Protein dalam Sel Retina Ini Membantu Kita Melihat dalam Cahaya Redup

Nationalgeographic.co.id—Ilmuwan PSI telah menjelaskan komponen penting mata yaitu protein dalam sel batang retina yang membantu kita melihat dalam cahaya redup. Bertindak sebagai saluran ion di membran sel, protein ini bertanggung jawab untuk menyampaikan sinyal optik dari mata ke otak. Jika kelainan genetik mengganggu fungsi molekuler pada seseorang, maka mereka akan menjadi buta. Para ilmuwan telah menguraikan struktur tiga dimensi protein, mempersiapkan jalan untuk perawatan medis yang inovatif. Hasil studi ini bahkan telah dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Nature Structural & Molecular Biology pada 30 Desember 2021 berjudul The structure of the native CNGA1/CNGB1 CNG channel from bovine retinal rods.

"Berkat sel batang di mata kita, kita bisa mengamati bintang di langit malam. Sel foto ini sangat sensitif terhadap cahaya sehingga mereka dapat mendeteksi bahkan satu foton yang mencapai kita dari bagian yang sangat jauh dari alam semesta, suatu prestasi yang benar-benar luar biasa." jelas Jacopo Marino, ahli biologi di Laboratorium Penelitian Biomolekuler PSI.

Kemampuan otak kita untuk menerjemahkan berkas cahaya ini ke dalam kesan visual sebagian disebabkan oleh saluran ion bergerbang nukleotida (CNG) siklik yang struktur tiga dimensinya kini telah diterangi oleh kelompok peneliti PSI yang dipimpin oleh Jacopo Marino.

Saluran ion ini bertindak sebagai penjaga gerbang yang mengontrol apakah partikel tertentu diizinkan masuk ke bagian dalam sel reseptor. Itu tertanam dalam cangkang kaya protein atau membran sel pada sel batang. Dalam kegelapan, saluran ion, dan dengan demikian gerbang ke sel, benar-benar terbuka. Tetapi ketika cahaya mengenai mata, itu memicu serangkaian proses di sel-sel batang. Hal ini pada akhirnya menyebabkan pintu gerbang tertutup, sehingga partikel bermuatan positif, seperti ion kalsium, tidak dapat lagi masuk ke dalam sel.

Baca Juga: Mata Indah Superdahsyat Milik Satwa-satwa Eksotik Bertubuh Mungil

Sinyal elektrokimia ini berlanjut melalui sel-sel saraf ke korteks visual otak, di mana kesan visual, seperti kilatan cahaya, dibuat.

"Gagasan untuk memecahkan struktur saluran ini sudah ada hampir 20 tahun yang lalu, ketika Gebhard Schertler dan Benjamin Kaupp sudah berkolaborasi dalam topik ini," kata Jacopo Marino. Keduanya adalah rekan penulis studi baru.

Mahasiswa PhD, Diane Barret, pertama-tama harus mengekstrak protein saluran dari mata sapi yang dipasok oleh rumah potong hewan. Ini merupakan proses yang rumit dan sulit. "Ini adalah tugas yang sangat menantang, karena proteinnya sangat sensitif dan terurai dengan sangat cepat. Selain itu, protein ini hanya tersedia dalam jumlah kecil di bahan sumbernya," jelas Barret. Butuh dua tahun penuh untuk mendapatkan cukup protein untuk ia kerjakan. "Kami berdua terlalu keras kepala untuk menyerah begitu saja," kata Jacopo Marino sambil tertawa. "Tapi pada akhirnya kekeraskepalaan itu terbayar." ujarnya, dengan senang.

Para ilmuwan kemudian menggunakan mikroskop cryo-elektron untuk mengungkapkan struktur tiga dimensi saluran ion. "Berbeda dengan penelitian sebelumnya tentang struktur saluran ion, kami menyelidiki protein asli seperti yang ada di mata. Oleh karena itu, kami lebih dekat dengan kondisi nyata yang ada pada makhluk hidup," kata Barret.

Salah satu alasan mengapa pemahaman yang lebih jelas tentang struktur alami protein saluran penting adalah untuk memajukan pengembangan pengobatan bagi kelainan genetik yang belum ada obatnya, seperti retinitis pigmentosa. Dengan penyakit ini, fotoreseptor secara bertahap mati, membuat orang buta. Salah satu kemungkinan penyebabnya adalah tubuh tidak dapat memproduksi protein saluran CNG dengan benar karena cacat genetik. Akibatnya saluran ion tidak menutup sempurna saat cahaya mengenai mata, mengganggu keseimbangan elektrokimia sel dan menyebabkan sel mati.

"Jika kita dapat menemukan molekul yang memengaruhi protein sedemikian rupa sehingga saluran akan benar-benar menutup, kita dapat mencegah sel-sel mati, dan dengan demikian menghentikan orang menjadi buta," jelas Jacopo Marino. Sekarang para peneliti telah mengidentifikasi struktur protein yang tepat, mereka dapat mencari molekul tersebut secara khusus.

Protein tersebut terdiri dari empat bagian: tiga lot subunit A, dan satu lot subunit B. Saluran ion yang berfungsi dengan benar hanya mungkin dalam kombinasi ini. Dalam studi mereka, ilmuwan PSI menunjukkan mengapa subunit B tampaknya memainkan peran penting: lengan samping protein - satu asam amino - menonjol dari sisa protein, seperti penghalang di pintu gerbang. Ini mempersempit bagian dalam saluran ke titik di mana tidak ada ion yang bisa melewatinya.

"Tidak ada yang mengira itu. Itu benar-benar kejutan," ungkap Barret. “Tempat sempit lainnya sudah ada di subunit A - seperti gerbang utama - yang sebelumnya dianggap satu-satunya. Sangat menarik untuk dicatat bahwa penghalang tambahan ditemukan tidak hanya pada protein dari mata sapi, tetapi tampaknya berlaku untuk semua jenis hewan, seperti yang ditunjukkan oleh para ilmuwan. Baik buaya, elang, ataupun manusia, semua makhluk hidup dengan saluran ion di matanya memiliki asam amino yang menonjol pada posisi ini dalam protein. Karena telah dipertahankan secara konsisten selama evolusi, itu pasti memiliki fungsi yang penting dalam saluran.” pungkasnya.

Baca Juga: Memasak Bertungku Kayu Bakar Meningkatkan Risiko Penyakit Mata

PROMOTED CONTENT