Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Gen Yang Rusak Memperlambat Sel Otak

Meskipun banyak bentuk gangguan spektrum autisme (ASD) dianggap memiliki penyebab genetik, fungsi seluler dan molekuler dari gen yang teridentifikasi masih belum jelas. Ilmuwan di Institut Sains dan Teknologi (IST) Austria mempelajari gen berisiko tinggi dan menemukan peran pentingnya selama fase kritis perkembangan otak.
IMAGES
Gambar: tap-assets-prod.dexecure.net

Di Uni Eropa saja, sekitar tiga juta orang dipengaruhi oleh gangguan spektrum autisme (ASD). Beberapa hanya terpengaruh ringan dan dapat hidup mandiri. Yang lainnya memiliki kecacatan parah. Kesamaan yang dimiliki oleh berbagai bentuk adalah kesulitan dengan interaksi sosial dan komunikasi, serta perilaku stereotip-repetitif. Mutasi pada beberapa ratus gen dikaitkan dengan ASD. Salah satunya disebut Cullin 3, dan itu adalah gen berisiko tinggi: Mutasi gen ini hampir pasti menyebabkan kelainan. Tapi bagaimana tepatnya gen ini mempengaruhi otak? Untuk mempelajari lebih lanjut tentang itu, Jasmin Morandell dan Lena Schwarz, mahasiswa PhD di kelompok penelitian Profesor Gaia Novarino, beralih ke tikus yang gen Cullin 3-nya telah dinonaktifkan sebagian dan membandingkannya dengan saudara kandung mereka yang sehat.Hasilnya baru saja dipublikasikan di jurnalKomunikasi Alam .

Dalam serangkaian tes perilaku dan motorik, tim ingin melihat apakah tikus yang dimodifikasi tersebut meniru beberapa karakteristik pasien dengan bentuk autisme ini dan oleh karena itu dapat digunakan sebagai organisme model. Dalam salah satu tes ini, yang disebut tes kemampuan bersosialisasi tiga ruang, seekor tikus dapat dengan bebas menjelajahi tiga ruang yang berdekatan dari sebuah kotak yang dihubungkan oleh pintu kecil. Sekarang, para ilmuwan menempatkan dua tikus lain di kotak luar: Satu sudah akrab dengan tikus yang diteliti, yang lain tikus yang belum pernah ditemuinya. "Tikus yang sehat biasanya lebih menyukai yang baru daripada yang sudah akrab," Jasmin Morandell, salah satu penulis studi tersebut, menjelaskan. Tikus dengan gen Cullin 3 yang telah diubah, bagaimanapun, tidak menunjukkan tanda-tanda pengenalan. Selain itu, tikus memiliki defisit koordinasi motorik serta gangguan kognitif terkait ASD lainnya.Dengan bantuan model mouse ini, tim kemudian dapat memahami mekanisme yang menyebabkan perubahan ini.

Akumulasi Protein yang Berbahaya

Saat mempelajari otak tikus, para peneliti memperhatikan perubahan yang sangat halus namun konsisten pada posisi beberapa sel otak. Yang disebut neuron atau sel saraf ini berasal dari daerah khusus di otak. Dari sana, mereka bermigrasi ke lapisan paling atas sampai mereka menemukan tempat yang ditentukan di korteks. Ini adalah proses yang sangat sensitif, di mana bahkan perubahan kecil dalam kecepatan perjalanannya dapat mengubah struktur korteks. Dengan menandai neuron yang bermigrasi, para ilmuwan dapat melacak pergerakan mereka. “Kita bisa mengamati defisit migrasi – neuron terdampar di lapisan korteks yang lebih rendah,” Lena Schwarz, rekan penulis pertama studi lainnya, menjelaskan. Tetapi mengapa sel tidak bergerak sebagaimana mestinya?

Jawabannya terletak pada peran penting Cullin 3 di akhir kehidupan protein. Ketika waktunya telah tiba, gen Cullin 3 menandai mereka untuk degradasi - sebuah proses yang harus diatur dengan ketat untuk mencegah protein menumpuk. Untuk mengetahui, protein mana yang salah pengaturan saat Cullin 3 rusak, Morandell dan Schwarz secara sistematis menganalisis komposisi protein otak tikus. "Kami melihat protein yang terakumulasi di otak mutan dan menemukan protein yang disebut Plastin 3. Kemudian Gaia menemukan poster yang menggambarkan pekerjaan kelompok Schur dari IST Austria di lorong, dan kami menjadi sangat bersemangat," kata Jasmin Morandell. "Mereka secara independen telah mengerjakan Plastin 3 sebagai pengatur motilitas sel dan memiliki hasil yang melengkapi hasil kami. Saat itulah kami mulai bekerja sama,"Profesor Gaia Novarino ingat.

Ternyata protein Plastin 3, yang sebelumnya tidak dikenal dalam konteks migrasi sel saraf, ternyata berperan penting dalam proses ini. "Jika gen Cullin 3 dinonaktifkan, protein Plastin 3 terakumulasi, menyebabkan sel bermigrasi lebih lambat dan dalam jarak yang lebih pendek. Inilah yang kami lihat terjadi di korteks tikus mutan Cullin 3," kata mahasiswa PhD Lena Schwarz.

Jalur Berisiko?

Semua ini terjadi selama tahap yang sangat awal dari perkembangan otak sekitar pertengahan kehamilan - jauh sebelum ada yang menyadari adanya perbedaan pada janin. “Menentukan jendela kritis ini selama perkembangan otak bisa menjadi sangat penting untuk menyempurnakan pengobatan pasien dengan bentuk ASD tertentu,” jelas Novarino, yang berkomitmen untuk meningkatkan diagnosis dan pilihan pengobatan untuk orang dengan ASD. "Menindaklanjuti penelitian tentang Plastin 3 dapat membuka jalan bagi beberapa terapi. Menghambat akumulasi protein ini pada akhirnya dapat mengurangi beberapa gejala yang dialami pasien," kata Schwarz.

"Kami sekarang tahu bahwa Cullin 3 yang rusak menyebabkan peningkatan kadar Plastin 3. Korelasi yang erat ini menunjukkan bahwa kadar protein Plastin 3 mungkin merupakan faktor penting untuk mengontrol pergerakan intrinsik sel," kata Jasmin Morandell. Dia baru saja lulus dan mungkin menggunakan keahliannya dalam perkembangan otak untuk mempelajari penyakit Huntington. Lena Schwarz selanjutnya akan beralih ke gen ASD risiko tinggi tambahan untuk melihat bagaimana protein lain dalam jalur degradasi dapat dikaitkan dengan ASD. Untuk penelitian ini, kelompok Novarino bergabung dengan kelompok Danzl dan Schur dan seorang kolega dari Universitas Roma. "Menyelesaikan studi ekstensif ini dalam waktu sekitar dua setengah tahun meskipun pandemi hanya mungkin dengan dukungan dari tetangga kami di IST Austria," Novarino memuji multidisiplin di Institut tersebut.

Powered By NagaNews.Net