Nationalgeographic.co.id—Studi baru tim University of Maryland telah mengidentifikasi jalur pensinyalan antar spesier pertama antara parasit arthropoda, yaitu kutu dan inang. Tujuannya adalah untuk mengungkap rahasia bagaimana kutu dapat kebal terhadap infeksi bakteri dari inangnya.
Mereka menemukan bahwa molekul dalam darah hewan inang memicu kekebalan dan perkembangan parasit. Temuan mereka telah diterbitkan di Science baru-baru ini.
Studi tersebut menunjukkan bahwa ketika kutu memakan darah tikus yang terinfeksi bakteri Borrelia burgdorferi, yang menyebabkan penyakit Lyme, protein dari sistem kekebalan tikus berikatan dengan reseptor pada permukaan sel kutu.
Kemudian memberi sinyal pada organ untuk berkembang lebih cepat, menghasilkan respons kekebalan. Itu jauh sebelum bakteri itu sendiri mulai menginfeksi kutu.
Mereka mengidentifikasi target potensial untuk vaksin anti kutu atau terapi untuk mencegah penyebaran infeksi seperti penyakit Lyme.
Temuan ini juga memberikan wawasan baru yang penting ke dalam evolusi saling ketergantungan biomolekuler antar spesies.
Temuan tersebut juga menyoroti, untuk pertama kalinya, baik integrasi kekebalan dan perkembangan hewan serta kemampuan beradaptasi dari sistem pensinyalan sel purba yang digunakan semua sel tumbuhan dan hewan untuk merasakan dan menanggapi lingkungan mereka.
"Fleksibilitas adaptif dari jalur pensinyalan sel yang dilestarikan ini mengejutkan," kata Utpal Pal, penulis senior studi dan profesor di Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine di College Park.
"Sungguh luar biasa bahwa jalur yang ada dalam segala hal mulai dari parasit hingga manusia ini sangat fleksibel sehingga dapat beradaptasi untuk menerima ligan (molekul pengikat) dari spesies lain yang jauh. Alat yang dimiliki semua orang ini digunakan dengan cara yang tidak kami lakukan."
Temuan ini menunjukkan bahwa jalur pensinyalan sel lain mungkin telah diadaptasi untuk penggunaan baru pada organisme lain dan mengarah ke area baru dalam imunologi dan biologi molekuler yang siap untuk eksplorasi di masa depan.
Pal dan rekan-rekannya membuat penemuan mereka saat menyelidiki kekebalan kutu, yang merupakan bidang biologi kutu yang kurang dipahami.
Dalam studi awal mereka, ilmuwan berusaha untuk memahami bagaimana sistem kekebalan kutu mengenali bakteri Borrelia yang menyebabkan penyakit Lyme, para peneliti memberi makan kutu darah dari tikus yang terinfeksi Borrelia atau tikus yang tidak terinfeksi.
Mereka membandingkan kedua kelompok, mereka menemukan bahwa darah yang terinfeksi mengaktifkan protein pada kutu yang biasanya menghasilkan energi di dalam sel. Protein dikaitkan dengan jalur pensinyalan sederhana yang disebut JAK/STAT, yang terdapat pada semua organisme multisel.
Seperti di semua jalur pensinyalan seluler, molekul tertentu merasakan sesuatu di lingkungan dan kemudian berikatan dengan reseptor di bagian luar dinding sel.
Itu memicu serangkaian reaksi di dalam sel yang menghidupkan atau mematikan gen tertentu dan menghasilkan respons terhadap rangsangan luar apa pun yang dirasakan.
Dengan asumsi bahwa JAK/STAT dipicu oleh Borrelia dalam darah tikus yang terinfeksi, para peneliti mengisolasi bakteri dan menyuntikkannya langsung ke kutu untuk melihat molekul apa yang mengikat reseptor JAK/STAT. Anehnya, bakteri tersebut tidak mengaktifkan JAK/STAT.
Untuk mengetahui apa yang terjadi, para peneliti menghilangkan bakteri Borrelia dari darah tikus yang terinfeksi dan memasukkan darah "bersih" ke kutu, jalur JAK/STAT mulai beraksi.
Para peneliti menemukan bahwa protein dalam sistem pencernaan kutu berfungsi sebagai reseptor JAK/STAT, dan telah berevolusi untuk mengikat interferon protein sitokin, yang diproduksi oleh sistem kekebalan mamalia yang terinfeksi bakteri seperti Borrelia.
Baca Juga: Dunia Hewan: Air Liur Kutu Dapat Melemahkan Respons Kekebalan Kulit
Baca Juga: Sisir Gading Bertuliskan Keinginan Orang Kanaan untuk Membasmi Kutu
Baca Juga: Dunia Hewan: Nenek Moyang Kutu Manusia Berasal dari Afrotheria
Baca Juga: Peneliti Memperjuangkan Kutu dan Parasit Agar Terhindar dari Kepunahan
Para peneliti juga menemukan bahwa reseptor dan jalur JAK/STAT penting untuk perkembangan kutu yang normal, bahkan jika jalur tersebut tidak diaktifkan oleh makanan darah yang terinfeksi.
Hasil ini menunjukkan bahwa pada kutu, jalur pensinyalan JAK/STAT, dan reseptor protein telah berevolusi untuk mengintegrasikan kekebalan dengan perkembangan.
Bakteri akan bersaing dengan kutu untuk mendapatkan nutrisi dalam darah inang yang terinfeksi, jadi ketika kutu mendapat sinyal bahwa makanan darahnya terinfeksi, tumbuh dengan cepat adalah cara untuk menghabiskan nutrisi tersebut sebelum bakteri mendapatkannya.
Eksperimen laboratorium setuju bahwa kutu yang diberi darah tikus yang terinfeksi Borrelia berkembang lebih cepat daripada kutu yang diberi darah tikus yang tidak terinfeksi.