Senyawa Kimia Yang Mempengaruhi Jam Biologis - Ahli biologi di UC San Diego telah menemukan senyawa kimia gres dan menjanjikan untuk pengembangan obat terhadap gangguan metabolisme menyerupai diabetes tipe 2. Diabetes tipe 2 merupakan duduk kasus utama kesehatan di Amerika Serikat lantaran adanya epidemi obesitas ketika ini.
Temuan yang diterbitkan pada edisi online jurnal Science (13/7/2012) ini mengejutkan banyak pihak lantaran senyawa kimia tersebut tidak secara eksklusif mengontrol produksi glukosa di hati (liver), melainkan menghipnotis acara protein kunci yang mengatur prosedur internal badan insan pada siang dan malam hari, atau biasa disebut ritme sirkadian atau jam biologis.
Para ilmuwan telah usang menduga bahwa diabetes dan obesitas berkaitan dengan duduk kasus jam biologis. Tikus percobaan yang dirubah jam biologisnya seringkali menjadi gemuk dan mengidap diabetes. Dua tahun lalu, tim yang dipimpin oleh Steve Kay, Dekan Divisi Biological Sciences di UC San Diego, menemukan mata rantai biokimia antara jam biologis dan diabetes. Selain itu, juga ditemukan bahwa protein kunci, cryptochrome, yang mengatur jam biologis tanaman, serangga dan mamalia juga mengatur produksi glukosa di hati sehingga perubahan kadar protein ini sanggup meningkatkan kesehatan tikus yang mengidap diabetes.
 |
| Ahli biologi di UC San Diego telah menemukan materi kimia gres dan menjanjikan untuk pengembangan obat terhadap gangguan metabolisme menyerupai diabetes tipe 2. Diabetes tipe 2 merupakan duduk kasus utama kesehatan di Amerika Serikat lantaran adanya epidemi obesitas ketika ini. (Credit: Image by Peter Allen, UC Santa Barbara) |
Sekarang Kay dan timnya telah menemukan sebuah molekul kecil yang sanggup dengan gampang dikembangkan menjadi obat. Obat ini nantinya sanggup mengontrol “roda gigi” molekul yang rumit atau prosedur ketepatan waktu dari cryptochrome sedemikian rupa sehingga sanggup menekan produksi glukosa oleh hati. Seperti tikus dan binatang lain, prosedur biokimia di badan insan telah berevolusi untuk menjaga pasokan glukosa mengalir ke otak pada malam hari pada ketika kita tidak makan atau tidak aktif.
“”Menjelang final malam, hormon memperlihatkan sinyal ke hati bahwa kita dalam keadaan puasa sehingga hati memproduksi lebih banyak glukosa,” kata Kay. ”Dan di siang hari, ketika kita sedang aktif, jam biologis menutup sinyal puasa tersebut lantaran ketika itu kita memang sedang makan sehingga mendapat pasokan glukosa dari makanan. Pasokan glukosa yang lebih banyak dari hati tidak dibutuhkan lagi di siang hari” tambah Kay.
Diabetes disebabkan oleh akumulasi glukosa dalam darah, yang sanggup menyebabkan penyakit jantung, stroke, gagal ginjal dan kebutaan. Pada diabetes tipe 1, rusaknya insulin menciptakan sel-sel di pankreas mempunyai gula darah yang tinggi. Pada diabetes tipe 2, (sekitar 90 persen dari masalah diabetes), kerusakan insulin terjadi secara sedikit demi sedikit lantaran kegemukan atau duduk kasus lain, sehingga menyebabkan gula darah tinggi
Pada tahun 2010, Kay dan rekan-rekannya menemukan bahwa cryptochrome memainkan tugas penting dalam mengatur waktu internal siklus contoh makan, yaitu antara waktu puasa kita di malam hari dengan waktu makan kita di siang hari untuk menjaga pasokan glukosa dalam aliran darah kita. Peneliti lain baru-baru ini menemukan bahwa cryptochrome juga mempunyai potensi untuk mengurangi gula darah yang tinggi dari obat asma dengan menyesuaikan waktu pengobatan pasien. ”Kami menemukan bahwa kalau kita meningkatkan level cryptochrome secara genetik dalam hati, maka kita sanggup menghambat produksi glukosa oleh hati,” kata Kay.
Namun, molekul yang ditemukan oleh Kay dan timnya merupakan molekul yang jauh lebih kecil, dijuluki “KL001″ (merupakan senyawa pertama yang ditemukan dari Lab. Kay), sanggup mengatur acara itu juga. Molekul ini sanggup memperlambat jam biologis dengan menstabilkan protein cryptochrome sehingga mencegah crypotochrome dikirim proteasom. Proteasom merupakan protein komplek yang berfungsi untuk mendegradasi protein yang tidak dibutuhkan atau rusak.
Penemuan KL001 mengejutkan banyak ilmuwan dan tentunya merupakan suatu keberuntungan atas upaya di laboratorium Kay untuk mengidentifikasi molekul yang sanggup memperpanjang jam biologis. Dua tahun lalu, Tsuyoshi Hirota, postdoctoral di laboratorium Kay menemukan suatu senyawa yang mempunyai imbas terbesar yang pada ritme sirkadian. Senyawa tersebut merupakan materi kimia yang oleh ahli biologi dijuluki “longdaysin” lantaran sanggup memperpanjang jam biologis sehari-hari sel insan lebih dari 10 jam.
Melanjutkan pencariannya, Hirota melanjutkan usahanya untuk menemukan lebih banyak materi kimia yang sanggup memperpanjang atau memperlambat irama sirkadian sehingga memungkinkan para ilmuwan untuk memahami lebih lanjut wacana mesin kimia dan geneti yang rumit dari jam biologis. Dia dan rekan-rekannya di laboratorium Kay melaksanakan ini dengan menskrining ribuan senyawa yang terdapat di dalam sel manusia, dimana gen luciferase dilekatkan pada mesin jam biologis. Penelitian ini berhasil mendeteksi sejumlah senyawa lain, salah satunya ialah KL001.
“Kami menemukan senyawa lain yang fungsinya menyerupai dengan longdaysin yaitu untuk memperlambat jam biologis,” kata Kay. “Tapi tidak menyerupai longdaysin, senyawa ini tidak menghambat protein kinase menyerupai yang dilakukan oleh longdaysin sehingga kami mengetahui bahwa senyawa ini mempunyai cara kerja yang berbeda. Selanjutnya kami harus mengetahui senyawa apakah yang sanggup berinteraksi dengan temuan kami ini? Dan kami benar-benar terkejut ketika menemukan bahwa temuan kami tersebut sanggup berikatan secara spesifik dengan KL001. KL001 merupakan cryptochrome yang ditemukan di tumbuhan, lalat dan insan selama 20 tahun terakhir.
Selanjutnya, Tim Kay mengkarakterisasi senyawa kimia tersebut di laboratorium Peter Schultz di Scripps Research Institute untuk mengkarakterisasi senyawa kimia tersebut dan memahami secara rinci bagaimana senyawa tersebut sanggup menghipnotis cryptochrome untuk memperpanjang jam biologisnya.
“Studi biokimia yang mereka lakukan memperlihatkan bahwa KL001 sanggup mencegah cryptochrome untuk terdegradasi oleh sistem proteasome, tentunya ini merupakan temuan yang sangat mengejutkan lagi,” kata Kay. “Pada dasarnya senyawa ini mengganggu sinyal pengiriman cryptochrome ke daerah sampah selular.” tambah Kay.
Untuk memahami bagaimana KL001 bekerja secara mekanis dengan cryptochrome untuk mengontrol jam biologis, tim memulai kerja sama dengan Frank Doyle dan kelompoknya di UC Santa Barbara. ”Mereka membangun model matematika dari tugas cryptochrome terhadap jam biologis,” kata Kay.”Model ini sangat penting bagi kita untuk memahami fungsi senyawa tersebut lantaran jam biologis sangat rumit. Langkah ini menyerupai membuka belahan belakang sebuah jam Rolex dan melihat ratusan roda gigi kecil-kecil yang terintegrasi..”
Berdasarkan model matematika, para ilmuwan memperkirakan bahwa menambahkan KL001 ke sel-sel hati tikus seharusnya sanggup menstabilkan cryptochrome sehingga peningkatan cryptochrome akan menghambat produksi enzim dalam hati yang merangsang proses glukoneogenesis yaitu produksi glukosa selama badan berpuasa. Percobaan yang dilakukan tolong-menolong dengan laboratorium Daud Brenner, Dekan UC San Diego School of Medicine dan Vice Chancellor for Health Sciences, menegaskan bahwa apa yang diprediksikan selama ini menjadi kenyataan.
“Pada sel hati tikus, kami memperlihatkan bahwa KL001 menghambat ekspresi gen untuk glukoneogenesis. Gen ini akan aktif kalau diinduksi oleh hormon glucagon sehingga memicu produksi glukosa oleh hati. Hormon ini ialah hormon diproduksi ketika kita sedang berpuasa. Pada takaran tertentu, senyawa yang kami temukan ini sanggup menghambat glukoneogenesis hepatic yaitu produksi glukosa oleh sel-sel hati. “kata Kay.
Kay menyampaikan bahwa langkah berikutnya bagi kelompok penelitiannya ialah memahami bagaimana KL001 dan molekul yang menyerupai dengannnya sanggup menghipnotis fungsi cryptochrome dalam sistem kehidupan, menyerupai yang terjadi di tikus laboratorium. Para ilmuwan juga merencanakan untuk menyidik bagaimana senyawa tersebut menghipnotis belahan badan lainnya (selain hati) yang bekerjasama dengan jam biologis dan penyakit metabolik. Kay menambahkan bahwa temuan ini sanggup membuka pintu untuk jenis pengobatan atau terapi gres untuk penyakit diabetes.
Selain Kay, Hirota, Schultz, Doyle dan Brenner, peneliti lain yang terlibat pada inovasi ini ialah Mariko Sawa, Pagkapol Y. Pongsawakul dan Tim Sonntag dari UC San Diego’s Division of Biological Sciences; Jae Wook Lee dari TSRI; Peter St. John dari UC Santa Barbara; Keiko Iwaisako, Takako Noguchi dan David Welsh dari UC San Diego’s School of Medicine.
Penelitian ini didukung oleh hibah dari National Institutes of Health (GM074868, H051573 GM085764, GM096873, MH082945).
Terima kasih atas kunjungan anda, biar artikel ini bermanfaat. Mohon berikan derma kepada kami dengan cara like, follow dan share melalui facebook, twitter, atau google +.
Referensi Jurnal :
Tsuyoshi Hirota, Jae Wook Lee, Peter C. St. John, Mariko Sawa, Keiko Iwaisako, Takako Noguchi, Pagkapol Y. Pongsawakul, Tim Sonntag, David K. Welsh, David A. Brenner, Francis J. Doyle III, Peter G. Schultz, and Steve A. Kay. Identification of Small Molecule Activators of Cryptochrome. Science, July 12, 2012 DOI:10.1126/science.1223710
Artikel ini merupakan terjemahan dari goresan pena ulang menurut materi yang disediakan oleh University of California – San Diego via Science Daily (10 Juni 2012). Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.
No comments:
Post a Comment