Memprogram sel untuk mengaturnya

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

sumber terpercaya

membenarkan

OKE! Laboratorium Coyle menguji alat mereka pada sel manusia dengan memprogram banyak protein, masing-masing diwakili oleh warna berbeda, untuk bergerak dalam pola gelombang berbeda. Alat yang mereka kembangkan memungkinkan para peneliti memprogram molekul untuk bergerak di sekitar sel ke lokasi tertentu seiring waktu. Kredit: Universitas Wisconsin–Madison

× tutup

Laboratorium Coyle menguji alat mereka pada sel manusia dengan memprogram banyak protein, masing-masing diwakili oleh warna berbeda, untuk bergerak dalam pola gelombang berbeda. Alat yang mereka kembangkan memungkinkan para peneliti memprogram molekul untuk bergerak di sekitar sel ke lokasi tertentu seiring waktu. Kredit: Universitas Wisconsin–Madison

Para peneliti dapat merekayasa sel untuk mengekspresikan gen baru dan menghasilkan protein spesifik, sehingga memberikan sel bagian baru untuk digunakan. Namun jauh lebih sulit untuk menginstruksikan sel untuk mengatur dan menggunakan bagian-bagian baru ini. Alat baru dari peneliti Universitas Wisconsin–Madison kini menawarkan cara inovatif untuk memecahkan masalah ini.

Penelitian mereka dipublikasikan di jurnal Cell.

Segala sesuatu yang dilakukan sel bergantung pada bagaimana molekul-molekul di dalam sel diatur. Di dalam sel kita—semua sel—protein dan molekul lain mengalami pengorganisasian dan reorganisasi untuk menjalankan fungsi seluler. Seperti armada kereta api komuter yang bergerak pada interval terjadwal di sepanjang berbagai rutenya, protein di dalam sel diatur dalam ruang dan waktu untuk menjalankan fungsi yang kompleks namun dapat diprediksi.

Meskipun kebutuhan untuk mengatur molekul di dalam sel bersifat universal di antara organisme hidup, protein dan mekanisme spesifik yang bertanggung jawab untuk pengorganisasian ini berbeda-beda. Dalam sistem khusus untuk sel bakteri, misalnya, protein MinD dan MinE—yang secara kolektif dikenal sebagai MinDE—berinteraksi satu sama lain di sepanjang membran sel untuk menciptakan pola bergelombang yang membantu molekul bergerak di sekitar sel.

Ketika molekul-molekul di dalam sel tidak tersusun dengan baik, hal ini dapat menimbulkan konsekuensi serius, termasuk pembelahan sel yang tidak merata dan komunikasi yang tidak tepat di dalam dan antar sel, yang keduanya terkait dengan gangguan perkembangan dan penyakit seperti kanker.

Singkatnya, kita tahu cara memberi sel beberapa bagian baru, namun jauh lebih sulit untuk memberikan instruksi tentang cara mengatur dan menggunakannya.

Mekanisme molekul mengatur dan berinteraksi satu sama lain telah disesuaikan selama ribuan tahun evolusi. Ketika para ilmuwan merekayasa sel untuk menghasilkan molekul baru, sulit membuat sel menggunakan molekul baru tersebut tanpa secara tidak sengaja mengganggu fungsi sel alami lainnya.

Ahli biokimia UW-Madison telah mengembangkan alat untuk mengontrol pergerakan dan pengorganisasian protein spesifik dalam sel mamalia sambil membiarkan protein lain saja. Alat baru mereka menggunakan gelombang dan osilasi yang berasal dari interaksi antara protein MinDE, yang hanya ditemukan pada bakteri dan tidak mengganggu fungsi sel mamalia.

Dengan merekayasa interaksi antara protein MinDE dan protein yang diteliti, para peneliti menciptakan pola yang sangat spesifik untuk mengatur molekul dalam sel mamalia dan menginduksi perilaku dan fungsi seluler. Alat ini memungkinkan para peneliti mengubah dan mengubah pola respons terhadap rangsangan, yang pada dasarnya memprogram molekul untuk bergerak di sekitar sel ke lokasi tertentu seiring waktu.

Alat inovatif ini memiliki banyak kegunaan potensial bagi para ilmuwan yang tertarik dalam merekayasa aktivitas seluler tertentu atau mempelajari aktivitas seluler dalam organisme hidup.

Mengontrol rasio protein MinDE memungkinkan peneliti merancang pola pergerakan yang menentukan bagaimana molekul diatur dalam sel, yang dapat digunakan untuk mengatur aktivitas seluler seperti pergerakan atau komunikasi dengan sel lain.

Informasi lebih lanjut:
Rohith Rajasekaran dkk, Sistem reaksi dan difusi yang dapat diprogram untuk desain sirkuit sinyal sel spatiotemporal, Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2023.12.007