[ad_1]
Ini mungkin tampak sulit dipercaya, tetapi masing-masing dari kita mulai sebagai satu sel yang berkembang biak menjadi triliunan sel yang membentuk tubuh kita. Meskipun setiap sel kita memiliki informasi genetik yang sama persis, masing-masing juga melakukan fungsi khusus: neuron mengatur pikiran dan perilaku kita, misalnya, sementara sel kekebalan belajar mengenali dan melawan penyakit, sel kulit melindungi kita dari dunia luar, otot sel memungkinkan gerakan, dan sebagainya.
Semua jenis sel ini memiliki asal yang sama yang disebut sel punca pluripoten. Penuh kemungkinan, sel punca seperti batu tulis kosong yang bisa menjadi semua jenis sel. Sebagai analogi, pikirkan bagaimana seorang anak tumbuh menjadi dewasa dan memilih karir dan jalan hidup. Bagaimana sel punca memilih karier mereka bergantung pada rantai reaksi yang rumit di dalam genom sel (DNA-nya), yang disebut sirkuit genetik.
Sel yang mengandung sirkuit MultiFate sintetis dapat berada di 7 keadaan sel yang berbeda, atau “takdir”, yang masing-masing membuat sel bersinar dengan warna yang berbeda (merah, hijau, biru, kuning, magenta, cyan, atau putih). Di sini, kita melihat banyak sel, semuanya identik secara genetik dan tumbuh di lingkungan yang sama, tetapi ada dalam status MultiFate yang berbeda. MultiFate memastikan bahwa sel mengingat nasib mereka saat mereka tumbuh dan membelah, menyebabkan semua sel dalam koloni tertentu untuk mempertahankan warna yang sama. Kredit gambar: Ronghui Zhu, lab Elowitz, Caltech
Sekarang, para peneliti di laboratorium Caltech’s Michael Elowitz, profesor biologi dan bioteknologi dan Penyelidik Institut Medis Howard Hughes, telah mengembangkan sirkuit genetik sintetis yang menunjukkan bagaimana sel dapat memilih nasibnya. Penelitian ini dijelaskan dalam makalah yang muncul di jurnal Sains pada 20 Januari.
Menggunakan sirkuit ini, yang mereka sebut MultiFate, para peneliti menunjukkan bagaimana satu set komponen protein dan interaksi yang relatif kecil cukup untuk membangun dan mengontrol sejumlah besar keadaan seluler melalui properti yang disebut “multistabilitas.” MultiFate sekarang memungkinkan para peneliti untuk merekayasa satu sel hidup yang dapat berubah menjadi keadaan berbeda yang masing-masing stabil dengan sendirinya tetapi mampu melakukan fungsi yang berbeda—analog dengan apa yang terjadi di tubuh kita sendiri.
Dipimpin oleh mahasiswa pascasarjana Ronghui Zhu, para peneliti merancang sirkuit gen buatan yang dapat berfungsi di dalam sel yang tumbuh di laboratorium tanpa mengganggu proses seluler normal. Sirkuit MultiFate terdiri dari tiga gen, masing-masing mengkode faktor transkripsi yang sesuai (protein yang mengaktifkan ekspresi gen) yang diberi label dengan protein warna berbeda: merah, hijau, atau biru. Masing-masing dari ketiga protein ini mengaktifkan dirinya sendiri dengan mengikat DNA-nya sendiri. Ketiga jenis protein tersebut juga dapat menempel satu sama lain untuk memblokir aktivitas satu sama lain.
Seperti yang diprediksi oleh model matematis tim, jenis sirkuit ini memungkinkan sel ada di sebanyak tujuh keadaan berbeda. Seperti piksel pada layar komputer, masing-masing status ini mengekspresikan kombinasi berbeda dari protein merah, hijau, dan biru, membuat sel bersinar dalam tujuh warna berbeda: merah, hijau, biru, cyan, putih, magenta, atau kuning . Begitu berada di salah satu keadaan ini, sel tetap di dalamnya kecuali jika sengaja diganggu oleh para peneliti. Karena sel-sel terkunci pada nasibnya, sebuah sel meneruskan nasibnya (warna) ke sel anakannya saat ia tumbuh dan membelah.
Selain itu, tidak seperti sirkuit seluler alami, yang sulit dikendalikan, para peneliti merancang MultiFate sehingga mereka dapat mendorong sel untuk beralih di antara tujuh keadaan menggunakan obat-obatan tertentu.
“Karya ini menunjukkan bagaimana merancang dan membangun sirkuit sintetis dari awal dapat memberikan wawasan tentang fenomena biologis mendasar. MultiFate terinspirasi oleh sifat-sifat sirkuit kontrol nasib sel alami tetapi dirancang dari bawah ke atas. Tidak hanya membantu menjelaskan bagaimana sel dapat eksis dalam begitu banyak nasib, tetapi juga dapat memberikan dasar untuk memperluas terapi sel guna memanfaatkan beberapa jenis sel untuk melakukan fungsi terapeutik yang lebih kompleks yang tidak dapat diberikan oleh satu jenis sel pun,” kata Elowitz.
Ditulis oleh Lori Dajose
Sumber: Caltech
[ad_2]
