Penelitian membuat terobosan baru – ScienceDaily

Penelitian membuat terobosan baru – ScienceDaily


Sindrom Down, juga dikenal sebagai trisomi 21, adalah salah satu penyakit genetik yang paling umum. Para peneliti dari University of Geneva (UNIGE) dan ETH Zurich (ETHZ), Swiss, baru-baru ini menganalisis protein individu dengan trisomi 21 untuk pertama kalinya: tujuannya adalah untuk meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana salinan supernumerary kromosom 21 dapat memengaruhi perkembangan manusia. Diterbitkan di jurnal Komunikasi Alam, penelitian menunjukkan bahwa trisomi 21, jauh dari hanya mempengaruhi protein yang dikodekan oleh gen kromosom 21, juga berdampak pada protein yang dikodekan oleh gen yang terletak di kromosom lain. Faktanya, sel-sel kewalahan oleh kelebihan protein yang dihasilkan oleh gen rangkap tiga, dan tidak dapat mengatur jumlah protein. Hasil ini memberikan wawasan baru tentang sindrom Down dan gejalanya berdasarkan studi protein, mengungkapkan hasil yang berbeda dari kelebihan kromosom 21 pada perilaku sel.

Gejala sindrom Down – atau trisomi 21, penyakit genetik yang paling umum – termasuk dysmorphism wajah, gangguan intelektual, tonus otot yang buruk, dan penyakit jantung bawaan. Sindrom ini terjadi karena adanya tiga kromosom 21, yang menjelaskan mengapa penelitian hingga saat ini berfokus pada analisis DNA dan transkriptom (semua RNA pembawa pesan yang disintesis dari gen genom kita). “Namun demikian,” jelas Stylianos E. Antonarakis, profesor kehormatan di Fakultas Kedokteran UNIGE, “protein adalah molekul yang sangat informatif karena lebih erat terkait dengan tanda-tanda klinis sindrom. Mempelajarinya memungkinkan untuk mengajukan hipotesis baru tentang mekanisme seluler terganggu oleh trisomi 21. ” Namun, menganalisis semua protein dari sampel klinis secara teknis merupakan tugas yang sangat sulit – itulah sebabnya para peneliti UNIGE bergabung dengan tim yang dipimpin oleh Profesor Ruedi Aebersold dari ETHZ, yang merupakan pakar dunia dalam studi proteome.

Para ilmuwan berhasil menghitung 4.000 dari 10.000 protein yang disintesis oleh sel kulit – pertunjukan perdana dunia – menggunakan SWATH-MS, teknik spektrometri massa baru yang dikembangkan oleh ETHZ. Perbedaan protein antara sel-sel sindrom Down dan seseorang tanpa anomali genetik rendah (1,5 kali lebih tinggi untuk protein yang diproduksi oleh gen kromosom 21). Mereka sulit dideteksi dengan teknik tradisional, artinya perlu menunggu metode ultra-sensitif dikembangkan untuk mendeteksi variasi kecil. “Terlebih lagi, tujuannya hanya untuk menganalisis variasi protein karena anomali genetik, dan bukan variasi yang dapat dikaitkan dengan perbedaan individu. Jadi, kami mengerjakan sel fibroblastik dari sepasang perempuan kembar yang memiliki latar belakang genetik yang sama. , kecuali yang satu mengalami trisomi 21 dan yang lainnya tidak, “tambah Christelle Borel, seorang peneliti di Departemen Genetika dan Perkembangan di Fakultas Kedokteran UNIGE.

Mekanisme seluler regulasi diri yang kurang ditemukan

Pemeriksaan rinci terhadap sampel si kembar mengungkapkan beberapa temuan utama untuk meningkatkan pemahaman kita tentang dampak sindrom Down pada sel. Variasi kuantitatif yang signifikan diamati pada protein yang tidak dikodekan secara eksklusif dari gen pada kromosom 21 tetapi juga dari gen yang memetakan ke kromosom lain. Trisomi 21 menyebabkan overdosis mRNA dan protein yang mengganggu fungsi seluler individu yang terpengaruh. Para peneliti kemudian mengamati mekanisme seluler untuk mengatur sendiri produksi protein, yang mampu melawan kelebihan protein yang tidak biasa. Dalam kondisi normal, mekanisme ini membantu memperbaiki kelebihan kecil dan mengatur jumlah protein yang dibutuhkan oleh sel kita. Tetapi, karena tambahan kromosom 21, yang dengan sendirinya mengkode protein, sel-sel tertinggal dengan kelebihan protein dan mekanisme pengaturan sendiri tidak lagi dapat mengontrol dan membatasi jumlahnya. “Untuk pertama kalinya,” kata Profesor Antonarakis, “kami memiliki analisis komprehensif tentang protein yang dideregulasi oleh trisomi 21, yang dapat menjelaskan penyebab berbagai gejala sindrom Down.”

Ahli genetika UNIGE juga menemukan bahwa trisomi 21 juga mempengaruhi berbagai sub-struktur sel, terutama mitokondria, yang bertanggung jawab atas proses energi sel. Tapi di sini masalahnya justru sebaliknya: protein yang membentuk mitokondria sangat berkurang dan mempengaruhi fungsinya yang benar. Hasil terakhir divalidasi dengan sampel dari pasien lain dengan trisomi 21: menunjukkan bahwa jenis protein yang terkena juga sangat penting untuk memahami penyebab gejala. “Secara umum, perputaran protein dipercepat dalam sel trisomik. Lalu ada dua jenis protein,” kata Christelle Borel. “Yang pertama berkumpul sebagai kompleks untuk melakukan fungsi yang tepat. Yang kedua, di sisi lain, beroperasi sendiri. Kami menemukan bahwa protein dalam kompleks yang terdegradasi paling cepat di sel trisomik, yang merupakan sesuatu yang tidak dapat terjadi. telah ditemukan sebelumnya. ” Faktanya, protein yang merakit mengatur secara timbal balik dan alami dengan membentuk kompleks, yang berarti kelebihannya dikontrol. Sebaliknya, terdapat kelebihan protein soliter yang tidak dihilangkan oleh sel karena hanya berfungsi sendiri.

Perspektif baru untuk penelitian genetika medis

Ahli genetika UNIGE, bekerja sama dengan para ahli ETHZ, telah mengambil langkah besar ke depan dalam pemahaman kita tentang trisomi 21 dengan melampaui gen dan transkriptom untuk mencapai protein. Penemuan awal ini, bersama dengan demonstrasi kelayakan teknis, membuka perspektif baru untuk penelitian, karena metodologi dapat diterapkan pada penyakit genetik lainnya. “Kami sekarang perlu menemukan protein yang dideregulasi yang bertanggung jawab untuk setiap gejala tertentu dari sindrom Down. Kemudian kami perlu melihat apakah penemuan baru dimungkinkan untuk jenis sel lain seperti neuron atau sel jantung, yang sangat terpengaruh oleh trisomi 21,” Profesor Antonarakis menyimpulkan.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Jenewa. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Slot Online

Author Image
adminProzen