Lebih dari sekedar tanda penyakit, lendir merupakan bagian penting dari pertahanan tubuh kita terhadap penyakit. Setiap hari, tubuh kita menghasilkan lebih dari satu liter zat licin, meliputi area permukaan lebih dari 400 meter persegi untuk menjebak dan melucuti penyerang mikroba.

Lendir terbuat dari musin - protein yang dihiasi molekul gula. Banyak ilmuwan mencoba membuat versi sintetis dari musin dengan harapan dapat mereplikasi sifat menguntungkan mereka. Dalam sebuah studi baru, para peneliti dari MIT kini telah menghasilkan mucin sintetis dengan tulang punggung polimer yang lebih akurat meniru struktur dan fungsi mucin yang terjadi secara alami. Tim juga menunjukkan bahwa musin sintetis ini secara efektif dapat menetralkan racun bakteri penyebab kolera.

Penemuan ini dapat membantu memberi para peneliti gagasan yang lebih baik tentang fitur mucin yang berkontribusi pada fungsi yang berbeda, terutama fungsi antimikroba mereka, kata Laura Kiessling, Profesor Kimia Novartis di MIT. Mereplikasi fungsi-fungsi tersebut dalam musin sintetis pada akhirnya dapat mengarah pada cara-cara baru untuk mengobati atau mencegah penyakit menular, dan bahan-bahan seperti itu mungkin cenderung tidak mengarah pada jenis resistensi yang terjadi dengan antibiotik, katanya.

Artikel lain: Gempa Aneh Mengungkap Mekanisme Tersembunyi

Kami benar-benar ingin memahami fitur apa dari musin yang penting untuk aktivitas mereka, dan meniru fitur tersebut sehingga Anda dapat memblokir jalur virulensi pada mikroba, kata Kiessling, penulis senior studi baru tersebut.

Laboratorium Kiessling mengerjakan proyek ini dengan Katharina Ribbeck, Profesor Pengembangan Karir Teknik Biologi Mark Hyman, Jr., dan Richard Schrock, Profesor Emeritus Kimia FG Keyes, yang juga penulis makalah tersebut. Penulis utama makalah, yang muncul hari ini di ACS Central Science, adalah mantan mahasiswa pascasarjana MIT Austin Kruger dan pascadoktoral MIT Spencer Brucks.

Terinspirasi oleh lendir

Kiessling dan Ribbeck bergabung untuk mencoba membuat bahan yang terinspirasi dari lendir pada tahun 2018, dengan dana dari Hibah Penelitian Profesor Amar G. Bose. Bahan penyusun utama dari lendir adalah musin - protein panjang seperti semak-semak dengan banyak molekul gula yang disebut glikan. Ribbeck telah menemukan bahwa musin ini mengganggu banyak fungsi utama bakteri infeksius, termasuk kemampuan mereka untuk mengeluarkan racun, berkomunikasi satu sama lain, dan menempel pada permukaan sel.

Ciri-ciri tersebut telah membuat banyak ilmuwan mencoba menghasilkan versi buatan yang dapat membantu mencegah atau mengobati infeksi bakteri. Namun, musin sangat besar sehingga sulit untuk mereplikasi strukturnya secara akurat. Setiap polimer musin memiliki tulang punggung panjang yang terdiri dari ribuan asam amino, dan banyak glikan yang berbeda dapat melekat pada tulang punggung ini.

Dalam studi baru, para peneliti memutuskan untuk fokus pada tulang punggung polimer. Untuk mencoba mereplikasi strukturnya, mereka menggunakan reaksi yang disebut polimerisasi metatesis pembukaan cincin. Selama jenis reaksi ini, cincin yang mengandung karbon dibuka untuk membentuk molekul linier yang mengandung ikatan rangkap karbon-karbon. Molekul-molekul ini kemudian dapat digabungkan untuk membentuk polimer panjang.

Pada tahun 2005, Schrock menerima Hadiah Nobel Kimia untuk karyanya mengembangkan katalis yang dapat menggerakkan jenis reaksi ini. Kemudian, dia mengembangkan katalis yang dapat menghasilkan konfigurasi cis produk secara spesifik. Setiap atom karbon dalam ikatan rangkap biasanya memiliki satu gugus kimia lain yang melekat padanya, dan dalam konfigurasi cis, kedua gugus ini berada pada sisi yang sama pada ikatan rangkap. Dalam konfigurasi trans, grup berada di sisi yang berlawanan.

Untuk membuat polimer mereka, para peneliti menggunakan katalis Schrock, yang didasarkan pada tungsten, untuk membentuk versi cis dari polimer mimetik musin. Mereka membandingkan polimer ini dengan yang dihasilkan oleh katalis berbasis rutenium yang berbeda, yang menciptakan versi trans. Mereka menemukan bahwa versi cis jauh lebih mirip dengan musin alami - yaitu, mereka membentuk polimer larut air yang sangat memanjang. Sebaliknya, polimer trans membentuk gumpalan yang menggumpal alih-alih meregang.

Meniru musin

Para peneliti kemudian menguji kemampuan musin sintetis untuk meniru fungsi musin alami. Ketika terpapar racun yang dihasilkan oleh Vibrio cholerae, polimer cis yang memanjang jauh lebih mampu menangkap racun daripada polimer trans, para peneliti menemukan. Faktanya, tiruan cis musin sintetis bahkan lebih efektif daripada mucin alami.

Para peneliti juga menemukan bahwa polimer memanjang mereka jauh lebih larut dalam air daripada polimer trans, yang dapat membuatnya berguna untuk aplikasi seperti obat tetes mata atau pelembab kulit.

Sekarang mereka dapat membuat mucin sintetis yang secara efektif meniru benda asli, para peneliti berencana untuk mempelajari bagaimana fungsi mucin berubah ketika berbagai glycans melekat pada tulang punggung. Dengan mengubah komposisi glycans, mereka berharap dapat mengembangkan mucin sintetis yang dapat meredam jalur virulensi berbagai mikroba.

Kami sedang memikirkan cara untuk meniru mucin dengan lebih baik, tetapi studi ini merupakan langkah penting dalam memahami apa yang relevan, kata Kiessling.

sumber: scienceblog.com-freepik.com

Baca juga:

Tampilan Dekat Pertama Tentang Usia Elektroda Logam Litium

Bioma Mulut Kuno Menunjukkan Kesehatan Secara Keseluruhan

Asupan Kafein Harian Yang Sering Selama Kehamilan Dapat Menyebabkan Ukuran Lahir Yang Lebih Kecil