Penemuan Terobosan pada DNA Tumbuhan Dapat Memperlambat Proses Penuaan pada Manusia
Ilmu pengetahuan telah mengidentifikasi "mata rantai yang hilang" dalam keabadian seluler antara manusia dan hewan bersel satu di dunia tumbuhan, 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 rinci dari komponen telomerase pada tumbuhan," ujar Dr. Julian Chen, salah satu penulis studi dan profesor biokimia di Arizona State University. Penelitian ini diterbitkan pada hari Senin di jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.
Methuselah adalah pohon pinus bristlecone berusia 4.845 tahun di California Timur, dinamai sesuai tokoh Alkitab yang memiliki umur terpanjang, yakni 969 tahun. Lokasi pasti Methuselah dirahasiakan untuk melindunginya dari vandalisme. Methuselah merupakan organisme hidup tertua yang diketahui secara non-klonal di dunia, hingga penemuan pada 2013 tentang pohon pinus lain yang tumbuh pada tahun 3051 SM dengan usia lebih dari 5.000 tahun.
Telomerase adalah enzim yang membentuk DNA dari telomer, struktur senyawa yang berada di ujung kromosom kita. Telomer melindungi sel kita dari penuaan saat mereka berkembang biak.
"Dalam hal penelitian fundamental, ini adalah terobosan besar karena sekarang kita akhirnya memiliki cara untuk mempelajari telomerase pada tumbuhan dan memahami sejauh mana perbedaannya atau kesamaannya dengan hewan," kata Chen.
Apakah penemuan ini bisa membuat manusia suatu hari hidup selama pohon Methuselah, spesies pinus bristlecone yang dapat hidup lebih dari 5.000 tahun? Mungkin suatu hari nanti.
"Ini adalah penelitian dasar. Penerapannya pada manusia masih sangat jauh," ujar Chen.
Namun, para ahli seperti Elizabeth Blackburn dari University of California, San Francisco, memiliki pandangan optimis. Blackburn memenangkan Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran pada 2009, bersama dengan Carol Greider dari Johns Hopkins dan Jack Szostak dari Harvard, atas penemuan mereka tentang telomer dan telomerase.
"Dengan sangat menarik, makalah ini melaporkan bagaimana tumbuhan mengisi mata rantai yang hilang dalam sejarah evolusi RNA telomerase ... dari nenek moyang kita yang paling sederhana," kata Blackburn. "Pemahaman fundamental baru ini mungkin membuka jalan bagi cara baru untuk mengoptimalkan pemeliharaan telomer demi kesehatan manusia."
Kunci Umur Sel
Telomer dapat diibaratkan sebagai tutup plastik di ujung tali sepatu. Tingkat telomerase yang tinggi menjaga telomer tetap panjang, sehingga mereka dapat terus melindungi sel kita dari kerusakan saat membelah.
Sebagian besar sel dalam tubuh kita memiliki tingkat telomerase yang sangat rendah, sehingga menua seiring pembelahannya (bayangkan ujung tali sepatu yang aus hingga habis). Sel yang menua berarti tubuh yang menua, dengan sel-sel yang tidak lagi berfungsi normal.
Namun, ketika ujung sel dilindungi oleh telomer, hanya sebagian kecil telomer yang hilang saat sel membelah, dan DNA penting tetap tidak rusak. Mengingat sel rata-rata membelah sekitar 50 hingga 70 kali, ketiadaan penutup pelindung dapat menyebabkan ketidakstabilan kromosom atau sel yang berhenti membelah.
Pada manusia, misalnya, kromosom dalam sel telur, sperma, dan sel punca mengandung tingkat telomerase yang tinggi, sehingga dapat terus membelah tanpa mengalami penuaan yang cepat.
Pencarian Keabadian Seluler
Namun, bahkan telomer tidak memiliki kehidupan abadi. Setiap kali sel bereplikasi, sekitar 20 pasangan basa hilang dari telomer. Kita dapat kehilangan lebih banyak — 50 hingga 100 pasangan basa per pembelahan sel — ketika tubuh kita mengalami stres oksidatif.
Kita menciptakan stres oksidatif pada tubuh dengan merokok, pola makan buruk, stres, dan kebiasaan hidup berbahaya lainnya. Antara keausan normal dan stres oksidatif dari gaya hidup kita, bahkan telomer yang panjang sekalipun akan habis.
Namun, jika ilmu pengetahuan dapat memanfaatkan rahasia enzim telomerase, sangat mungkin kita dapat memperpanjang usia telomer, memperlambat proses penuaan.
Kita mungkin juga dapat membalikkan penyakit di mana telomer menjadi pendek, seperti fibrosis paru.
Manfaat lain dari memecahkan misteri ini adalah kemampuan untuk mengendalikan sel kanker. Sel kanker mengandung tingkat telomerase yang tinggi, memungkinkan mereka terus bereplikasi hingga membentuk tumor.
Mematikan aktivitas telomerase pada sel kanker dapat memendekkan telomernya, mengikisnya hingga panjang kritis, yang kemudian memicu kematian sel terprogram.
Tujuan akhir: menghentikan kanker secara total.
Mengapa Telomerase pada Tumbuhan Penting
Ketika Blackburn, Greider, dan Szostak memenangkan Hadiah Nobel pada 2009, itu adalah karena penemuan mereka yang luar biasa tentang telomer dan telomerase. Mereka mengekstraksi DNA telomer dari organisme bersel tunggal di air kolam, menunjukkan bagaimana itu melindungi kromosom pada ragi, dan mengidentifikasi serta menamai enzim telomerase yang membangun DNA telomer dan memperpanjang hidupnya.
Sejak saat itu, telomerase ditemukan hampir secara universal di berbagai spesies, tetapi dengan cara yang rumit.
"Aksi enzim ini serupa dari organisme paling sederhana hingga manusia," kata Blackburn. "Namun, bagian RNA telomerase dari telomerase telah lama menjadi misteri karena sangat berbeda antara cabang evolusi kehidupan yang berbeda."
Setiap spesies memiliki elemen unik dalam RNA telomernya, dan tidak semuanya tampaknya melindungi dari penuaan. Misalnya, beberapa spesies dengan telomer lebih panjang memiliki masa hidup lebih pendek dibandingkan dengan yang memiliki telomer lebih pendek.
Para ilmuwan terus mengeksplorasi peran telomer dan enzim telomerase dalam penuaan, dan kini percaya bahwa mereka mungkin hanya menjadi salah satu bagian dari proses penuaan, setidaknya pada hewan.
"Jika sel memiliki telomerase, mereka akan hidup lebih lama, tetapi sel-sel ini hanya sebagian dari tubuh Anda," kata Chen. "Apakah ini dapat menunda penuaan individu secara keseluruhan atau meningkatkan umur panjang mereka, itu cerita yang berbeda."
Kini ilmu pengetahuan memiliki seluruh kerajaan baru telomerase untuk dipelajari: Plantae, yang terdiri dari lebih dari 2.500 spesies.
"Mungkin aktivitas telomerase berbeda pada tumbuhan dibandingkan dengan hewan," kata Chen. "Kami tahu bahwa beberapa intinya serupa, tetapi mungkin ada fitur tambahan yang spesifik untuk tumbuhan."
"Kami berharap dapat mempelajari sesuatu dari regulasi, mekanisme, atau struktur mereka yang dapat diterapkan pada telomerase manusia," ujar Chen. "Jadi dalam hal penelitian dasar, ini sangat menarik karena ini adalah kerajaan baru yang benar-benar dapat kami eksplorasi untuk memahami bagaimana telomer menjalankan fungsinya pada tumbuhan."
SUMBER:
www.cnn.com
https://t.co/DqY51B2uYC