Peran Titik Protein dalam Penyakit Neurodegeneratif
Protein droplets memiliki fungsi biologis yang sangat penting di dalam sel, namun dalam penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer, titik-titik cair ini dapat berubah menjadi gumpalan padat yang dikenal sebagai fibril. Perubahan ini mengganggu fungsi fisiologis normal protein droplets yang seharusnya membantu menstabilkan mikrotubulus, yang berperan dalam transportasi bahan di dalam neuron.
Para ilmuwan pun bertanya-tanya, bagaimana cara mencegah pembentukan fibril tanpa mengganggu fungsi protein droplets tersebut? Baru-baru ini, biophysicists dari University at Buffalo menemukan cara yang menjanjikan dengan memanfaatkan molekul kecil yang secara alami sudah ada di dalam sel. Dalam studi yang dipublikasikan di Nature Communications, mereka menunjukkan bahwa metabolit L-arginin dapat meningkatkan stabilitas protein droplets, melindungi mereka dari konversi menjadi fibril, serta menjaga kemampuan mereka untuk menstabilkan dan membangun mikrotubulus.
Membongkar Mekanisme Pembentukan Fibril
Hasil penelitian ini menjadi bukti prinsip yang menarik untuk mengidentifikasi molekul kecil yang dapat menghentikan pembentukan fibril tanpa mengganggu fungsi droplet. “Temuan ini menunjukkan bahwa pembentukan protein droplet dan fibril adalah dua proses yang dapat dipisahkan, dan satu bisa dicegah tanpa memengaruhi yang lain,” ungkap Priya Banerjee, PhD, penulis utama dari studi ini dan profesor di Departemen Fisika UB.
Banerjee memfokuskan penelitiannya pada droplet yang terdiri dari protein, RNA, dan DNA. Dikenal juga sebagai kondensat biomolekuler, droplet ini berperan penting dalam proses seluler normal, tetapi dapat berperilaku tidak normal dalam banyak penyakit neurodegeneratif maupun kanker. Salah satu protein yang terlibat adalah Tau, yang dapat membentuk droplet yang secara bertahap berkonversi menjadi fibril yang disebut amyloid.
Fibril Tau menjadi salah satu tanda khas dari gumpalan protein yang terlihat dalam penyakit Alzheimer. Berbeda dengan plak amyloid-beta yang terkenal, yang terbentuk di luar neuron, fibril Tau ini terakumulasi di dalam neuron. Dalam studi ini, tim Banerjee mengembangkan pendekatan bioengineering dari bawah ke atas, menggunakan versi rekayasa dari Tau untuk mengkaji bagaimana droplet protein yang bersifat cair terbentuk dan perlahan berkonversi menjadi fibril.
Pembelajaran dari Penelitian
Sistem rekayasa ini mengungkapkan bahwa pembentukan fibril terjadi di permukaan droplet, bukan di seluruh bagian droplet itu. “Ini berarti bahwa bagian dalam droplet tetap cair dan berfungsi selama pembentukan fibril, sehingga mungkin untuk menjaga droplet tetap utuh sambil memblokir pembentukan fibril di permukaan,” kata Tharun Selvam Mahendran, mahasiswa PhD di lab Banerjee dan penulis utama dari studi ini.
Selanjutnya, para peneliti menambahkan L-arginin, yang diketahui dapat mencegah penggumpalan protein, ke dalam sistem droplet Tau yang telah direkayasa. Mereka mengamati bahwa droplet tetap cair lebih lama, pembentukan fibril menurun, dan droplet terus menyusun mikrotubulus. “Sel yang sehat mungkin sudah menggunakan molekul kecil seperti L-arginin untuk menstabilkan droplet dan mencegahnya menjadi beracun,” terang Banerjee. “Jadi, molekul seperti L-arginin bisa membantu dalam pengembangan terapi yang menargetkan pembentukan fibril dalam penyakit Alzheimer.”
Pekerjaan ini didukung oleh National Institutes of Health, National Science Foundation, St. Jude Children’s Research Hospital, Welch Foundation, dan Chan Zuckerberg Initiative. Temuan ini membuka jalan baru dalam pemahaman kita mengenai mekanisme penyebab penyakit neurodegeneratif dan memberikan harapan bagi pengembangan terapi yang lebih efektif.
Dengan pengetahuan ini, penting bagi para peneliti dan praktisi medis untuk terus menjelajahi potensi L-arginin dan molekul kecil lain dalam terapi Alzheimer. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memahami implikasi klinisnya dan bagaimana ini dapat diterapkan secara lebih luas di masyarakat.
Berita terbaru mengenai perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang dapat membantu kita memahami lebih dalam tentang penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer. Mari kita tetap update dengan informasi dan riset terkini agar bisa memberikan yang terbaik untuk kesehatan kita.