Elizabeth H. Backburn, Carol W Greider, dan Jack W Szostak berhasil meraih penghargaan Nobel Kedokteran 2009 berkat sebuah penemuan yang berjudul “Bagaimana Kromosom Dilindungi oleh Telomer dan Enzim Telomerase”.
Kromosom mengandung genom pada molekul DNA-nya. Pada awal tahun 1930-an, Hermann Muller (peraih hadiah Nobel tahun 1946) dan Barbara McClintock (peraih Nobel tahun 1983) telah meneliti bahwa struktur pada akhir kromosom, yang disebut telomer, diperkirakan mencegah kromosom untuk melekat satu sama lain. Mereka menduga bahwa telomer memiliki peran protektif, tetapi bagaimana cara kerjanya masih tanda tanya.
Saat peneliti mulai memahami bagaimana gen di-copy, pada tahun 1950-an, masalah lain muncul. Ketika sebuah sel membelah, molekul DNA, yang mengandung empat basa yang membentuk kode genetik, di-copy, basa demi basa, oleh enzim polymerase. Namun, pada satu dari dua ujung DNA, permasalahan timbul yaitu pada bagian paling akhir dari ujung DNA tidak dapat di-copy. Oleh karena itu, kromosom akan memendek setiap kali sel terbelah. Kedua masalah ini dapat dipecahkan saat penerima Nobel tahun ini menemukan apa fungsi telomer dan menemukan enzim yang meng-copy-nya.
Telomer DNA Memproteksi Kromosom
Pada awal fase karir penelitiannya, Elizabeth Blackburn memetakan urutan DNA. Saat mempelajari kromosom Tetrahymena, sebuah organisme siliata uniseluler, dia mengidentifikasi sebuah urutan DNA yang diulang-ulang beberapa kali pada ujung kromosom. Fungsi urutan ini, CCCCAA, masih belum jelas. Pada waktu yang sama, Jack Szostak telah membuat penelitian bahwa sebuah molekul DNA linier, sebuah tipe monokromosom, didegradasi secara cepat saat dimasukan ke sel ragi.
Blackburn mempresentasikan hasilnya pada sebuah konferensi pada tahun 1980. Ia mengajak Jack Szostack kemudian Jack dan Blackburn memutuskan untuk melakukan eksperimen menembus batas spesies yang sangat jauh berbeda. Melalui DNA Tetrahymena, Blackburn mengisolasi urutan CCCCAA. Szostac memasangkannya dengan minikromosom dan memasukkannya ke dalam sel ragi. Hasilnya, yang telah dipublikasikan pada tahun 1982, sangat mengejutkan – urutan telomer DNA melindungi minikromosom dari degradasi. DNA telomer dari satu organisme, Tetrahymena, melindungi kromosom suatu organisme yang sangat jauh berbeda, ragi. Hal ini memperlihatkan sebuah keberadaan mekanisme dasar yang tidak diketahui sebelumnya. Kemudian, hal in menjadi bukti bahwa telomer DNA dengan urutan khasnya terdapat pada seluruh tumbuhan dan hewan, dari amuba hingga manusia.
Sebuah Enzim yang Membentuk Telomer
Carol Greider, seorang mahasiswa S1, dan supervisor Blackburn memulai menginvestigasi sebuah kemungkinan bahwa pembentukan telomer DNA dipengaruhi oleh suatu enzim yang belum diketahui. Pada hari Natal tahun 1984, Greider menemukan tanda-tanda aktivitas enzim pada ekstrak sel. Greider dan Blackburn menamakannya enzim telomerase, memisahkannya, dan menunjukkan bahwa enzim juga mengandung RNA seperti halnya protein. Komponen RNA dibuktikan mengandung urutan CCCCAA. Enzim ini berperan sebagai cetakan saat telomer dibentuk, saat komponen protein dibutuhkan untuk proses konstruksi contohnya aktivitas enzim. Telomerase memegang telomer DNA, menyediakan alat yang membuat polymerase DNA dapat meng-copy keseluruhan panjang kromosom tanpa kehilangan bagian paling akhir.
Telomer Memperlambat Penuaan Sel
Peneliti saat ini mulai meneliti apa peran telomer di sel. Kelompok Szostak mengidentifikasi sel ragi dengan mutasi yang menyebabkan pemendekan bertahap dari telomer. Beberapa sel tumbuh dengan buruk dan berhenti membelah. Blackburn dan asistennya membuat mutasi pada RNA telomerase dan meneliti efek yang sama pada Tetrahymena. Pada kedua kasus tersebut, hal ini menimbulkan penuaan sel prematur – penurunan fungsi sel akibat penuaan. Sebaliknya, telomer fungsional malah mencegah kerusakan kromosom dan memperlambat penuaan sel. Selanjutnya, kelompok Greider memperlihatkan bahwa penuaan sel manusia diperlambat oleh telomerase. Penelitian tentang ini telah banyak dan saat ini diketahui bahwa urutan DNA pada telomer menarik protein yang membentuk penutup protektif di sekeliling akhir yang rapuh dari pita DNA.
Potongan Puzzle yang Penting – Penuaan Manusia, Kanker dan Stem Sel
Penelitian ini memiliki dampak yang besar pada komunitas ilmuwan. Banyak ilmuwan berspekulasi bahwa telomer memendek dapat merupakan alasan penuaan, tidak hanya sel individual tapi juga pada organisme secara umum. Akan tetapi proses penuaan telah berubah menjadi kompleks dan saat ini dipikirkan bergantung pada beberapa faktor yang berbeda, telomer salah satu diantaranya. Penelitian di wilayah ini akan semakin banyak.
Kebanyakan sel normal tidak membelah terlalu sering, oleh karena itu kromosom tidak punya risiko memendek dan tidak membutuhkan aktivitas telomerase yang tinggi. Sebaliknya sel kanker memiliki kemampuan untuk membelah tidak terbatas dan juga memelihara telomernya. Bagaimana sel kanker menghindar dari penurunan fungsi seluler karena penuaan? Satu penjelasan menjadi dengan penemuan bahwa sel kanker sering memiliki aktivitas telomerase yang meningkat. Beberapa penelitian belum dilakukan pada wilayah ini, termasuk percobaan klinis untuk mengevaluasi vaksin yang melawan langsung sel dengan aktivitas telomerase meningkat.
Beberapa penyakit menurun saat ini diketahui menjadi penyebab defek pada telomer, contohnya anemia aplastik kongenital. Penyakit turunan tertentu dari kulit dan paru-paru juga disebabkan oleh defek telomerase.
Kesimpulan, penelitian Blackburn, Greider dan Szostak telah menambah dimensi baru pada pemahaman kita mengenai sel, mekanisme penyakit, dan merangsang pengembangan terapi potensial baru.
Sumber:
1. Nobelforsamlingen. Press Release. Available from: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2009/press.html
No comments:
Post a Comment