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

Rahasia sel otot – ScienceDaily


Serat otot hanya terdiri dari satu sel, tetapi banyak inti. Sebuah tim di MDC yang dipimpin oleh Profesor Carmen Birchmeier kini telah menunjukkan betapa beragamnya inti atom ini. Studi yang telah dipublikasikan di Komunikasi Alam, dapat membantu kita lebih memahami penyakit otot seperti distrofi otot Duchenne.

Biasanya, setiap sel memiliki tepat satu inti. Tetapi sel-sel otot rangka kita berbeda: Sel-sel panjang berserat ini memiliki sitoplasma yang relatif besar yang berisi ratusan inti. Namun hingga saat ini, kita hanya mengetahui sedikit tentang sejauh mana inti dari satu serat otot berbeda satu sama lain dalam hal aktivitas gennya, dan apa pengaruhnya terhadap fungsi otot.

Sebuah tim yang dipimpin oleh Profesor Carmen Birchmeier, kepala kelompok penelitian tentang Biologi Perkembangan / Transduksi Sinyal di Max Delbrueck Center for Molecular Medicine di Helmholtz Association (MDC), kini telah membuka beberapa rahasia yang terkandung dalam inti sel otot ini. Seperti yang dilaporkan peneliti di jurnal Komunikasi Alam, tim menyelidiki ekspresi gen dari inti sel menggunakan teknik yang masih cukup baru yang disebut sekuensing RNA nukleus tunggal – dan dalam prosesnya, mereka menemukan variasi aktivitas genetik yang sangat tinggi.

Serat otot menyerupai seluruh jaringan

“Karena heterogenitas nukleusnya, satu sel otot dapat bertindak hampir seperti jaringan, yang terdiri dari berbagai jenis sel yang sangat berbeda,” jelas Dr. Minchul Kim, peneliti pascadoktoral di tim Birchmeier dan salah satu dari dua pemimpin. penulis penelitian. “Ini memungkinkan sel untuk memenuhi berbagai tugasnya, seperti berkomunikasi dengan neuron atau memproduksi protein otot tertentu.”

Kim melakukan sebagian besar pekerjaan eksperimental dalam studi tersebut, dan datanya juga dievaluasi di MDC. Analisis bioinformatika dilakukan oleh Dr. Altuna Akalin, kepala Platform Bioinformatika dan Ilmu Data Omics di Institut Biologi Sistem Medis Berlin MDC (BIMSB), dan Dr. Vedran Franke, seorang rekan postdoctoral di tim Akalin dan rekan penelitian penulis utama. “Hanya berkat dialog terus-menerus antara tim berbasis eksperimen dan teori, kami dapat mencapai hasil kami, yang menawarkan wawasan penting untuk penelitian penyakit otot,” tegas Birchmeier. “Teknik baru dalam biologi molekuler seperti pengurutan sel tunggal menghasilkan data dalam jumlah besar. Laboratorium komputasi harus menjadi bagian dari proses sejak awal karena analisis sama pentingnya dengan pembuatan data,” tambah Akalin.

Otot yang cedera mengandung gen pemacu pertumbuhan yang diaktifkan

Para peneliti memulai dengan mempelajari ekspresi gen dari beberapa ribu inti dari serat otot biasa tikus, serta inti dari serat otot yang beregenerasi setelah cedera. Tim memberi label genetik pada inti dan mengisolasinya dari sel. “Kami ingin mengetahui apakah perbedaan dalam aktivitas gen dapat diamati antara istirahat dan otot yang sedang tumbuh,” kata Birchmeier.

Dan mereka memang menemukan perbedaan seperti itu. Misalnya, para peneliti mengamati bahwa otot yang beregenerasi mengandung lebih banyak gen aktif yang bertanggung jawab untuk memicu pertumbuhan otot. “Apa yang benar-benar mengejutkan kami, bagaimanapun, adalah kenyataan bahwa, pada kedua jenis serat otot, kami menemukan berbagai macam jenis inti, masing-masing dengan pola aktivitas gen yang berbeda,” jelas Birchmeier.

Tersandung pada jenis inti yang tidak diketahui

Sebelum penelitian, telah diketahui bahwa gen yang berbeda aktif di dalam inti yang terletak di sekitar lokasi persarafan neuron dibandingkan di dalam inti lainnya. “Namun, kami sekarang telah menemukan banyak tipe baru dari inti khusus, yang semuanya memiliki pola ekspresi gen yang sangat spesifik,” kata Kim. Beberapa dari inti ini terletak dalam kelompok yang dekat dengan sel lain yang berdekatan dengan serat otot: misalnya, sel tendon atau perimysium – selubung jaringan ikat yang mengelilingi seikat serat otot.

“Inti khusus lainnya tampaknya mengontrol metabolisme lokal atau sintesis protein dan didistribusikan ke seluruh serat otot,” jelas Kim. Namun, belum jelas apa sebenarnya yang dilakukan gen aktif dalam inti: “Kami telah menemukan ratusan gen dalam kelompok kecil inti yang sebelumnya tidak diketahui dalam serat otot yang tampaknya diaktifkan,” lapor Birchmeier.

Distrofi otot tampaknya menyebabkan banyak jenis nukleus hilang

Pada langkah selanjutnya, tim mempelajari inti serat otot tikus dengan distrofi otot Duchenne. Penyakit ini adalah bentuk paling umum dari distrofi otot herediter (pengecilan otot) pada manusia. Ini disebabkan oleh mutasi pada kromosom X, itulah sebabnya ia terutama menyerang anak laki-laki. Penderita penyakit ini kekurangan protein dystrophin, yang menstabilkan serat otot. Hal ini menyebabkan sel-sel mati secara bertahap.

“Dalam model tikus ini, kami mengamati hilangnya banyak jenis inti sel di serat otot,” lapor Birchmeier. Jenis lain tidak lagi diatur ke dalam kelompok, seperti yang telah diamati tim sebelumnya, tetapi tersebar di seluruh sel. “Saya tidak percaya ini ketika saya pertama kali melihatnya,” kenangnya. “Saya meminta tim saya untuk mengulangi urutan inti tunggal segera sebelum kami menyelidiki temuan itu lebih lanjut.” Tapi hasilnya tetap sama.

Inti tikus mirip dengan inti pasien manusia

“Kami juga menemukan beberapa subtipe nuklir khusus penyakit,” lapor Birchmeier. Beberapa di antaranya adalah inti yang hanya mentranskripsikan gen dalam jumlah kecil dan sedang dalam proses sekarat. Lainnya adalah nukleus yang mengandung gen yang secara aktif memperbaiki myofibers yang rusak. “Menariknya, kami juga mengamati peningkatan aktivitas gen dalam biopsi otot pasien dengan penyakit otot yang disediakan oleh Lab Myology Profesor Simone Spuler di MDC,” kata Birchmeier. “Sepertinya inilah cara otot mencoba melawan kerusakan yang berhubungan dengan penyakit.”

“Dengan penelitian kami, kami menyajikan metode yang ampuh untuk menyelidiki mekanisme patologis di otot dan untuk menguji keberhasilan pendekatan terapeutik baru,” simpul Birchmeier. Karena kerusakan otot juga diamati pada berbagai penyakit lain, seperti diabetes dan atrofi otot terkait usia atau kanker, pendekatan ini dapat digunakan untuk meneliti perubahan ini dengan lebih baik juga. “Kami sudah merencanakan studi lebih lanjut dengan model penyakit lain,” Kim menegaskan.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>