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

Sebuah tonggak metodologis – ScienceDaily


Mengingat bahwa fag mampu menghancurkan bakteri, mereka menjadi perhatian khusus sains. Peneliti dasar dari Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) di Berlin secara khusus tertarik pada tabung yang digunakan oleh fag untuk menanamkan DNA mereka ke dalam bakteri. Bekerja sama dengan rekan dari Forschungszentrum Jülich dan Rumah Sakit Universitas Jena, mereka sekarang telah mengungkapkan struktur 3D dari komponen fag penting ini dalam resolusi atom. Kunci suksesnya adalah menggabungkan dua metode – NMR solid-state dan mikroskop cryo-electron. Studi tersebut baru saja dipublikasikan di jurnal Komunikasi Alam.

Dengan meningkatnya resistensi antibiotik, fag semakin menjadi fokus penelitian. Fag adalah virus yang muncul secara alami dengan sifat yang sangat berguna: mereka menanamkan DNA-nya ke dalam bakteri dan berkembang biak di sana sampai sel bakteri pada akhirnya dihancurkan. Inilah mengapa mereka juga disebut sebagai bakteriofag (pemakan bakteri).

Pendekatan ini telah terbukti dapat melawan bakteri yang resisten terhadap berbagai obat. Tahun lalu, kasus seorang gadis dari Inggris menjadi berita utama, ketika dia sembuh dari infeksi resisten antibiotik yang serius menggunakan fag yang direkayasa.

Namun, penggunaan terapi fag secara luas masih jauh. Banyak prinsip yang mendasari yang merupakan kunci untuk memajukan terapi ini belum dipahami. Sebagai contoh, sedikit yang sebelumnya diketahui tentang tampilan arsitektur yang tepat dari tabung yang digunakan oleh fag untuk menanamkan DNA mereka ke dalam bakteri. Sekarang para ilmuwan dari Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) di Berlin, bersama dengan rekan dari Forschungszentrum Jülich dan Rumah Sakit Universitas Jena, telah berhasil mengungkap struktur 3D dari komponen fag penting ini dalam resolusi atom.

Dirancang untuk mengangkut DNA

“Struktur dan fleksibilitas tabung DNA yang menempel pada kapsid berbentuk ikosahedron agak mengingatkan pada tulang belakang,” kata Profesor Adam Lange dari FMP, menjelaskan salah satu temuan baru. “Tampaknya dirancang dengan sempurna untuk mengangkut DNA.”

Para peneliti dapat memperoleh wawasan menarik tentang struktur dan fungsi jalur transportasi DNA yang canggih ini – dalam hal ini, dari varian fag SPP1 – dengan secara inovatif menggabungkan NMR keadaan padat dengan mikroskop cryo-elektron (cryo-EM) . Kelompok penelitian Lange mengembangkan lebih lanjut spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR) terutama untuk tugas ini di bawah ERC Grant; Ahli cryo-EM Profesor Gunnar Schröder dari Forschungszentrum Jülich melakukan penyelidikan mikroskop elektron. Selain itu, algoritma pemodelan baru diperlukan untuk kombinasi berbasis komputer dari dua kumpulan data untuk penentuan struktur. Algoritma ini dikembangkan oleh Profesor Michael Habeck dari Rumah Sakit Universitas Jena. “Kunci sukses adalah menggabungkan dua metode, mewakili tonggak metodologis,” komentar Profesor Lange.

Sementara NMR solid-state ideal untuk memvisualisasikan struktur fleksibel dan detail kecil, cryo-EM memberikan wawasan tentang arsitektur keseluruhan. Gambar yang dihasilkan menunjukkan bahwa enam protein gp17.1 diatur menjadi cincin bertumpuk, membentuk tabung berongga. Cincin-cincin tersebut dihubungkan dengan penaut fleksibel, membuat tabung sangat bisa ditekuk. “Kami sekarang dapat memahami bagaimana DNA bermuatan negatif ditolak dari dinding interior tabung fleksibel yang bermuatan negatif, melewatinya dengan lancar,” jelas Maximilian Zinke dari FMP, penulis utama studi yang sekarang diterbitkan di Nature Communications. “Bakteri pada akhirnya dihancurkan melalui jalur ini.”

Tonggak sejarah untuk biologi struktural terintegrasi

Menurut ketua kelompok Adam Lange, selain mewakili lompatan kuantum ke depan dalam penelitian fag, penelitian ini juga akan memajukan “biologi struktural terintegrasi”, istilah untuk kombinasi kedua metode yang saling melengkapi ini.

Berkat pemasangan mikroskop elektron Titan Krios resolusi tinggi baru-baru ini, infrastruktur yang diperlukan untuk mencapainya sekarang tersedia di Kampus Berlin-Buch. Selain itu, perangkat 1,2 gigahertz akan segera ditambahkan ke spektrometer NMR yang ada. “Dilengkapi dengan cryo-EM dan spektrometer NMR paling sensitif di dunia, kami akan sangat hadir dalam biologi struktural integratif di masa depan,” puji Adam Lange. “Ini menawarkan prospek cerah untuk kampus dan lokasi penelitian Berlin.”

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Asosiasi Riset Berlin. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney