Osilator gen; Ilmuan Menemukan Cara Berumur Panjang

Osilator gen; Ilmuan Menemukan Cara Berumur Panjang. Semua sel, termasuk ragi, tumbuhan, hewan dan manusia, semuanya mengandung sirkuit pengatur gen yang bertanggung jawab atas banyak fungsi fisiologis, termasuk penuaan. “Sirkuit gen ini dapat beroperasi seperti sirkuit listrik rumah kita yang mengontrol perangkat seperti peralatan dan mobil,” kata Profesor Nan Hao dari Departemen Biologi Molekuler School of Biological Sciences, penulis senior studi di UC San Diego’s. Institut Biologi Sintetis.

Namun, kelompok peneliti dari UC San Deiego menemukan bahwa, di bawah kendali sirkuit pengatur gen sentral, sel tidak selalu menua dengan cara yang sama. Seperti sebuah mobil yang menua karena mesinnya rusak atau transmisinya aus, tetapi tidak selalu terjadi karena keduanya sekaligus.

Baca juga: Rahasia Umur Panjang Kura-kura, Salamander dan Buaya

Osilator gen; Ilmuan Menemukan Cara Berumur Panjang

Dalam studi baru, para peneliti secara genetik mengubah sirkuit yang mengontrol penuaan sel. Dari peran normalnya yang berfungsi seperti sakelar toggle, mereka merekayasa putaran umpan balik negatif untuk menghentikan proses penuaan.

Sakelar togel: Perantara yang berfungsi memutus dan menyambung aliran tegangan (ON/OFF)

Sirkuit yang tersambung beroperasi sebagai perangkat mirip jam, yang para ilmuan sebut sebagai osilator gen, yang mendorong sel untuk beralih secara berkala di antara dua kondisi “penuaan” yang merugikan, menghindari komitmen yang berkepanjangan pada keduanya, dan dengan demikian memperlambat degenerasi sel.

Osilator: rangkaian yang menghasilkan amplitudo berubah-ubah secara periodik dengan waktu

Kemajuan ini menghasilkan umur seluler yang lebih panjang secara dramatis, menetapkan rekor baru untuk perpanjangan hidup melalui intervensi genetik dan kimia. Seperti yang sering para insinyur kelistrikan lakukan, para peneliti dalam penelitian ini pertama kali menggunakan simulasi komputer tentang cara kerja sirkuit penuaan inti.

Ini membantu mereka merancang dan menguji ide sebelum membangun atau memodifikasi sirkuit di dalam sel. Pendekatan ini memiliki keunggulan dalam menghemat waktu dan sumber daya untuk mengidentifikasi strategi umur panjang yang efektif, daripada strategi genetik yang lebih tradisional.

Ini adalah pertama kalinya prinsip-prinsip biologi sintetik dan teknik bekerjasama secara komputasi untuk mendesain ulang sirkuit gen secara rasional dan memprogram ulang proses penuaan untuk meningkatkan umur panjang secara efektif,” kata Hao.

Beberapa tahun lalu tim peneliti multidisiplin UC mulai mempelajari mekanisme di balik penuaan sel, sebuah proses biologis kompleks yang mendasari umur panjang manusia dan banyak penyakit. Mereka menemukan bahwa sel mengikuti serangkaian perubahan molekuler sepanjang umurnya sampai akhirnya merosot dan mati. Tetapi mereka memperhatikan bahwa sel-sel dari bahan genetik yang sama dan dalam lingkungan yang sama dapat berjalan di sepanjang rute penuaan yang berbeda.

Sekitar setengah dari sel menua melalui penurunan stabilitas DNA secara bertahap, tempat informasi genetik tersimpan. Setengah abad lainnya di sepanjang jalur yang terkait dengan penurunan mitokondria, unit produksi energi sel.

Pencapaian biologi sintetik baru memiliki potensi untuk mengonfigurasi ulang pendekatan ilmiah terhadap penundaan usia. Berbeda dari berbagai upaya kimia dan genetik untuk memaksa sel ke keadaan “muda” buatan, penelitian baru ini memberikan bukti bahwa memperlambat detak jam penuaan memungkinkan secara aktif mencegah sel melakukan jalur penurunan dan kematian, dan osilator gen seperti jam bisa menjadi sistem universal untuk mencapainya.

Para peneliti menguji hipotesa rancangan teknisnya pada sel ragi Saccharomyces cerevisiae sebagai model penuaan sel manusia. Mereka mengembangkan dan menggunakan mikrofluida dan mikroskop selang waktu untuk melacak proses penuaan sepanjang umur sel.

Hasil Penelitian

Dalam studi saat ini, sel-sel ragi yang secara sintetik diubah dan menua di bawah arahan perangkat osilator sintetik. Menghasilkan peningkatan umur 82% dibandingkan dengan sel kontrol yang menua dalam keadaan normal. “Sel-sel osilator kami hidup lebih lama daripada strain mana pun yang berumur panjang yang sebelumnya teridentifikasi oleh layar genetik yang tidak bias,” kata Hao.

Tim saat ini memperluas penelitian mereka ke berbagai jenis sel manusia yang menua, termasuk sel punca dan neuron.

Tim peneliti, Zhen Zhou, Yuting Liu, Yushen Feng, Stephen Klepin, Lev Tsimring, Lorraine Pillus, Jeff Hasty dan Nan Hao, berbasis di UC San Deiego, termasuk Departemen Biologi Molekuler (Sekolah Ilmu Biologi), Biologi Sintetik Institute, Moores Cancer Center (UC San Deiego Health) dan Shu Chien-Gene Lay Department of Bioengineering (Jacobs School of Engineering).

Demikian artikel tentang Osilator gen; Ilmuan Menemukan Cara Berumur Panjang. Semoga bermanfaat!

Jurnal Referensi:

Zhen Zhou, Yushen Feng, Stephen Klepin, Lev S. Tsimring, Yuting Liu, Lorraine Pillus, Jeff Hasty, Nan Hao. 2023. Engineering longevity—design of a synthetic gene oscillator to slow cellular aging. Science, 2023; 380 (6643): 376 DOI: 10.1126/science.add7631