Studi mengungkapkan mekanisme molekuler

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! Seekor beruang coklat yang sedang tidur (Ursos arctos) berbaring di atas selimut dengan kepingan salju di bulunya. Kredit: Ole Frøbert, Universitas Aarhus

× tutup

Seekor beruang coklat yang sedang tidur (Ursos arctos) berbaring di atas selimut dengan kepingan salju di bulunya. Kredit: Ole Frøbert, Universitas Aarhus

Para peneliti menjelaskan mekanisme molekuler yang mendasari hibernasi, menerbitkan temuan mereka hari ini sebagai Reviewed Preprint di eLife.

Penelitian mereka pada mamalia kecil dan besar yang berhibernasi dijelaskan oleh editor sebagai studi penting yang memajukan pemahaman kita tentang peran struktur miosin dan konsumsi energi pada mekanisme molekuler hibernasi, didukung oleh metodologi dan bukti yang kuat. Temuan ini juga menunjukkan bahwa miosin – sejenis protein motorik yang terlibat dalam kontraksi otot – berperan dalam termogenesis tidak menggigil selama hibernasi, di mana panas dihasilkan secara independen dari aktivitas otot saat menggigil.

Hibernasi adalah strategi bertahan hidup yang digunakan oleh banyak hewan, ditandai dengan keadaan dormansi yang dalam dan penurunan aktivitas metabolisme, suhu tubuh, detak jantung, dan pernapasan yang sangat besar. Selama hibernasi, hewan mengandalkan simpanan energi, terutama lemak, untuk mempertahankan fungsi tubuhnya. Perlambatan metabolisme memungkinkan hibernator menghemat energi dan bertahan dalam kelangkaan makanan dalam jangka panjang dan kondisi lingkungan yang keras selama musim dingin. Namun, mekanisme seluler dan molekuler yang mendasari hibernasi masih belum sepenuhnya dipahami.

Mamalia kecil yang berhibernasi mengalami kondisi hipometabolik yang berkepanjangan yang disebut mati suri, yang secara signifikan menurunkan suhu tubuh mereka, diselingi oleh periode spontan interbout euthermic arousals (IBA) di mana mereka menaikkan suhu tubuh untuk sementara waktu untuk memulihkan beberapa fungsi fisiologis, seperti menghilangkan kotoran dan makan. lebih banyak makanan.

Hal ini berbeda dengan mamalia yang lebih besar, yang suhu tubuhnya tidak terlalu berkurang selama hibernasi dan tetap cukup konsisten. Otot rangka, yang membentuk sekitar setengah massa tubuh mamalia, memainkan peran penting dalam menentukan produksi panas dan pemanfaatan energi.

“Sampai saat ini, diperkirakan bahwa konsumsi energi pada otot rangka terutama terkait dengan aktivitas miosin, yang terlibat dalam kontraksi otot. Namun, terdapat semakin banyak bukti bahwa meskipun dalam keadaan rileks, otot rangka masih mengonsumsi sejumlah kecil energi. ” jelas penulis utama Christopher Lewis, peneliti postdoctoral di Departemen Ilmu Biomedis, Universitas Kopenhagen, Denmark.

Kepala miosin pada otot pasif dapat berada dalam keadaan istirahat yang berbeda: keadaan ‘disorder-relax’ atau DRX dan ‘superrelaxed’ atau SRX. Kepala miosin dalam keadaan DRX mengonsumsi ATP—mata uang energi sel—lima hingga sepuluh kali lebih cepat. dibandingkan sel dalam kondisi SRX,” tambah Lewis.

Lewis dan rekannya berhipotesis bahwa perubahan proporsi miosin pada kondisi DRX atau SRX dapat berkontribusi pada pengurangan pengeluaran energi yang diamati selama hibernasi. Untuk mengujinya, mereka mengambil sampel otot rangka dua hibernator kecil – tupai tanah dan tikus taman – dan dua hibernator besar – beruang hitam Amerika dan beruang coklat.

Mereka pertama-tama berusaha menentukan apakah keadaan miosin dan tingkat konsumsi ATP berbeda antara periode aktif dan hibernasi. Mereka mengamati serat otot yang diambil dari dua spesies beruang selama periode aktif musim panas (SA) dan hibernasi.

Informasi lebih lanjut:
Christopher TA Lewis dkk, Renovasi keadaan metabolisme miosin otot rangka pada mamalia yang berhibernasi, eLife (2024). DOI: 10.7554/eLife.94616.1