Memanfaatkan organisasi permukaan sel — ScienceDaily
Top Environment

Memanfaatkan organisasi permukaan sel — ScienceDaily

Sel biologis memiliki banyak fungsi, dan mereka perlu berkomunikasi satu sama lain untuk mengoordinasikannya. Molekul pada permukaan sel adalah pusat dari proses ini. Selama beberapa dekade, ahli biologi telah mempelajari protein permukaan seperti itu dan menjadi semakin jelas bahwa tidak hanya kehadiran mereka tetapi juga organisasi mereka di permukaan sel sangat penting untuk fungsi sel.

“Protein tidak hanya didistribusikan secara merata dan independen satu sama lain di seluruh permukaan sel; sebaliknya, mereka diatur ke dalam komunitas molekuler. Dalam komunitas ini, protein sering bekerja sama untuk memenuhi fungsi seluler,” jelas Bernd Wollscheid, Profesor di ETH Zurich’s Institut Kedokteran Terjemahan. Bersama dengan tim interdisipliner besar yang mencakup peneliti lebih lanjut dari ETH Zurich dan institusi lain, mahasiswa doktoral Wollscheid Maik Müller kini telah mengembangkan teknologi yang dapat digunakan untuk menemukan organisasi molekul permukaan sel.

“Siapa yang mendapat ciuman?”

Dengan teknologi yang disebut LUX-MS ini, para peneliti dapat menentukan dengan presisi skala nanometer bagaimana protein berintegrasi ke dalam suatu organisasi di permukaan sel — dengan kata lain, protein mana yang berdekatan satu sama lain. Sejauh ini, para ilmuwan mampu mengukur interaksi protein individu yang memiliki afinitas tinggi satu sama lain, serta untuk molekul yang berada di dalam sel. Namun, metode baru ini adalah yang pertama memungkinkan para ilmuwan untuk secara khusus mendeteksi organisasi dari keseluruhan molekul permukaan sel. Wollscheid menyebut keseluruhan ini sebagai “permukaan”. Istilah ini terdiri dari kata “permukaan” dan akhiran “-ome”, yang juga digunakan dalam istilah seperti genom atau proteom.

Dengan binar di matanya, Wollscheid menjelaskan prinsip di balik metode ini sebagai berikut: “Kami secara khusus memodifikasi molekul permukaan tertentu sehingga ia suka ‘memberi ciuman’ pada molekul di dekatnya, dan kemudian kami memeriksa molekul permukaan lainnya untuk jejak. dari lipstik.” Dalam istilah yang lebih teknis, senyawa kimia kecil melekat pada protein yang diinginkan. Ketika disinari dengan cahaya, senyawa ini menghasilkan sejumlah kecil dari apa yang dikenal sebagai molekul oksigen reaktif, yang mengoksidasi protein permukaan di sekitarnya. Menggunakan metode pengayaan khusus dan spektrometri massa dalam kombinasi dengan analisis data statistik, para ilmuwan akhirnya dapat mengidentifikasi molekul mana yang telah dioksidasi.

Untuk menentukan jarak antara protein yang diinginkan dan molekul lain, para peneliti mengulangi eksperimen mereka di bawah kondisi yang sedikit dimodifikasi yang mempengaruhi jumlah dan waktu bertahan dari molekul oksigen reaktif. Ini termasuk lamanya penyinaran dengan cahaya dan pilihan media di mana sel-sel dikultur. Semakin banyak oksigen reaktif yang dihasilkan secara lokal dan semakin lama proses itu berlanjut, semakin luas area di mana molekul permukaan teroksidasi.

Obat yang lebih baik dalam menargetkan kanker

Wollscheid dan rekan-rekannya sekarang akan menggunakan teknologi untuk membandingkan sel dari orang yang sehat dan yang sakit. “Kami mencoba memahami bagaimana suatu penyakit mengubah organisasi protein pada tingkat sel — misalnya, ketika sel sehat berubah menjadi sel kanker,” kata Wollscheid. Para ilmuwan sedang dalam proses membuat peta referensi sel-sel sehat. Mereka kemudian berencana menggunakannya untuk mengidentifikasi perbedaan dalam organisasi komunitas protein pada permukaan sel yang sakit.

Mengetahui molekul mana yang ada pada permukaan sel dan bagaimana mereka diatur dapat menjadi signifikan di berbagai bidang seperti pengembangan obat baru untuk melawan kanker. Obat kanker modern menggunakan agen pembunuh sel yang sering digabungkan dengan antibodi yang mengenali molekul permukaan yang ada dalam jumlah besar pada sel kanker. Ini berarti sel kanker dibunuh dengan tingkat spesifisitas yang wajar. Namun, banyak molekul permukaan spesifik kanker juga ditemukan pada sel-sel sehat, meskipun pada konsentrasi yang lebih rendah, sehingga memicu obat-obatan ini untuk juga membunuh beberapa sel sehat.

Jika dua molekul ditemukan berdekatan hanya pada sel yang sakit tetapi tidak pada sel yang sehat, obat dapat dikembangkan yang mengenali kedua molekul ini bersama-sama. Obat kemudian akan membunuh sel hanya jika kedua molekul ada di sel dan berdekatan satu sama lain. Inilah tepatnya informasi yang disediakan oleh teknologi baru.

Berbagai macam aplikasi

Dalam karya yang diterbitkan, para ilmuwan menunjukkan bahwa ruang lingkup untuk menggunakan metode ini melampaui penyelidikan molekul permukaan sel mana yang bersebelahan. Mereka juga menandai virus dan obat-obatan dengan senyawa kimia kecil yang menghasilkan oksigen reaktif. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk mempelajari peristiwa pengikatan virus atau obat ke sel. Selanjutnya, metode ini memungkinkan untuk menyelidiki komunitas protein mana yang terlibat dalam interaksi antara dua sel yang berbeda. Para ilmuwan mendemonstrasikan ini dengan menggunakan contoh komunikasi antara sel-sel kekebalan. “Dengan cara ini, metode baru dapat membantu untuk memahami bagaimana obat bekerja dan bagaimana virus atau sel kekebalan mengenali sel lain,” kata mahasiswa doktoral ETH Müller. “Oleh karena itu, metode ini sangat bermanfaat untuk penelitian di universitas dan industri.”

Müller dan Wollscheid mengembangkan dan menguji metode baru dalam kolaborasi interdisipliner termasuk Profesor ETH Zurich Martin Loessner, Annette Oxenius, Jeffrey Bode, Erick Carreira dan Berend Snijder. Para peneliti dari University of Zurich, University of Michigan dan perusahaan pengembangan obat Amerika juga berkontribusi dalam penelitian ini, yang diterbitkan dalam jurnal Komunikasi Alam. Para ilmuwan telah mentransfer teknologi baru ke perusahaan spin-off, yang sekarang berencana menggunakan teknologi tersebut untuk mengembangkan obat baru terhadap tidak hanya protein permukaan individu tetapi seluruh komunitas protein.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh ETH Zürich. Asli ditulis oleh Fabio Bergamin. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Posted By : hongkong togel