Penemuan terobosan dalam DNA tanaman dapat menyebabkan memperlambat proses penuaan pada manusia

Ilmu pengetahuan telah mengidentifikasi bahwa pada kerajaan tumbuhan terdapat "missing link” (mata rantai yang hilang) keabadian seluler antara manusia dan hewan bersel tunggal, menurut sebuah studi baru yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Arizona State University dan Texas A&M University.

"Ini adalah pertama kalinya kami mengidentifikasi struktur secara rinci komponen telomerase dari tanaman," kata penulis Dr. Julian Chen, seorang profesor biokimia di Arizona State University. Studi nya dipublikasikan di jurnal Prosiding National Academy of Sciences.

Methuselah adalah pohon pinus bristlecone berumur 4.845 tahun di California timur, dinamai sesuai dengan seorang nabi yang berumur terpanjang yaitu 969 tahun. Lokasi Methuselah dirahasiakan untuk melindunginya dari vandalisme. Methuselah adalah organisme non-klonal tertua yang diketahui hidup di dunia.  Pada 2013 terdapat penemuan pinus berkecambah pada 3051 SM dengan usia lebih dari 5.000 tahun.

Telomerase adalah enzim yang menciptakan DNA dari telomer, struktur senyawa yang terletak di ujung kromosom kita. Telomere melindungi sel-sel kita dari penuaan karena bertambah banyak.

"Jadi dalam hal penelitian mendasar, hal ini merupakan terobosan yang sangat besar karena sekarang akhirnya kita memiliki cara untuk mempelajari telomerase pada tanaman dan untuk memahami perbedaan dan kemiripan telomerase tanaman dan hewan" kata Chen.

Apakah penemuan ini akan menyebabkan manusia suatu hari hidup selama umur pohon "Methuselah" yang terkenal, spesies pinus bristlecone yang dapat hidup lebih dari 5.000 tahun ? Mungkinkah terjadi pada suatu hari.

"Gagasan peneletian ini merupakan penelitian dasar. Untuk diaplikasikan pada manusia masih memerlukan waktu lama" kata Chen. 

Namun sementara ini, para ahli seperti yang di University of California di San Francisco Elizabeth Blackburn optimis. Blackburn memenangkan Hadiah Nobel 2009 di bidang Fisiologi atau Kedokteran - bersama dengan Johns Hopkins, Carol Greider dan Jack Szostak dari Harvard - atas penemuan mereka tentang telomer dan telomerase.

"Yang menarik, makalah ini melaporkan bagaimana tanaman mengisi mata rantai yang hilang dari sejarah evolusi RNA telomerase ... dari leluhur kita yang paling sederhana," kata Blackburn. "Pemahaman baru yang mendasar ini dapat membuka jalan menuju rute baru untuk mengoptimalkan pemeliharaan telomer untuk kesehatan manusia."

Kunci untuk umur sel

Pikirkan telomer sebagai tutup plastik di ujung tali sepatu. Tingginya kadar telomerase membuat telomer itu tetap panjang, sehingga memungkinkan mereka untuk terus melindungi sel-sel kita dari kerusakan ketika membelah.

Sebagian besar sel dalam tubuh kita memiliki kadar telomerase yang sangat rendah, dan dengan demikian bertambah usia saat sel-sel membelah (bayangkan ujung tali sepatu memudar sampai hilang). Penuaan sel-sel sama dengan penuaan tubuh, dengan sel-sel tidak lagi berfungsi secara normal.

Namun, ketika ujung sel dilindungi oleh telomer, hanya sepotong telomer, atau tutupnya, yang hilang saat sel membelah, dan DNA yang penting dibiarkan tidak rusak. Mengingat sel khas membelah sekitar 50 hingga 70 kali, tidak memiliki tutup pelindung dapat menyebabkan ketidakstabilan kromosom atau sel yang berhenti membelah.

Pada manusia, misalnya, kromosom sel telur, sperma, dan sel induk mengandung tingkat tinggi telomerase, dan dengan demikian dapat terus membelah berulang dan menghindari penuaan yang cepat.

Pencarian keabadian seluler

Namun bahkan telomer tidak memiliki kehidupan abadi. Setiap kali sel bereplikasi, sekitar 20 pasangan basa hilang dari telomer, atau tutup tali sepatu. Kita dapat kehilangan lebih banyak lagi - 50 hingga 100 pasangan basa per pembelahan sel - ketika tubuh kita berada dalam tekanan oksidatif.

Kita memasukkan tubuh kita ke dalam stres oksidatif dengan merokok, makan makanan yang buruk, stres, dan perilaku gaya hidup berbahaya lainnya. Antara keausan normal dan tekanan oksidatif dari gaya hidup kita, bahkan telomere yang lama pun hilang.

Tetapi jika sains dapat memanfaatkan rahasia enzim telomerase, mungkin saja kita bisa memperpanjang umur telomer, memperlambat proses penuaan.

Kita mungkin dapat memutarbalikkan penyakit di mana telomer diperpendek, seperti fibrosis paru.

Dan inilah manfaat utama untuk mengungkap misteri ini: Sel-sel kanker mengandung telomerase tingkat tinggi, memungkinkan sel-sel untuk terus mereplikasi diri sendiri hingga sel-sel membentuk tumor.

Menonaktifkan aktivitas telomerase dalam sel kanker akan mempersingkat telomernya, menguranginya menjadi inti yang disebut "masa kritis" yang kemudian memicu kematian sel yang diprogram.

Tujuan utamanya: menghentikan kanker

Mengapa menanam telomerase penting?

Ketika Blackburn, Greider dan Szostak memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 2009, itu untuk penemuan pertama mereka pada telomer dan telomerase. Mereka mengekstraksi DNA telomer dari organisme bersel tunggal dalam buih tambak, menunjukkan bagaimana telomer melindungi kromosom dalam ragi, dan mengidentifikasi dan menamai enzim telomerase yang membentuk DNA telomer dan memperpanjang umur mereka.

Sejak itu, telomerase telah ditemukan ada hampir secara universal di seluruh spesies, tetapi dengan cara yang rumit.

"Tindakan enzim ini mirip dari organisme yang paling sederhana bagi manusia," kata Blackburn. "Namun, bagian RNA telomerase dari telomerase telah lama menghadirkan misteri karena secara mengejutkan berbeda antara cabang kehidupan evolusi yang berbeda."

Setiap spesies memiliki elemen unik untuk RNA telomere mereka, dan tidak semua tampak melindungi terhadap penuaan. Sebagai contoh, beberapa spesies dengan telomer yang lebih panjang memiliki rentang hidup yang lebih pendek daripada yang memiliki telomer yang lebih pendek.

Para ilmuwan terus mengeksplorasi peran telomer dan enzim telomerase dalam penuaan, dan sekarang percaya bahwa mereka mungkin hanya menjadi satu bagian dari proses penuaan, setidaknya pada hewan.

"Jika sel memiliki telomerase, mereka akan hidup lebih lama, tetapi sel-sel ini hanya bagian dari tubuh," kata Chen. "Apakah telomerase bisa menunda penuaan seluruh individu atau meningkatkan masa hidup mereka, itu cerita yang berbeda."

Sekarang sains memiliki seluruh kerajaan telomerase baru untuk dibedah: Plantae, terdiri dari lebih dari 2.500 spesies.

"Mungkin aktivitas telomerase berbeda pada tanaman daripada pada hewan," kata Chen. "Kami tahu bahwa beberapa intinya serupa, tetapi anda mungkin memiliki beberapa fitur tambahan yang didapat tanaman untuk menjadi spesifik tanaman.

"Kami berharap dapat mempelajari sesuatu dari regulasi, mekanisme, atau struktur mereka yang dapat diterapkan pada telomerase manusia," kata Chen. "Jadi dalam hal penelitian dasar ini sangat menarik karena terdapat kerajaan baru yang dapat kita jelajahi tentang bagaimana telomer melakukan pekerjaannya di pabrik."

Sumber:

www.cnn.com

https://t.co/DqY51B2uYC