Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top News

Penemuan ‘mengharuskan kita untuk memikirkan kembali semua yang kita pikir kita ketahui tentang peroksisom’ – ScienceDaily


Pada tahun pertama sekolah pascasarjana, ahli biokimia Universitas Rice, Zachary Wright menemukan sesuatu yang tersembunyi di dalam bagian umum dari mesin seluler yang penting untuk semua kehidupan tingkat tinggi mulai dari ragi hingga manusia.

Apa yang dilihat Wright pada 2015 – subkompartemen di dalam organel yang disebut peroksisom – dijelaskan dalam sebuah penelitian yang diterbitkan hari ini di Komunikasi Alam.

“Ini, tanpa diragukan lagi, hal paling tak terduga yang pernah ditemukan lab kami,” kata rekan penulis studi Bonnie Bartel, Ph.D. penasihat dan anggota National Academy of Sciences. “Ini mengharuskan kami untuk memikirkan kembali semua yang kami pikir kami ketahui tentang peroksisom.”

Peroksisom adalah kompartemen tempat sel mengubah molekul lemak menjadi energi dan bahan bermanfaat, seperti selubung mielin yang melindungi sel saraf. Pada manusia, disfungsi peroksisom telah dikaitkan dengan gangguan metabolisme yang parah, dan peroksisom mungkin memiliki makna yang lebih luas untuk neurodegenerasi, obesitas, kanker, dan gangguan terkait usia.

Banyak yang masih belum diketahui tentang peroksisom, tetapi struktur dasarnya – matriks granular yang dikelilingi oleh membran mirip karung – tidak dipertanyakan pada tahun 2015. Bartel mengatakan itulah salah satu alasan penemuan Wright mengejutkan.

“Kami ahli genetika, jadi kami terbiasa dengan hal-hal yang tidak terduga. Tapi biasanya mereka tidak datang dalam warna Technicolor,” katanya, mengacu pada hal mengejutkan lainnya tentang penemuan Wright: gambar warna indah yang menunjukkan kedua dinding subkompartemen peroksisom dan interiornya. Gambar-gambar itu dimungkinkan karena reporter berpendar terang, label protein bercahaya yang digunakan Wright untuk eksperimen. Ahli biokimia memodifikasi gen organisme model – laboratorium Bartel menggunakan tumbuhan Arabidopsis – untuk menandai mereka dengan protein fluoresen dengan cara terkontrol yang dapat mengungkapkan petunjuk tentang fungsi dan disfungsi gen tertentu, termasuk beberapa yang menyebabkan penyakit pada manusia, hewan dan tumbuhan .

Wright, sekarang rekan peneliti pascadoktoral di lab Bartel, sedang menguji seorang reporter baru pada tahun 2015 ketika dia melihat subkompartemen peroksisom.

“Saya tidak pernah mengira Zach melakukan kesalahan, tapi saya tidak berpikir itu nyata,” kata Bartel. Dia mengira gambar itu pasti hasil dari semacam artefak, sebuah fitur yang tidak benar-benar ada di dalam sel, melainkan dibuat oleh eksperimen.

“Jika ini benar-benar terjadi, seseorang pasti sudah menyadarinya,” kenangnya sambil berpikir.

“Pada dasarnya, sejak saat itu, saya berusaha memahami mereka,” kata Wright. Dia memeriksa instrumennya, mereplikasi eksperimennya dan tidak menemukan bukti artefak. Dia mengumpulkan lebih banyak bukti dari subkompartemen misterius, dan akhirnya berakhir di Perpustakaan Fondren, menyisir penelitian lama.

“Saya mengunjungi kembali literatur lama tentang peroksisom dari tahun 60-an, dan melihat bahwa mereka telah mengamati hal-hal serupa dan tidak memahaminya,” katanya. “Dan ide itu baru saja hilang.”

Ada sejumlah referensi ke kompartemen dalam ini dalam studi dari tahun 60-an dan awal 70-an. Dalam setiap kasus, para penyidik ​​difokuskan pada hal lain dan menyebutkan pengamatan secara sepintas. Dan semua pengamatan dilakukan dengan mikroskop elektron transmisi, yang tidak disukai lagi ketika mikroskop confocal tersedia secara luas pada 1980-an.

“Ini jauh lebih mudah daripada mikroskop elektron,” kata Bartel. “Seluruh bidang mulai melakukan mikroskop confocal. Dan pada hari-hari awal mikroskop confocal, proteinnya tidak seterang itu.”

Wright juga menggunakan mikroskop confocal pada tahun 2015, tetapi dengan reporter yang lebih cerah yang membuatnya lebih mudah untuk menyelesaikan fitur-fitur kecil. Kunci lain: Dia melihat peroksisom dari bibit Arabidopsis.

“Salah satu alasan ini dilupakan adalah karena peroksisom dalam ragi dan sel mamalia lebih kecil dari resolusi cahaya,” kata Wright. “Dengan mikroskop fluoresensi, Anda hanya bisa melihat satu titik. Itulah batas yang bisa dilakukan cahaya.”

Peroksisom yang dilihatnya 100 kali lebih besar. Para ilmuwan tidak yakin mengapa peroksisom menjadi begitu besar pada bibit Arabidopsis, tetapi mereka tahu bahwa benih Arabidopsis yang berkecambah mendapatkan semua energinya dari lemak yang tersimpan, sampai daun semai dapat mulai menghasilkan energi dari fotosintesis. Selama perkecambahan, mereka ditopang oleh tetesan kecil minyak yang tak terhitung jumlahnya, dan peroksisom mereka harus bekerja lembur untuk memproses minyak. Ketika mereka melakukannya, mereka tumbuh beberapa kali lebih besar dari biasanya.

“Protein fluoresen cerah, dalam kombinasi dengan peroksisom yang jauh lebih besar di Arabidopsis, membuatnya sangat jelas, dan lebih mudah, untuk melihat ini,” kata Wright.

Tetapi peroksisom juga sangat terkonservasi, dari tumbuhan hingga ragi hingga manusia, dan Bartel mengatakan ada petunjuk bahwa struktur ini mungkin merupakan ciri umum peroksisom.

“Peroksisom adalah organel dasar yang telah bersama eukariota untuk waktu yang sangat lama, dan telah ada pengamatan di seluruh eukariota, seringkali pada mutan tertentu, di mana peroksisom lebih besar atau kurang dikemas dengan protein, dan dengan demikian lebih mudah untuk divisualisasikan,” dia kata. Tetapi orang tidak terlalu memperhatikan pengamatan tersebut karena peroksisom yang membesar dihasilkan dari mutasi yang diketahui.

Para peneliti tidak yakin apa tujuan yang dilayani oleh subkompartemen, tetapi Wright memiliki hipotesis.

“Ketika Anda berbicara tentang hal-hal seperti beta-oksidasi, atau metabolisme lemak, Anda sampai pada titik di mana molekul tidak ingin berada di air lagi,” kata Wright. “Ketika Anda memikirkan jenis reaksi biokimia tradisional, kita hanya memiliki substrat yang mengambang di lingkungan air sel – lumen – dan berinteraksi dengan enzim; itu tidak bekerja dengan baik jika Anda memiliki sesuatu yang tidak ingin berkeliaran di dalam air. “

“Jadi, jika Anda menggunakan membran ini untuk melarutkan metabolit yang tidak larut dalam air, dan memungkinkan akses yang lebih baik ke enzim lumenal, ini mungkin merupakan strategi umum untuk menangani metabolisme semacam itu secara lebih efisien,” katanya.

Bartel mengatakan, penemuan itu juga memberikan konteks baru untuk memahami gangguan peroksisom.

“Pekerjaan ini dapat memberi kita cara untuk memahami beberapa gejala, dan berpotensi untuk menyelidiki biokimia yang menyebabkannya,” katanya.

Bartel adalah Ralph dan Dorothy Looney Profesor BioSciences di Rice. Penelitian ini didukung oleh National Institutes of Health (R01GM079177, R35GM130338, S10RR026399) dan Welch Foundation (C-1309).

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online