Nationalgeographic.co.id - Selama tiga dekade, kelompok protein misterius yang ditemukan di badan sel neuron di hipokampus, bagian dari otak, membuat James Trimmer penasaran dan bingung.
Kini, profesor fisiologi dan biologi membran terkemuka di UC Davis School of Medicine tersebut akhirnya dapat menemukan jawabannya. Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di jurnal PNAS pada 16 November 2021 berjudul Regulation of neuronal excitation–transcription coupling by Kv2.1-induced clustering of somatic L-type Ca2+ channels at ER-PM junctions, Trimmer dan rekan-rekannya mengungkapkan kelompok protein ini adalah sinyal kalsium "hotspot" di neuron yang memainkan peran penting dalam mengaktifkan transkripsi gen.
Transkripsi tersebut memungkinkan bagian dari DNA neuron untuk "ditranskripsi" menjadi untaian RNA yang kemudian digunakan untuk membuat protein yang dibutuhkan oleh sel.
Lebih mengejutkan, kelompok protein tersebut juga ditemukan pada banyak hewan.
Laboratorium Trimmer telah mempelajari kelompok misterius itu pada tikus, tetapi ternyata mereka juga ada pada invertebrata dan semua vertebrata, termasuk manusia. Trimmer memperkirakan bahwa mungkin ada 50 hingga 100 kelompok besar ini pada satu neuron.
Dia dan rekan-rekannya tahu bahwa kelompok itu dibentuk oleh protein yang melewati ion kalium melalui membran (saluran kalium). Mereka juga tahu bahwa kelompok ini mengandung jenis saluran kalsium tertentu. Saluran kalsium yang memungkinkan kalsium memasuki sel, di mana ia memicu berbagai respons fisiologis tergantung pada jenis sel.
"Kehadiran kelompok ini di neuron sangat terjaga. Fitur yang sangat dilestarikan relatif tidak berubah melalui rentang waktu evolusi, menunjukkan bahwa mereka memiliki properti fungsional yang penting dalam jenis hewan yang sangat berbeda ini,” kata Trimmer.
Baca Juga: Bagaimana Asupan Garam Mampu Memengaruhi Aliran Darah di Otak?
Hipokampus, adalah salah satu wilayah otak di mana kelompok misterius ini ditemukan pada neuron, memainkan peran utama dalam pembelajaran dan memori. Para peneliti mengetahui bahwa gangguan pada kelompok-kelompok ini—misalnya, dari mutasi genetik pada saluran kalium—menghasilkan gangguan neurologis yang parah. Namun tidak jelas alasannya.
"Kami telah lama mengetahui fungsi kelompok saluran ion jenis lain, misalnya pada sinapsis, untuk waktu yang lama. Namun, tidak diketahui peran struktur yang jauh lebih besar pada badan sel ini dalam fisiologi neuron," tutur Trimmer.
Eksperimen yang mengungkapkan fungsi kelompok saraf dirancang oleh Nicholas C. Vierra, peneliti pascadoktoral di lab Trimmer dan penulis utama studi tersebut.
“Kami mengembangkan pendekatan yang memungkinkan kami memisahkan saluran kalsium dari kelompok saluran kalium di neuron. Temuan kuncinya adalah bahwa pengobatan ini memblokir ekspresi gen yang dipicu kalsium. Ini menunjukkan bahwa kemitraan saluran kalsium-kalium pada kelompok ini penting untuk fungsi saraf," kata Vierra.
Untuk percobaan mereka, para peneliti pada dasarnya "menipu" saluran kalsium di kelompok ini dengan cara membanjiri neuron itu dengan fragmen saluran kalium umpan. Ketika saluran kalsium menangkap umpan alih-alih saluran kalium asli, mereka malah jatuh dari kelompok.
Akibatnya, proses yang dikenal sebagai kopling eksitasi-transkripsi, yang menghubungkan perubahan aktivitas listrik saraf dengan perubahan ekspresi gen, menjadi tidak aktif.
Baca Juga: Melacak Aktivitas Otak Manusia Melalui Penyelidikan Otak Tikus
“Ada banyak saluran kalsium yang berbeda, tetapi jenis saluran kalsium tertentu yang ditemukan di kelompok ini diperlukan untuk mengubah perubahan aktivitas listrik menjadi perubahan ekspresi gen. Kami menemukan bahwa jika Anda mengganggu protein pemberian sinyal kalsium yang terletak di kelompok yang tidak biasa ini, Anda menghilangkan kopling eksitasi-transkripsi, yang sangat penting untuk pembelajaran, memori, dan bentuk lain dari plastisitas neuron,” terang Trimmer, seperti yang dilansir Tech Explorist.
Studi ini diharapkan dapat membuka jalan baru penelitian.
“Banyak penelitian telah berfokus pada pemberian sinyal kalsium di dendrite, yaitu situs di mana neuron menerima sinyal dari neuron lain. Pemberian sinyal kalsium di badan sel neuron kurang mendapat perhatian. Kini kami memahami lebih banyak tentang pentingnya pemberian sinyal di situs-situs spesifik ini pada badan sel neuron.” kata Vierra.
"Kami baru pada awal memahami pentingnya pemberian sinyal ini, tetapi hasil baru ini dapat memberikan informasi yang dapat membentuk penelitian baru tentang perannya dalam fungsi otak, dan mungkin akhirnya menjadi pengembangan kelas terapi baru," pungkas Trimmer.
| Source | : | techexplorist.com |
| Penulis | : | Wawan Setiawan |
| Editor | : | Warsono |
KOMENTAR