Gula disebut jahat , beracun, dan racun . Tetapi tubuh juga membutuhkan gula. Molekul gula membantu sel mengenali dan melawan virus dan bakteri, memindahkan protein dari sel ke sel, dan memastikan protein tersebut berfungsi. Terlalu banyak atau terlalu sedikit dapat menyebabkan berbagai penyakit, termasuk penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer, peradangan, diabetes, dan bahkan kanker.

Sekitar 85 persen protein, termasuk yang terkait dengan Alzheimer dan Parkinson, berada di luar jangkauan obat-obatan saat ini. Satu gula yang sangat penting dan berlimpah (O-GlcNAc, diucapkan o-glick-nack) ditemukan pada lebih dari 5.000 protein, banyak di antaranya dianggap tidak dapat diminum. Tapi sekarang, para peneliti di Harvard telah merancang pensil dan penghapus O-GlcNAc baru yang sangat selektif - alat yang dapat menambah atau menghilangkan gula dari protein tanpa efek di luar target - untuk memeriksa dengan tepat apa yang dilakukan gula ini dan, pada akhirnya, merekayasa mereka menjadi perawatan baru untuk undruggable.

Kami sekarang dapat mulai mempelajari protein tertentu dan melihat apa yang terjadi ketika Anda menambahkan atau menghilangkan gula, kata Daniel Ramirez, salah satu penulis makalah yang diterbitkan di Nature Chemical Biology dan Ph.D. kandidat dalam ilmu biologi dan biomedis di Sekolah Pascasarjana Seni dan Sains. Ini ternyata sangat penting untuk banyak penyakit kronis, seperti kanker dan diabetes dan Alzheimer.

Ramirez merancang pensil O-GlcNAc asli, yang dilaporkan dalam ACS Chemical Biology .

Semua sel membawa banyak gula (disebut glycans), tetapi sangat sulit dipelajari. Alat saat ini memberikan tampilan lensa lebar (mengaktifkan atau menonaktifkan semua O-GlcNAcs dalam sel) atau tampilan ultra-zoom-in (mengaktifkan atau menonaktifkan gula tunggal pada satu asam amino pada satu protein). Tak satu pun dari perspektif ini dapat menunjukkan wawasan penting yang memungkinkan para peneliti menghubungkan titik-titik dari O-GlcNAc ke penyakit: apa yang dilakukan molekul O-GlcNAc pada protein secara keseluruhan.

Dengan pendekatan tingkat protein, kami mengisi bagian penting yang hilang, kata Christina Woo , profesor kimia dan biologi kimia, yang memimpin penelitian. Alat labnya seperti semangkuk bubur hangat Goldilocks: Tidak terlalu lebar, tidak terlalu spesifik. Benar.

Artikel lain: Kebiasaan Mendengkur Terkait Dengan Perubahan Otak Yang Signifikan Pada Anak-Anak

Alat baru dikembangkan untuk mempelajari protein yang tidak dapat diganggu

Pencitraan fluoresen protein membantu tim peneliti menentukan seberapa efektif alat pensil dan penghapus O-GlcNAc mereka dalam menulis dan menghilangkan gula dari target protein mereka dan perubahan apa yang terjadi pada protein tersebut setelah perubahannya.

Setelah Anda memiliki protein yang diinginkan, Anda dapat menerapkan alat ini pada protein tersebut dan melihat hasilnya secara langsung, kata penulis pertama dan sarjana pascadoktoral Yun Ge. Ge merekayasa penghapus O-GlcNAc, yang, seperti pensil, menggunakan benda nano sebagai perangkat pelacak protein. Alat ini juga bisa beradaptasi; Selama nanobody ada untuk protein pilihan, alat tersebut dapat dimodifikasi untuk menargetkan protein apa pun yang memiliki nanobody homing.

Nanobody adalah komponen penting, tetapi memiliki keterbatasan: Apakah ia tetap menempel pada protein target masih dipertanyakan, dan molekul dapat mengubah fungsi atau struktur protein setelah terjebak. Jika perubahan sel tidak dapat dikaitkan secara definitif dengan gula pada protein, itu mengaburkan data.

Untuk mengatasi keterbatasan potensial ini, tim merekayasa pensil dan penghapus O-GlcNAc agar mati secara katalitik, kata Woo. Enzim yang dikebiri tidak akan membuat perubahan yang tidak diinginkan di sepanjang jalan menuju protein targetnya. Dan keduanya dapat menambah dan menghapus gula, tidak seperti alat sebelumnya, yang menyebabkan perubahan permanen. Tentu saja, setelah mereka menghubungkan fungsi protein tertentu ke O-GlcNAc, mereka kemudian dapat menggunakan alat tersebut untuk memperbesar dan menemukan dengan tepat di mana gula tersebut menempel dan memodifikasi protein.

Beberapa kolaborator lab Woo menggunakan kombinasi pensil / penghapus untuk mempelajari O-GlcNAc pada hewan hidup. Salah satunya, menggunakan lalat buah untuk mempelajari bagaimana gula memengaruhi protein yang terkait dengan penyakit Alzheimer. Gula juga dikaitkan dengan perkembangan penyakit Parkinson: Jika Anda mengonsumsi lebih sedikit glukosa, maka Anda tidak dapat memproduksi gula ini di dalam sel, kata Ramirez. Itu berarti tubuh tidak dapat menempelkan gula ke protein, yang menyebabkan perubahan luas pada sel, memperburuk penyakit. Pada diabetes, kelebihan gula menyebabkan gangguan global serupa, dan sel kanker cenderung makan banyak gula. Sekarang, dengan pensil / penghapus di lab Woo, para peneliti dapat mengidentifikasi dengan tepat bagaimana gula ini memengaruhi berbagai protein dan mulai merancang obat untuk membalikkan efek negatif.

Selanjutnya, tim berencana untuk menyesuaikan alat tersebut untuk mencapai kontrol yang lebih besar. Dengan optogenetika, misalnya, mereka dapat menyalakan atau mematikan gula hanya dengan kilatan cahaya. Mengganti nanobodies untuk molekul kecil (digunakan dalam desain obat tradisional), mereka dapat mendekati perawatan baru. Mereka juga merancang penghapus untuk penghapus - alat dengan tombol pemutus - dan berencana untuk memasukkan benda nano yang dapat menargetkan protein yang terbentuk secara alami (untuk penelitian ini, mereka menandai protein sehingga badan nano dapat menemukannya). Kami pada dasarnya mencoba membuat sistem lebih alami dan berfungsi seperti yang dilakukan sel, kata Ramirez.

Woo juga berencana untuk menyelidiki bagaimana O-GlcNAc dapat mempengaruhi protein tradisional yang tidak dapat diganggu yang disebut faktor transkripsi, yang menghidupkan dan mematikan gen. Jika O-GlcNAc berperan dalam proses itu, gula juga dapat direkayasa untuk mempelajari dan mengatur fungsi gen.

Kami benar-benar tidak tahu apa yang akan ditemukan orang setelah kami memberi mereka alat ini, kata Ramirez. Alat itu mungkin baru, tetapi potensinya luar biasa: Kami menggunakan iPhone generasi pertama, lanjutnya, tetapi kami sudah mengerjakan beberapa generasi berikutnya.

Sumber: scienceblog.com-pixabay.com

Baca juga:

Orang dengan pembekuan darah langka setelah serangan COVID-19 memiliki respons imun yang tidak biasa

Menuju Model Pembelajaran Mendalam Yang Dapat Bernalar Tentang Kode Lebih Seperti Manusia

Memberi Tahu Para Sunbathers Apa Yang Tidak Ingin Mereka Dengar: Tanning itu Buruk

Alat Komputasi Baru Dapat Membantu Merancang Turbin Mesin Jet Futuristik