Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Lingkungan

Autophagy membantu sel beradaptasi dengan perubahan kondisi – ScienceDaily


Sel harus memanfaatkan sumber nutrisi seefisien mungkin untuk memastikan kelangsungan hidup. Ini melibatkan keseimbangan yang rumit antara sintesis dan degradasi komponen seluler, yang terakhir dapat digunakan untuk membebaskan metabolit dari komponen yang tidak dibutuhkan selama periode stres. Autophagy adalah jalur degradasi intraseluler utama yang dipicu dalam kondisi seperti itu. Autophagy menangkap dan mengangkut bahan seluler ke kompartemen khusus yang disebut vakuola (atau lisosom dalam sel hewan), di mana mereka terdegradasi untuk menghasilkan metabolit dasar seperti asam amino, yang merupakan bahan penyusun protein. Metabolit ini kemudian dapat dikembalikan ke sitoplasma untuk digunakan kembali oleh sel.

Bagaimana tepatnya metabolit turunan autofagi ini digunakan? Sementara para ilmuwan telah menemukan bahwa daur ulang ini penting, dimana metabolit yang dibutuhkan di dalam sel tidak diketahui.

Untuk menjawab pertanyaan ini, para peneliti dari Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Jepang, dan Monash University, Australia, termasuk Pemenang Nobel Fisiologi atau Kedokteran 2016, Dr Yoshinori Ohsumi, mulai mengidentifikasi bagaimana metabolit turunan autofagi digunakan. oleh sel. Temuan mereka telah dipublikasikan di Komunikasi Alam.

Dr Alexander I. May, penulis utama makalah ini, menjelaskan: “Kami ingin mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang fisiologi autofagi, yang merupakan pertanyaan lama di bidang penelitian autofagi. Kami mentransfer sel ragi mutan, yang merupakan tidak mampu melakukan autofagi, dari medium glukosa menjadi medium etanol, memaksa sel-sel ini untuk beradaptasi dengan pertumbuhan pernapasan dengan cara yang sangat mudah diamati. Perubahan pada pernapasan ini memerlukan peningkatan besar dalam fungsi mitokondria dan oleh karena itu melibatkan pemodelan ulang sebagian besar mesin metabolisme sel. Kami menemukan bahwa ragi yang cacat autofagi membutuhkan waktu lebih lama untuk beradaptasi dengan pertumbuhan pernapasan daripada yang dilakukan sel ragi normal, dan kami bekerja mundur dari pengamatan ini untuk menemukan alasannya. “

Tim kemudian melihat lebih detail pada sel yang mengalami transisi dari fermentasi, ketika sel ragi memecah glukosa menjadi etanol di dalam sitosol untuk mendapatkan energi, menjadi respirasi, di mana karbohidrat lain digunakan untuk membuat energi di mitokondria. Mereka menemukan bahwa transisi ini memicu autophagy, menunjukkan bahwa sel perlu mendaur ulang metabolit untuk beradaptasi dengan respirasi.

Metabolit turunan autofagi apa yang membantu memfasilitasi pertumbuhan pernapasan? Untuk mengetahuinya, kelompok tersebut pertama-tama mencari nutrisi yang dapat didaur ulang oleh autophagy untuk mendukung pertumbuhan, secara individual menambahkan metabolit ke kultur mutan cacat autofagi dan menguji apakah setiap metabolit dapat membantu sel beradaptasi dengan respirasi dan dengan demikian mendukung pertumbuhan normal. Ternyata asam amino serin mampu menyelamatkan adaptasi sel mutan autophagy yang tertunda untuk pertumbuhan pernafasan.

Para penulis kemudian bertanya bagaimana serin membantu sel memulai respirasi. Serin masuk ke jalur metabolisme mitokondria penting yang disebut metabolisme satu karbon. Jalur ini memainkan peran sentral dalam inisiasi sintesis protein di mitokondria. Meskipun jumlahnya sedikit, protein ini sangat penting untuk respirasi mitokondria. Dr. May dan rekan menunjukkan bahwa penanda kunci metabolisme satu karbon mitokondria terganggu pada sel mutan autofagi, dan menambahkan serin ke sel ini memulihkan metabolisme satu karbon dan sintesis protein mitokondria.

Menjelaskan hasil dari penelitian ini, Dr May mengatakan: “Dalam ragi yang beradaptasi dengan pertumbuhan pernapasan, autofagi memainkan peran sentral dalam menyediakan serin ke mitokondria, yang sebaliknya mengalami kekurangan serin yang kritis. Serine digunakan oleh banyak jalur di dalam sel sebagai tambahan. ke respirasi mitokondria, menunjukkan bahwa persaingan ada di antara jalur-jalur ini. Pada tingkat yang lebih konseptual, temuan kami menunjukkan bahwa autophagy menyediakan jalur adaptif kunci dengan prekursor yang memadai, sehingga memungkinkan penyebaran sumber daya seluler yang paling efisien selama adaptasinya terhadap fluktuasi lingkungan. Ini sangat penting ketika konsentrasi metabolit penting berkurang selama periode stres seperti transisi glikolitik ke pernapasan, ketika persaingan antara jalur seluler untuk sumber daya yang terbatas bertindak sebagai penghambat pertumbuhan “

Selain memajukan pemahaman mendasar kita tentang autofagi, studi ini menetapkan hubungan yang belum diketahui antara autofagi dan metabolisme satu karbon, yang diketahui memainkan peran penting dalam metabolisme sel kanker. Hasilnya dapat memberikan peneliti medis yang mengembangkan strategi terapeutik dengan alat baru untuk menyerang sel kanker.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Institut Teknologi Tokyo. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP