Peneliti Ungkap Langkah Kunci Daur Ulang Sel Atau Authophagy

Autophagy merupakan kata yang berasal dari bahasa Yunani yang berarti "makan sendiri". Ia merupakan proses penting dalam mahluk hidup, khususnya sel yang mengisolasi dan mendaur ulang komponen seluler dalam kondisi stress atau ketika sumber daya terbatas. 

Contohnya, materi organik seperti protein yang memiliki kesalahan kode genetik atau organel yang rusak nantinya akan ditangkap dalam kompartemen terikat membran ganda yang disebut autofagosom. Materi organik ini ditargetkan untuk didegradasi. 

Dari fakta tersebut, lalu muncul sebuah pertanyaan mendasar berkaitan dengan autophagy. Tepatnya, bagaimana cara "kantong sampah" ini terbentuk di dalam sel.

Dalam sebuah studi, sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Sascha Martens dari Max Perutz Labs, yang merupakan perusahan gabungan dari dua universitas yaitu University of Vienna dan the Medical University of Vienna, telah merekonstruksi langkah pertama dalam pembentukan autofagosom. 

Mereka menemukan bahwa vesikel kecil yang sarat dengan protein Atg9 bertindak sebagai benih dari autofagosom yang muncul. Studi ini dipublikasikan di jurnal Science dengan judul ‘Reconstitution of Autophagosome Nucleation Defines Atg9 vesicles As Seed For Membrane Formation’. 

Proyek penelitian ini merupakan kolaborasi laboratorium Martens dengan Gerhard Hummer dan Soeren von Bülow dari Institut Max Planck for Biophysics di Frankfurt dan Martin Graef dari Institut Max Planck For Biologi Aging in Cologne. Apa kesimpulannya?

Autofagosom pertama kali terbentuk sebagai membran berbentuk cangkir di dalam sel, yang kemudian tumbuh dan menelan bahan seluler yang merupakan targetnya. Pembentukan membran ini dikatalisasi oleh mesin protein yang kompleks. 

“Faktor-faktor yang terlibat dalam pembentukan Autogosom sudah banyak diketahui namun pembentukannya sendiri masih membingungkan,” ungkap Martens.

Salah satu faktor Autogosom ini adalah Atg9, protein yang diketahui penting dalam proses tersebut, namun perannya tidak jelas. Atg9 sendiri ditemukan di vesicles intraseluler kecil. 

Para peneliti dari tim Martens ini menemukan bahwa protein Atg9 membentuk platform tempat mesin autophagy dapat berkumpul untuk membangun autophagosome. “Keberadaan vesikel Atg9 di dalam sel melimpah, sehingga protein ini dapat dengan cepat digunakan saat autofagosom dibutuhkan," Martens.

Baca juga:

• Protein Penyebab Asma Ternyata Dapat Membuat Kemampuan Sel Menurun! 
• Biomarker Phospoprotein Bantu Peneliti dalam Terapi Kanker 
• Peneliti Temukan Cara Untuk Tumbuhkan Rambut 

Sel membungkus muatan dalam vesikel, sehingga dapat diangkut dan didegradasi dengan benar dalam lingkungan kimiawi yang berbeda dengan yang biasanya ditemukan di dalam sel. 

Autophagosomes terdiri dari membran ganda yang terbuat dari fosfolipid. Amplop berminyak ini menciptakan paket tahan air yang memisahkan material dari lingkungan berair di sel dan menandainya untuk kebutuhan degradasi. 

Namun, vesikel Atg9  hanya bertindak demikian dan tidak memasok lipid ke autofagosom yang sedang tumbuh.

Para peneliti pada jurnal ini kemudian merekontruksi dan me-rebuild sel. Ditemukan, biogenesis autofagosom melibatkan banyak protein, dengan mengisolasi dan mengkarakterisasi 21 komponen protein.

Namun demikian, para ilmuwan telah mampu membangun kembali bagian dari mesin autophagy di "tabung reaksi" yang proses tersebut terbilang cukup sulit dan memakan waktu hampir sepuluh tahun bagi Sascha Martens dan timnya.

"Dengan pendekatan ini, kami dapat menyusun kembali langkah-langkah awal biogenesis autofagosom dengan cara yang terkontrol," kata Martens. Dengan toolkit rumit yang telah dikembangkan lab Martens, para ilmuwan sekarang bertujuan untuk mengungkap langkah selanjutnya dalam biogenesis autophagosome.