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

Protein dalam gerakan – ScienceDaily


Protein adalah substrat penting dari pembelajaran dan memori. Namun, meskipun ingatan dapat bertahan seumur hidup, protein adalah molekul yang relatif berumur pendek yang perlu diisi ulang setiap beberapa hari. Hal ini menimbulkan tantangan logistik yang sangat besar pada lebih dari 85 miliar neuron di otak: miliaran protein perlu terus diproduksi, dikirim, ditangani, dan dipasang di lokasi yang tepat di dalam sel. Ilmuwan di Institut Max Planck untuk Penelitian Otak sekarang telah mengatasi hambatan dalam sistem perdagangan protein, titik cabang dendritik. Mereka menemukan bahwa difusi permukaan protein lebih efektif dalam menyediakan protein ke situs dendritik distal daripada difusi sitoplasma.

“Arborisasi dendritik neuron adalah salah satu fitur menarik yang berevolusi untuk meningkatkan kompleksitas interaksi antar neuron. Namun, dendritik yang lebih kompleks juga meningkatkan kesulitan tugas logistik untuk memasok protein ke setiap bagian neuron,” kata Tatjana Tchumatchenko, Ketua Kelompok Penelitian di Institut Max Planck untuk Penelitian Otak yang memimpin penelitian.

Neuron mendistribusikan ribuan spesies protein berbeda, yang diperlukan untuk mempertahankan fungsi sinaptik dan plastisitas di punjung dendritik mereka. Namun, sebagian besar protein disintesis ratusan mikron dari sinapsis distal, di soma (badan selnya). Bagaimana protein mencapai situs distal? “Dalam studi ini, kami fokus pada transpor protein pasif yang sesuai dengan difusi bebas. Berbeda dengan transpor aktif melalui motor molekuler, difusi murah secara energik. Namun, ada sisi negatifnya: transpor pasif lambat dan tidak terarah,” jelas Fabio Sartori, mahasiswa pascasarjana di kelompok Tchumatchenko dan penulis utama studi baru.

Difusi permukaan lebih efektif

Apa yang terjadi ketika protein bertemu dengan titik cabang dendritik? Titik cabang seperti persimpangan jalan untuk lalu lintas, beberapa protein akan berbelok ke kanan, yang lainnya akan berbelok ke kiri. Jalan lintas untuk mobil bisa menjadi penghambat lalu lintas. Demikian pula, semakin banyak titik cabang yang bertemu protein dalam perjalanannya, semakin rendah jumlah protein total di bagian hilir. Akibatnya, neuron perlu menghasilkan lebih banyak protein untuk mempertahankan jumlah protein minimal pada sinapsis distal. “Kami menggunakan data eksperimental yang disediakan oleh kolaborator kami dan mengembangkan kerangka komputasi baru untuk membandingkan dua kelas protein, berdasarkan” media transpor “mereka: protein terlarut yang berdifusi di sitoplasma dan protein membran,” kata Sartori. “Menariknya, kami menemukan bahwa difusi permukaan rata-rata 35 persen lebih efektif daripada difusi sitoplasma dalam menyediakan protein ke lokasi hilir.

Setiap protein memiliki jarak khas yang dapat ditempuh saat berdifusi, ini adalah panjang difusinya. Semakin tinggi nilainya, semakin banyak protein yang mencapai dendrit distal. Jika cabang dendritik memiliki radius yang besar, maka ia dapat membawa lebih banyak protein. Kombinasi dua faktor, lebar (atau “jari-jari”) dendrit dan seberapa jauh protein dapat bergerak, menentukan jumlah protein yang dibutuhkan neuron untuk memasok semua sinapsis. Sartori dan rekannya menemukan bahwa dengan mengoptimalkan jari-jari dendritik, neuron dapat mengurangi jumlah protein total dan dengan demikian biaya sintesis protein beberapa kali lipat. “Hasil kami menunjukkan bahwa morfologi dendritik saraf memainkan peran kunci dalam membentuk fungsi saraf dan mencerminkan strategi pengoptimalan dan kendala yang diberlakukan oleh perdagangan protein,” tutup Tchumatchenko.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Max Planck Society. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP