Kopi atau Bir? Pengaruh Kafein dan Alkohol pada Genom Kita

Prof. Martin Kupiec dan timnya di Departemen Bioteknologi dan Mikrobiologi Molekuler Universitas Tel Aviv telah menemukan bahwa minuman mungkin juga memiliki pengaruh yang berlainan pada genom kita. Penelitian ini dilakukan menggunakan 6000 galur khamir yang memiliki banyak kesamaan genetik penting dengan manusia. Para peneliti menemukan bahwa kafein membuat telomer lebih pendek sedangkan alkohol membuat telomer menjadi memanjang. Hal tersebut dapat mempengaruhi pada penuaan dan kanker.

 Kopi  dan bir memiliki efek yang berlawanan. Kopi membuat kita segar sedangkan bir membuat kita lemas. Para peneliti kini menemukan bahwa keduanya mungkin juga memiliki pengaruh yang berbeda pada genom kita

Antara kematian dan keabadian

Telomer terbuat dari DNA dan protein. Telomer menandai ujung dari untai DNA pada kromosom kita dan berperan penting untuk memastikan untai DNA diperbaiki atau disalin secara benar. Setiap saat sel memperbanyak diri, Kromosom disalin pada sel yang baru dengan telomer yang sedikit lebih pendek. Pada akhirnya telomer akan menjadi terlalu pendek dan sel akan mati. Hanya sel janin dan kanker yang memiliki mekanisme untuk mencegah hal ini terjadi. Mereka terus mengalami proses reproduksi.

Kiri: Perbedaan telomer pada kromosom sel puncak embrio (panjang) dan sel puncak dewasa (pendek).
Kanan: Proses pemanjangan telomer pada anti-aging. 

(Sumber)

Read More

Penelitian Baru Mengenai Pengobatan HIV Dengan Radioimunoterapi

Highly active antiretroviral therapy (HAART) selama ini digunakan dalam pengobatan pasien yang terinfeksi HIV dengan cara menekan replikasi virus dalam tubuh. Namun dibalik kesuksesan HAART dalam mengurangi virus HIV secara efektif, peneliti yakin bahwa sel dalam tubuh yang terinfeksi secara laten mencegah kemungkinan sembuh secara permanent.

Ekaterina Dadachova, Ph.D. (Profesor Radiologi, Mikrobiologi dan Imunologi di Albert Einstein College of Medicine) mengatakan bahwa di dalam tubuh pasien HIV yang menjalani HAART, obat menekan replikasi virus yang berarti menekan jumlah virus dalam aliran darah agar tetap rendah. Akan tetapi HAART tidak membunuh sel yang terinfeksi HIV. Oleh karena itu diperlukan pengobatan HIV yang membunuh sel-sel terinfeksi HIV.

Dr. Dadachova dan timnya mencoba menggunakan radioimunoterapi (RIT) pada sampel darah dari 15 orang pasien terinfeksi HIV yang diobati dengan HAART.  RIT (biasa digunakan dalam terapi pengobatan untuk kanker) menggunakan antibody monoklonal (sel-sel klon yang dijadikan alat oleh sistem imun untuk mengidentifikasi dan menetralkan antigen.

Antibodi yang dilabel radioaktif mengikat protein gp41 virus yang terekspresi pada permukaan limfosit yang terinfeksi HIV. Sel-sel tersebut dibunuh menggunakan radiasi alfa yang dibawa oleh antibodi tersebut. 

Dalam penggunaan RIT, antibody mengikat sel terinfeksi dan membunuhnya dengan radiasi. Ketika HAART dan RIT digunakan bersama-sama, mereka dapat membunuh dan sel yang terinfeksi sekaligus. RIT membunuh sel terinfeksi HIV secara spesifik dan jelas. Radionuklir yang digunakan menghasilkan radiasi hanya untuk sel terinfeksi HIV tanpa membunuh sel-sel lain di sekitarnya.

(Source)

Read More

Apa Itu Apoptosis?

Tubuh manusia normal memiliki suatu mekanisme keseimbangan (homeo-stasis) antara pertumbuhan (proliferasi) dan kematian sel (cell death). Hal ini berguna untuk pertumbuhan normal. Bila salah satu keseimbangan terganggu akan menyebabkan suatu penyakit, misalnya bila pertumbuhan sel lebih cepat dari kematian sel maka akan menimbulkan Alzheimer dan penyakit parkison.

Read More

Nanorobot Untuk Mengangkut Obat Dalam Tubuh

Nanorobot merupakan istilah populer untuk molekul-molekul dengan sifat unik yang memungkinkan molekul-molekul tersebut untuk diprogram untuk melakukan tugas spesifik tertentu. Dalam kerja sama antara kolega di Italia dan USA, para peneliti di Aarhus University telah mengambil langkah utama menuju pembuatan nanorobot pertama dari molekul DNA yang dapat meng-enkapsulasi dan melepaskan biomolekul aktif. Nanorobot tersebut diberi nama DNA nanocage yang dapat mengangkut obat ke sekitar tubuh dan ditujukan memberi pengaruh pada sel-sel yang sakit.

Nanocage dengan delapan molekul DNA yang unik bergabung bersama. Para peneliti menjebak sebuah enzim aktif yang disebut Horseradish peroxidase (HRP) dalam nanocage.

Berita Lengkap>>>>

Read More

Model Struktur Protein Baru Untuk Mencegah Kanker

Para peneliti di University of Hertfordshire telah mengembangkan sebuah model struktural baru dari protein yang memungkinkan untuk mengembangkan obat yang lebih efektif untuk  penyakit target seperti kanker, penyakit jantung dan influenza.

Dalam sebuah makalah yang akan dipublikasikan dalam Journal of Structural Biology online bulan ini, sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr Andreas Kukol di University's School of Life Sciences, menjelaskan bagaimana mereka telah mengembangkan sebuah model 3D baru dari protein yang merilis penghambatan pertumbuhan sel yang bisa menyebabkan penyebaran kanker atau mendukung terjadinya infeksi seperti influenza.

"Tubuh kita terdiri dari protein yang penting untuk fungsi tubuh," kata Dr Kukol. "Kerusakan protein dapat menyebabkan kanker. Hal ini terjadi ketika sel-sel tersebut menjadi lebih aktif, sehingga tugas kami adalah mengidentifikasi inhibitornya."

Sebuah tim peneliti dipimpin oleh Dr Kukol mengembangkan model 3D dari enzim kinase IKK-β yang merupakan protein yang mengatur protein lain. "Enzim ini mengontrol protein seperti kontrol lalu lintas oleh polisi," kata Dr Kukol. "Jika polisi atau enzim menjadi tidak terkendali, maka akan terjadi kekacauan."

Model 3D baru dapat digunakan untuk mencari inhibitor baru, seperti molekul organik seperti aspirin yang menempel pada situs aktif dari enzim dan membuatnya kurang aktif sehingga menghentikan penyebaran kanker atau influenza. Model ini sekarang siap diterapkan pada perusahaan farmasi sehingga mereka dapat mengembangkan obat yang lebih efektif untuk mengatasi kondisi ini.

Dr Kukol menjelaskan bahwa pemodelan komparatif dan metode simulasi komputer yang mereka gunakan untuk protein ini dapat diambil oleh kelompok-kelompok penelitian lain. Dengan cara ini pemodelan struktur protein dapat menghasilkan model yang lebih akurat di masa depan.

Sumber: Universitas Hertfordshire, AlphaGalileo Foundation.  

Read More

Lebah Sutra Buatan Selangkah Lagi Menjadi Kenyataan

Ditulis oleh Awan Ukaya pada 08-06-2010

Seorang ilmuwan CSIRO yaitu Dr Tara Sutherland dan timnya telah memperoleh tonggak penting lainnya dalam pencarian berskala internasional dalam memproduksi sutra serangga buatan. Mereka telah melakukan perlakuan yang baik mengenai sutra lebah madu dari suatu ’sup’ protein sutra yang telah mereka hasilkan secara transgenik. Beberapa perlakuan tersebut sama kuatnya dengan perlakuan yang diambil dari kelenjar lebah madu sutra, suatu langkah signifikan menuju pengembangan dari biomaterial kumparan sutra koil.

Read More

Mantel yang cerdik dari virus Ebola

Ditulis oleh Awan Ukaya pada 10-05-2010

Biologi Struktural: Protein yang menyembunyikan viral RNA mencegah pendeteksian sistem kekebalan tubuh dari virus yang mematikan

Carmen Drahl
 
Ebola, RNA, VP35

Struktur sinar X dari dua salinan virus protein Ebola di Zaire (hijau, biru) membentengi viral RNA (merah muda).

Suatu pandangan molekular baru menyibak tabir bagaimana virus Ebola mengindari pengenalan oleh sistem kekebalan tubuh: Ini menggunakan suatu mekanisme pemantelan untuk menyamarkan tanda pembuka rahasia dari penginvasiannya (Nat. Struc. Mol. Biol., DOI: 10.1038/nsmb.1765). Temuan ini dapat mengarahkan pada penyembuhan demam hemorrhagic Ebola, penyakit berbahaya dan seringkali fatal yang diiringi dengan infeksi virus tersebut.

Read More

Reaksi ‘click’ terbaru untuk memodifikasi protein

Ditulis oleh Awan Ukaya pada 28-03-2010

 

Ahli kimia di amerika Serikat telah menemukan suatu cara  baru untuk menempelkan molekul kecil pada protein dan peptida dibawah kondisi reaksi aqueous yang ringan. Metode ini, yang bersandar pada suatu tipe baru yaitu ‘click chemistry’, meliputi reaksi ikatan diazo dengan phenol dari asam amino tyrosine. Pekerjaan ini menawarkan suatu pendekatan baru terhadap ‘bioconjugation’ – menempelkan persenyawaan pada molekul  – molekul biologis – yang merupakan kunci di berbagai bidang penelitian biologis, termasuk pengembangan obat – obatan baru.

Read More

Gel berubah menjadi encer pada pendeteksian kokain

Ditulis oleh Awan Ukaya pada 02-05-2010

Gambar menunjukan Gel merespon pada jumlah kokain yang berbeda. Para peneliti Cina telah mengembangkan  suatu lintasan aptamer yag terhubungkan dengan hidrogel yang mengubah dari warna merah atau biru cerah menjadi tak berwarna saat terekspos pada sejumlah kecil kokain. Tidak diperlukannya analisa yang rumit dan ini diharapkan gel tersebut akan memberikan uji visual yang cepat bagi molekul – molekul kecil seperti obat – obatan, bahan peledak ataupun zat pencemar air.

Read More

Penemuan Metode Pengurutan DNA yang Lebih Cepat dan Murah

Ditulis oleh Awan Ukaya pada 11-01-2010

Para insinyur biomedical di Universitas Boston telah menemukan suatu metode untuk membuat pengurutan genome mendatang yang lebih cepat dan murah dengan secara dramatis mengurangi jumlah DNA yang dibutuhkan, lalu menghilangkan langkah yang teramat mahal, boros waktu dan cenderung mengalami kesalahan dari amplifikasi DNA.

Dalam sebuah studi yang dipublikasikan pada tanggal 20 Desember di edisi online dalam Nature Nanotechnology, sebuah tim yang dikepalai oleh Profesor dari Boston University Biomedical Engineering Associate yaitu Amit Meller mepelopori pekerjaan terperinci dalam mendeteksi beberapa molekul DNA saat mereka melintasi silikon nanopora. Teknik ini menggunakan medan listrik untuk menyalurkan untaian DNA melewati pori – pori sebesar empat nanometer, seperti layaknya masuk kelubang jarum. Metode ini menggunakan pengukuran aliran listrik yang sensitif untuk mendeteksi beberapa molekul tunggal DNA saat mereka melintasi nanopora.

Read More

Tabung-nano dari putih telur

Ditulis oleh Soetrisno pada 13-10-2008

Putih telur telah ditemukan oleh para ilmuwan Cina memiliki kegunaan baru sebagai sebuah cetakan (template) untuk membuat tabung-nano anorganik.

Baoyou Geng dan rekan-rekannya di Universitas Anhui Normal, Wuhu, membuat tabung-nano magnetit (Fe3O4) dalam sebuah larutan putih telur. Protein putih telur − yang memiliki afinitas tinggi untuk ion-ion logam − membentuk kompleks-kompleks organik-anorganik dengan Fe(III). Kompleks-kompleks ini selanjutnya berkumpul membentuk helaian-helaian nano, sebuah proses yang menghasilkan panas. Peningkatan suhu merusak ikatan hidrogen dan ikatan peptida-besi sehingga besi oksida terpisah dari template putih telur. Helaian-helaian besi oksida kemudian menggulung membentuk tabung-tabung nano berongga.

Read More

Rute baru menuju asam amino

Ilmuwan Amerika Serikat telah menemukan sebuah cara baru untuk membuat sekelompok asam amino non-natural yang banyak digunakan sebagai komponen obat dan katalis-katalis kiral. Para peneliti ini menyebutkan bahwa metode mereka dapat ditingkatkan skalanya dan menawarkan pendekatan yang lebih ekonomis dan ramah lingkungan untuk mensintesis asam-asam amino ini.


Asam alfa-amino merupakan satuan pembentuk protein tetapi kebanyakan aplikasi memerlukan penggunaan asam-asam amino yang murni secara enantiomer. Sintesis Strecker – reaksi sebuah imin atau ekivalen imin dengan hidrogen sianida, diikuti dengan hidrolisis nitril – merupakan sebuah metode standar untuk menghasilkan asam-asam alfa-amino. Akan tetapi, masih cukup menantang untuk menggunakan metode ini dalam menghasilkan asam amino yang murni dari segi enantiomer dalam skala besar.

Read More

Artifisial Enzim Untuk Proses Industri Yang Ramah Lingkungan

Proses industri yang sering menyebabkan polusi lingkungan seperti penggunaan katalis logam berbahaya dapat ditekan dengan menggunakan enzim, akan tetapi sayangnya tidak banyak enzim yang dapat dipakai untuk industri kimia. Sampai akhirnya, grup peneliti dari departemen kimia Universitas Copenhagen telah sukses mempoduksi artificial enzim yang bisa langsung dipakai untuk banyak aplikasi.

Dengan pemimpin grup tersebut yaitu Profesor Mikael, Ph.D, dan siswanya Jeanette Bjerre dan Thomas Hauch Fenger memplubikasikan peneitian mereka pada jurnal ChemBioChem (15/2009) dengan judul “”Cyclodextrin Aldehydes are Oxidase Mimics”.

Read More

Gen Penyebab Fibrosis Pulmonaris Idiopatik

Fibrosis Pulmonaris Idiopatik (IPF) telah menjadi objek penelitian genetik selama bertahun-tahun. Sejauh ini telah ditemukan tiga gen yang diduga punya hubungan kuat dengan pembentukan penyakit IPF. Gen ketiga, atau yang paling terakhir ditemukan, diidentifikasi oleh tim peneliti dari UT Southwest Medical Center. Mutasi gen tersebut dapat melindungi paru-paru dari patogen, di sisi lain juga menjadi penyebab penyakit patu-paru letal turunan yang biasanya menyerang orang dewasa dan lanjut usia. Bahkan, beberapa peneliti mensinyalir adanya keterkaitan antara gen ini dengan kanker paru-paru.
Di Amerika Serikat sendiri, tercatat sebanyak 40.000 pasien yang meninggal tiap tahunnya dari total 200.000 pasien IPF, menurut catatan Pulmonary Fibrosis Foundation. Pada umumnya, pasien IPF berusia 50 tahun ke atas, dan gejalanya adalah timbul luka-luka serius pada organ respirasi mereka. Kematian biasanya terjadi 3 tahun setelah diagnosa.
Dr. Christine Garcia, asisten profesor bagian pengobatan internal di UT Southwestern mengatakan,”Kami tidak punya obat untuk menyembuhkan penyakit ini. Jika pasien lebih muda dari 65 tahun, transplantasi dapat menjadi pilihan. Sayangnya, sebagian besar pasien IPF lebih tua dari itu.” Tujuan utama dari penelitian mereka adalah mengembangkan suatu pengobatan yang dapat menekan perkembangan penyakit tersebut.
Pada tahun 2007, Garcia dan tim risetnya mengamati garis genetik dua keluarga besar dengan sejarah IPF untuk menentukan gen penyebab penyakit bawaan tersebut. Dalam studi ini mereka menemukan mutasi pada gen tertentu yang dinamakan TERT dan TERC; keduanya berperan dalam produksi enzim telomerase yang memperpanjang struktur DNA di ujung-ujung kromosom (telomer). Dalam sel normal, telomer memendek tiap kali sel membelah. Setelah mencapai panjang tertentu, sel akan berhenti membelah. Pada kasus sel kanker, telomer tidak pernah memendek sehingga sel-sel tersebut akan terus membelah. Mutasi pada salah satu dari gen tersebut dapat ditemukan pada hampir 15% kasus IPF turunan. Sebanyak 40% di antaranya memiliki telomer yang pendek akibat disfungsi telomerase.
Pertanyaan selanjutnya: Apa penyebab IPF pada anggota keluarga dengan telomerase yang normal? Untuk menjawab problem tersebut, Dr. Garcia meneliti keluarga yang tidak mengalami mutasi TERC atau TERT. Mereka menggunakan pendekatan keterkaitan genomik untuk melacak daerah DNA yang sama pada semua anggota keluarga penderita IPF. Hasil observasi menunjukkan adanya mutasi pada gen bernama SFTPA2. Protein yang dikode oleh gen tersebut merupakan protein surfaktan A2; terdapat di cairan paru-paru dan berfungsi untuk melindungi organ dari patogen.
Banyak anggota keluarga yang mengalami mutasi tersebut tidak hanya menderita IPF, tapi juga kanker paru-paru, khususnya adenokarsinoma dengan gejala sel karsinoma bronkiolalveolar. Hasil studi sebelumnya telah banyak membuktikan adanya keterkaitan antara IPF dengan perkembangan sel kanker pada paru-paru. Dr. Garcia menduga sel SFTPA2 inilah penyebabnya. Observasi pada keluarga lain yang memiliki jenis mutasi berbeda pada SFTPA 2 juga menderita IPF dan kanker paru-paru.
Untuk lebih memahami cara kerja dari hasil mutasi gen-gen tersebut, Dr. Garcia sedang melakukan studi molekuler untuk mencari penyebab mengapa mereka menyebabkan penyakit paru-paru. Beliau juga bekerja dengan hewan percobaan untuk mencari tahu efek SFTPA2 terhadap sel-sel pulmonalis yang berbeda.

Read More

Enzim “hidroksietilfosfonat dioksigenase” (HEPD) Mengkatalis Reaksi Kimia Yang “Fantastik”

Mikroba tanah yang menggunakan senyawa kimia untuk melawan kompetitornya menggunakan suatu metabolisme reaksi kimia yang tidak biasa dalam memproduksi senyawa kimia tersebut, para peneliti melaporkan bahwa mikroba tanah tersebut menggunakan enzim yang mengkatalis reaksi yang tidak pernah bisa dilakukan oleh enzim yang selama ini kita kenal yaitu memutus ikatan C-C yang tidak teraktifasi hanya dalam satu lagkah saja.
Para peneliti dari University of Illinois adalah yang pertama kali melaporkan keberadaan enzim ini pada Journal Nature Chemical Biology pada tahun 2007. “Tim kami telah menemukan reaksi kimia yang fantastis ini yaitu pemutusan ikatan C-C tanpa memerlukan hal lain kecuali oksigen”, kata van der Donk, pemimpin peneliti bersama mikrobilogis William Metcalf.
Enzim tersebut diberi nama “hidroksietilfosfonat dioksigenase” (HEPD).  Penelitian ini amat penting mengingat HEPD mengkatalis jalur reaksi kimia yang menghasilkan fosfinotrisin (PT), yaitu senyawa yang dihasilkan oleh bakteri yang berguna untuk herbisida pertanian. Senyawa ini sangat efektif ketika digunakan pada tanaman transgenic yang memiliki gene yang tahan terhadap PT. Gen pembawa sifat tahan terhadap PT ini dapat berasal dari bakteri peghasil PT. Dengan menggunakan PT maka bakteri mampu melawan kompetitornya tanpa membunuh dirinya sendiri. Dengan cara yang sama maka tanaman transgenic yang mengandung gen tahan terhadap PT ini akan mampu bertahan dengan adanya herbisida berbasis PT sehingga hanya tanaman liar yang akan dibasmi sedangkan tanamannya tidak terpengaruh.
Penemuan ini merupakan bagin dari proyek University of Illinois yang berkelanjutan dalam mengeksplorasi molekul yang mengandung ikatan karbon-fosfor ( C-P ) yang dihasilkan secara natural. Meskipun senyawaan ini masih sedikit bisa dimengerti, namum penggunaan fosfonat (senyawa dengan ikatan C-P) dan fosfinat (senyawa dengan ikatan C-P-C digunakan secara luas dalam bidang agrikultur dan medis. Dalam bidang agrikultur senyawa ini dipakai dalam herbisida glifosfat sedangkan dalam bidang medis dipakai untuk pengobatan osteoporesis, obat antimalaria fosmidisin dan antibiotic seperti fosfomisin, dehidrofos, dan plumbemisin.
Baik fosfonat dan fosfinat yang diproduksi secara natural maupun sintesis, struktur kedua senyawaan ini adalah mirip dengan senyawa yang banyak dipakai sebagai substrat oleh enzim-enzim yang ada di alam, sehingga hal ini dapat terikat oleh enzim dan menghambat proses metabolisme selanjutnya bakteri atupun organisme lain. Oleh sebab inilah mengapa fosfonat dan fosfinat merupakan kandidat yang baik untuk pengembangan antibiotic baru selain penicillin.
“Dengan mempelajari bagaimana bakteri dapat memproduksi kedua senyawaan tersebut maka para ilmuwan nantinya kemungkinan dapat memprediksi bagaimana bakteri dapat bertahan terhadap obat-obatan baru yang baru dikembangkan”, kata van der Donk. “Dengan cara megetahui bagaimana suatu senyawa dibuat maka akan memberikan kita pemikiran secara analog bagaimana pembuatnya juga tahan terhadap senyawa yang telah disintesis”, tambahnya lagi.
Para tim peneliti berharap bahwa penemuan ini akan mendorong pengembangan sintesis fosfonat dan fosfinat menjadi jauh lebih murah dan penggunaan katalis untuk mensintesis seyawaan tersebut hanya dalam satu tahap. “Setiap kali kita menemukan sesuatu yang baru di alam akan menjadi inspirasi pada kita agar kita mampu menduplikasi proses tersebut untuk penggunaan kesejahteraan manusia”, kata van der Donk.

Read More

Struktur Protein: Antibodi Bermuka Dua

Dengan mengkombinasikan kristalografi sinar X dan prinsip - prinsip kinetik larutan, sebuah tim biokimia telah membuktikan bahwa sebuah antibodi dapat mengambil dua bentuk yang cukup berbeda satu sama lain, sehingga memungkinkan antibodi tersebut mengikat 2 antigen yang sama sekali berbeda. Kedua bentuk ini dapat ditemukan dalam larutan yang sama, fakta yang mungkin dapat menjelaskan pertanyaan yang sudah sekian lama tak terjawab mengenai bagaimana antibodi dapat mengenali begitu banyak macam antigen secara selektif.

Penelitian ini dilaksanakan oleh rekan sejawat posdoktoral Leo C.
James dari Centre for Protein Engineering of the Medical Research Council Centre, Cambridge, England; ilmuwan senior Dan S.Tawfik yang sekarang berada di Weizmann Institute of Science di Rehovot, Israel; dan rekan sekerja dari Cambridge , Pietro Roversi {Science, 299, 1362(2003)}

Antibodi yang mereka pelajari adalah monoclonal immunoglobulin yang biasanya mengikat molekul kecil 2,4-dinitrophenol. Seperti yang ditampilkan di struktur berwarna merah muda, antigen diikat dalam sebuah lubang yang kecil dan dalam di dalam antibodi. Tapi antibodi yang sama dapat pula mengikat antigen yang ukuran molekulnya lebih besar seperti protein(hijau muda), seperti ditunjukkan pada struktur biru muda, di mana protein melekatkan diri pada bagian yang cukup luas dari lekukan yang dangkal pada permukaan antibodi.

Para peneliti telah mengetahui bahwa antibodi yang sedang mengikat antigen kadang mengambil bentuk yang berbeda dari bentuk awalnya dalam larutan.
Satu penjelasan yang memungkinkan ialah bahwa proses pengikatan itu sendirilah yang menyebabkan perubahan struktur. Kemungkinan lain ialah isomerasi struktur dari sebuah antibodi terjadi dalam larutan dan masing-masing dapat mengikat antigen yang berbeda.Dengan mengikat antigen, struktur baru antibodi itu sendiri menjadi stabil. Tim riset menemukan bahwa kedua efek ini dapat ditemukan dalam antibodi yang mereka teliti : antibodi tersebut mengambil dua bentuk yang berbeda secara bergantian, dan mengalami perubahan bentuk lebih lanjut segera setelah mengikat antigen.[SI]

Read More

Antibodi Rekayasa Bisa Mengurangi Risiko Kemoterapi

Dengan percobaan pada hewan ilmuwan di Amerika Serikat telah menemukan bahwa efek samping pengobatan kanker dapat dikurangi dengan mengontrol secara cermat jumlah molekul obat yang terikat ke antibodi-antibodi yang digunakan untuk kemoterapi.

Antibodi-antibodi bisa direkayasa agar terikat ke molekul tertentu atau "antigen" pada permukaan sel-sel kanker, sehingga obat yang melekat padanya bisa disalurkan secara langsung ke tumor.

Sekarang ini, sebuah tim yang dipimpin oleh William Mallet dan Jagath Junutula di sebuah perusahaan bioteknologi Genetech di California telah menemukan sebuah cara baru untuk mengikatkan obat-obat antikanker ke tempat-tempat tertentu pada antibodi. Sebelumnya, para ilmuwan mengikatkan obat ke antibodi melalui asam-asam amino konstituennya - biasanya lisin atau sistein.

Tetapi pendekatan ini berarti bahwa terdapat variasi tempat dan cara molekul terikat ke antibodi - sehingga menyulitkan untuk mengukur dosis tepat yang harus diberikan kepada pasien. Antibodi-antibodi yang membawa banyak molekul obat telah diketahui tidak lebih efektif dalam mengobati kanker tetapi bisa menyebabkan lebih banyak efek samping pada pasien.

Skema proses reduksi dan oksidasi yang digunakan untuk mereaktivasi THIOMABs dan konyugasinya ke obat.

Teknik baru yang ditemukan dapat memastikan bahwa obat-obat antikanker terikat ke antibodi pada tempat dan jumlah yang pasti. Para ilmuwan ini menambahkan dua residu asam amino sistein yang baru kedalam antibodi - yang mereka sebut sebagai THIOMABs - dan mengkonyugasikan obat ke asam-asam amino yang baru ini, bukan ke asam-asam amino yang terdapat secara alami.

Sistein yang direkayasa tidak bisa langsung digunakan untuk mengikat molekul obat karena mereka terkunci dalam ikatan-ikatan disulfida dengan sistein bebas (terdapat dalam medium kultur, atau glutation, yang secara alami dihasilkan oleh sel-sel yang mengekspresikan antibodi THIOMAB). Untuk mengatasi masalah ini, mereka terlebih dahulu menambahkan sebuah agen pereduksi untuk memutus ikatan-ikatan disulfida tersebut, sehingga membuka gugus tiol fungsional dari sistein. Karena penambahan agen pereduksi ini juga memutus ikatan-ikatan disulfida yang terbentuk secara alami dalam antibodi, maka mereka selanjutnya harus mengoksidasi ulang antibodi untuk mereperasinya. Proses ini tinggal menyisakan gugus tiol dari sistein rekayasa untuk konyugasi, sehingga obat akan terikat ke gugus tiol ini.

"Pendekatan yang baru ini bisa menjadi sebuah cara untuk menghasilkan konjugat obat yang memiliki indeks terapeutik bertambah", kata Mallet. Konjugat THIOMAB sama efektifnya dengan konjugat antibodi sebelumnya dalam mengobati kanker pada mencit tetapi dosis obat hanya sekitar setengah dari yang sebelumnya.

Pendekatan ini bisa digunakan dengan berbagai konjugat berbeda, karena molekul yang menghubungkan konjugat ke sistein membentuk sebuah ikatan tioleter. "Beberapa hal penting dari penelitian ini adalah bahwa mereka telah menggabungkan sebuah obat potensial sedemikian rupa sehingga teknologi ini bisa digunakan untuk menggabungkan hampir semua, bukan cuma obat - misalnya enzim, toksin, ligan radio-isotop dan obat-obat terapi fotodinami," kata Mahendra Deonarain, kepala laboratorium terapeutik antibodi rekombinan di Imperial College London, Inggris.

David Thurston, profesor penemuan obat antikanker di Center Research Inggris, menganggap penelitian ini sebagai "kemajuan besar" yang akan menghasilkan pengobatan kanker yang lebih efektif. "Pada model hewan, konjugat antibodi-obat yang baru ini lebih efektif dalam membunuh sel-sel kanker dibanding generasi konjugat sebelumnya, dan yang lebih penting lagi, bisa diberikan pada dosis yang lebih tinggi karena kurang toksik," kata dia.

Disadur dari: http://www.rsc.org/chemistryworld/

Read More

Virus HIV Lebih Pintar Dari yang Kita Bayangkan

Ketika para ilmuwan menemukan bahwa penyebab AIDS adalah virus, mereka berpikir dapat memusnahkan AIDS dari muka bumi ini dengan menciptakan vaksinnya. Namun setelah sekian lama penelitian AIDS berlangsung, sampai sekarang belum ada juga vaksin yang sanggup melatih sistem imunitas tubuh kita untuk mencegah masuknya virus HIV. Mekanisme terinfeksinya sebuah sel oleh virus HIV-1 adalah sebuah proses yang melibatkan beberapa molekul yang bekerja secara sistematik. Pada bungkus virus ada lapisan protein gula (glycoprotein) yang mempunyai bagian yang dikenali antibodi (epitope, yang memicu netralisasi) dan bagian lain yang dikenali receptor dan CD4 .(yang menyebabkan sel terinfeksi).

Glycoprotein yang membungkus virus dikenali oleh molekul CD4 pada sel yang kemudian menyebabkan co-receptor (CXCR4 atau CCR5) pada sel juga mengikat virus tersebut dan dimulailah proses penyampaian sinyal (bahwa ada tamu asing yang datang) ke dalam sel. Sinyal inilah yang kemudian memberi aba- aba bahwa si sel telah terinfeksi dan akan segera dimanipulasi oleh virus untuk proses replikasinya. Tubuh kita pun berusaha menetralisir virus itu dengan memproduksi antibodi yang dapat mengenali virus tersebut secara spesifik. Bagian pada virus di mana antibodi dapat melekat secara spesifik, disebut epitope. Proses melekatnya virus (antigen) dan antibodi yang diproduksi tubuh ini dapat dibayangkan seperti kunci dan anak kunci yang hanya cocok dengan pasangannya.

Berbagai tes klinis menunjukkan bahwa vaksin tidak dapat menolong para pasien yang telah terinfeksi, sebagian besar dari pasien yang telah menerima vaksin pun, tetap menunjukkan gejala AIDS dan hal ini menyebabkan para ilmuwan menduga bahwa virus HIV mempunyai kemampuan untuk terus-menerus memutasikan dirinya sehingga antibodi yang sudah terbentuk tidak dapat mengenalinya lagi dan infeksi berlangsung terus tanpa bisa dihentikan.

Laporan riset yang dimuat di Nature edisi bulan ini membuktikan hipotesa ini. Plasma darah pasien yang terinfeksi menunjukkan kekebalan terhadap antibodi yang diproduksi tubuh. Setelah diselidiki, ’sequence protein’ dari bungkus glycoprotein virus memang mengalami perubahan. Mutasi ini tersebar sepanjang gen, beberapa bersifat konservatif : diwariskan ke generasi berikutnya , namun bagian yang dikenali receptor (bagian yang menyebabkan awal terjadinya infeksi) justru mempertahankan karakter intrinsiknya. Xiping Wei dkk ¹⁾ juga mengemukakan bahwa beberapa mutasi yang terakumulasi menyebabkan perubahan struktur bungkus glycoprotein sedemikian rupa sehingga menutupi epitope virus, bagian yang seharusnya dikenali antibodi dan dapat memicu proses netralisasi. Hasil riset lain yang meneliti hal yang serupa dengan meninjau dari segi termodinamika ²⁾, menunjukkan bahwa ada perubahan entropi yang besar pada sisi yang dikenali receptor. Nilai entropi yang sangat negatif menunjukkan bahwa terjadi penyelubungan permukaan atau adanya protein yang terlipat. Virus HIV tampaknya cukup licik untuk mempertahankan kemampuannya mengikat diri dengan receptor sel sementara memutasi bagian yang berhubungan dengan antibodi sehingga dapat menghindari proses netralisasi tubuh. Mimpi para ilmuwan untuk menaklukkan AIDS dengan imunisasi mungkin hanya tinggal mimpi.[SI]

Referensi :
1. Antibody Neutralization and Escape by HIV-1, Xiping Wei et al. Nature 422, 307-312(2003)
2. HIV-1 Evades Antibody-mediated Neutralization through Conformational Masking of Receptor-Binding Sites, Peter D.Kwong et al. Nature 420, 678-682(2002)

Read More

Pembentukan Struktur Tiga Dimensi dengan Origami DNA

Dengan menggabungkan seni melipat kertas atau origami dan nanoteknologi, peneliti di Dana-Farber Cancer Institute telah melakukan pelipatan-pelipatan DNA menjadi objek berlapis banyak, serta berdimensi ribuan kali lebih kecil dari ketebalan rambut manusia. Struktur-struktur kecil tersebut dapat menjadi cikal bakal peralatan biomedis berukuran nano. Salah satu peran pentingnya adalah menyusupkan obat ke dalam sel secara spesifik.
Meskipun struktur dari satu strand DNA pernah dibuat sebelumnya, William Shih, PhD, menyatakan bahwa proses multilayer yang ditemukan oleh ia dan timnya memungkinkan DNA untuk dibentuk menjadi struktur tiga dimensi apapun. Objek yang berlapis-lapis akan lebih kompak dan stabil sehingga dapat bertahan di dalam lingkungan intraseluler yang cenderung ‘kacau balau’.
Dalam teknik ini, sama halnya dengan cara kerja pembuat origami, para peneliti tersebut melipat-lipat strand DNA untuk digunakan sebagai komponen penyusun, bukan sebagai cetakan protein. Shih beserta timnya berhasil mengkonstruksi berbagai bentuk dengan memakai strand DNA, antara lain tanda silang dan salib, kotak, serta jembatan. Origami DNA merupakan sebuah langkah maju dalam riset nanoteknologi, di mana atom dan molekul digunakan sebagai bagian-bagian penyusun sebuah struktur baru yang dapat digunakan dalam bidang medis, elektronik, dan sebagainya. Hal yang paling menarik bagi para peneliti tersebut adalah kemungkinan bahwa teknik ini dapat digunakan untuk membuat tiruan dari berbagai komponen sel, misalnya organel-organel transport.
Pada prinsipnya, origami DNA dibuat dengan cara melipat-lipat DNA rantai ganda seperti sebuah kipas. Lipatan-lipatan tersebut diikat dengan DNA rantai pendek seperti sebuah kawat jepret. DNA padat yang telah dilipat dan ‘diikat’ membutuhkan waktu sekitar 3 hari untuk dipesan melalui produsen. Untuk membuat struktur yang kita inginkan, DNA tersebut tinggal dipanaskan agar terurai, dibentuk dengan menggabung-gabungkan DNA rantai ganda sebagai struktur utama dan DNA rantai pendek sebagai pengikat, lalu didinginkan untuk menjaga agar bentuknya tidak berubah kembali. Proses tersebut memprogram DNA hasil untuk mempertahankan bentuknya sehingga dapat dicetak ribuan kopi baru sesuai dengan kebutuhan. Pembentukan DNA ini membutuhkan waktu maksimal seminggu, dan hasilnya dapat diamati di bawah mikroskop elektron.
Salah satu manfaat penting dari teknologi ini adalah sebagai solusi dari transport obat ke dalam sel. DNA origami dapat memfasilitasi masuknya obat-obatan ke dalam sel menembus pertahanan pada membran sel tersebut. Selain itu, DNA ini juga dapat digunakan dalam diagnosa skala seluler untuk menentukan konsentrasi dari suatu substansi. Secara keseluruhan, trik DNA origami merupakan ide cemerlang untuk mengakali evolusi sel yang butuh waktu jutaan tahun. Melalui DNA ini kita dapat melakukan apa yang telah dilakukan alam dalam waktu yang jauh lebih cepat sehingga terbukalah pintu bagi berbagai inovasi dalam bidang biologi sel dan molekuler.

Read More

Ilmuwan Telah Menemukan Struktur Yang Paling Mendekati Bakteri Hijau

Tim ilmuwan internasional telah menentukan struktur molekul klorofil dalam bakteri hijau yang digunakan untuk energi pembakaran pada siang hari. Hasil dari tim ini dapat digunakan untuk membangun system artificial fotosintesis, seperti pengubahan energi solar menjadi energi listrik. Hasil karya penemuan para ilmuwan ini akan diumumkan pada tanggal 4 Mei 2009 di Akademi Keilmuan Nasional.

Para ilmuwan menemukan bahwa klorofil paling efisien dalam hal pembakaran energi panas. “Kami menemukan bahwa tujuan dari molekul klorofil membuat bakteri hijau makin efisien dalam hal pembakaran energi panas,” kata Donald Bryant, Ernest C. Professor Biotekhnologi di Penn State dan merupakan salah satu pemimpin tim.

Berdasarkan apa yang dikatakan Bryant, bakteri hijau ini merupakan jenis organisme yang biasa hidup di daerah yang mempunyai kadar cahaya yang rendah, seperti di kedalaman laut sampai 100 meter. Bakteri ini mempunyai struktur yang dinamakan klorosom, mengandung lebih dari 250.000 klorofil. ” Kemampuan menangkap energi cahaya dan secara cepat mengirimkan energi tersebut ke tempat yang diperlukan sangat penting untuk bakteri ini, terkadang hanya bisa dilihat beberapa photon saja per klorofil dalam sehari.”

Karena mereka sangat mengalami kesulitan dalam penelitiannya mengenai bakteri hijau, maka bakteri ini adalah klas terakhir yang dikategorikan secara struktural dalam pembakaran energi cahaya yang kompleks oleh ilmuwan. Para ilmuwan biasanya mengkategorikan struktur mulekul dengan memakai X-ray kristallographi, suatu teknik yang menentukan pembuatan dari molekul atom dan secara cepat memberikan informasi yang dapat digunakan untuk membuat gambaran molekul; walau bagaimanapun, X-ray kristallographi tidak bisa mengkarakteristikan klorosome bakteri hijau hanya karena dapat bekerja pada molekul dengan kesamaan pada bidang ukuran, bentuk dan struktur. “Tiap klorosom mempunyai keunikan sendiri-sendiri,” kata Bryant. Bakteri hijau mempunyai komposisi klorosom yang sering berganti-ganti sehingga menyulitkan para ilmuwan untuk menggunakan X-ray kristallographi untuk mengkelompokkan struktur internalnya.

Untuk mendapatkan jawabannya, tim ini menggunakan metode kombinasi untuk mempelajari klorosom. Mereka menggunakan metode genetic untuk menciptakan mutan bacterium, cryo-elektron mikroskopi untuk mengetahui seberapa besar jarak ikatan antar kromosom, solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spektroskopi untuk menentukan struktur dari suatu komponen molekul kromosom klorofil tersebut, dan setiap bagiannya dibawa untuk dibuatkan gambaran akhir sebuah klorosom.

Pertama-tama, tim ini menciptakan suatu mutan agar dapat menemukan alasan mengapa molekul klorofil di bakteri hijau bertambah complex dikarenakan bertambahnya waktu. Untuk menciptakan mutan tersebut, tim ini menonaktifkan 3 gen yang ada di dalam bakteri itu. Tim ini memperkirakan bahwa gen-gen inilah yang berperan penting dalam kemampuan untuk pembakaran energi. Sehingga didapat bahwa klorofil dapat menjadi lebih kompleks untuk meningkatan efisiensi pembakaran panas.

Kedua, tim ini memisahkan antara kromosom dengan mutan dan bentuk asli dari bakteri dengan menggunakan cryo-elektron mikroskopi - suatu tipe elektron mikroskopi yang dijalankan dengan cryogenik yang bertemperature super dingin - untuk mendapatkan gambar dari klorosom.

Tim ini berjalan selangkah lebih maju dengan menggunakan NMR cryogenicskopi untuk melihat lebih dalam lagi tentang klorosom. Teknik ini memberikan kemampuan untuk memahami hubungan antara inti atom dan memperoleh informasi yang lengkap tentang molekul.

NMR data memperlihatkan bahwa bahwa molekul terdiri dari dua molekul sederhana dan serupa dengan lapisan hidrophobik yang panjang atau anti air. Kata Bryant, “Kamipun mempelajari apakah molekul klorofil menyerang molekul satu dengan lainnya, dan kami juga memastikan jarak antar molekul.” NMR memperlihatkan bahwa molekul klorofil tersusun atas spiral-spiral helix. Pada mutan bakteri, molekul klorofil terletak hampir di sudut 90 derajat terhadap nanotubes. Lalu langkah terakhir adalah mengambil semua data dan membuat struktur model yang detail di komputer.

­­­­­Jika semua klorofil yang identik tersusun dalam sebuah kromosom, dan energi dari photon, sekali hal ini terserap, maka photon akan berjalan mengelilingi seluruh bagian klorofil, dengan memakan waktu yang cukup banyak. Tetapi pada bentuk tipe liar mempunyai perbedaan yang besar dimana molekul klorofil terlokalisir sehingga kemampuan dari energi photon untuk bermigrasi menjadi terbatas. Dengan kata lain, energi dari photon hanya dapat berjalan di sebagian kecil klorofil saja. Kecepatan yang diperoleh merupakan masalah bagi bakteri yang hanya menerima sedikit cahaya photon pada setiap klorofil perharinya.

Bryant mengatakan hasil dari tim ilmuwan ini suatu hari nanti akan digunakan untuk membangun sistem artificial fotosintesis yang mengubah energi solar menjadi energi listrik.

Sumber: http://www.chemistrytimes.com/research/Scientists_determine_the_structure_of_highly_efficient_light-harvesting_molecules_in_green_bacteria.asp

Read More