebelum mereka memperkenalkan kembali glukosa. Faktanya, kata mereka, sel tampaknya mencapai “titik keputusan” di mana kecil kemungkinannya mereka akan berubah arah sekitar empat jam menuju kelaparan.

Penelitian ini didanai oleh dana dari Cancer Prevention and Research Institute of Texas (RR150058), The Welch Foundation (I-1873), National Institutes of Health NIGMS (GM119768), Ara Parseghian Fund (APMRF2020), dan UTSW Endowed Scholars Program .

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen