Bhataramedia.com – Pemahaman baru tentang protein yang menghubungkan “keputusan” sel untuk bertahan hidup atau mati, memiliki implikasi penting bagi para peneliti yang mempelajari kanker dan penyakit yang berkaitan dengan usia. Hal ini diungkapkan oleh para ahli biofisika di Rice University-based Center for Theoretical Biological Physics (CTBP).
Serangkaian percobaan dan analisis komputer terhadap dua protein kunci penyebab kanker, telah mengungkapkan mekanisme pengikatan antar keduanya. Sebelumnya, hal ini tidak diketahui sehingga dengan adanya temuan ini maka diharapkan dapat dilakukan pengobatan yang sesuai untuk kanker dan penyakit lainnya. Hasil penelitian ini diterbitkan pada minggu ini di Proceedings National Academy of Sciences.
Protein tersebut adalah Bcl-2, yaitu protein yang terkenal karena perannya dalam kematian sel terprogram dan NAF-1, yaitu anggota keluarga NEET yang mengikat gugus beracun dari besi dan belerang. Saat ini, interaksi dari kedua protein tersebut sudah diketahui sebagai penentu utama dalam proses autofagi dan apoptosis sel (secara harfiah, hidup dan matinya sel). “Kemampuan untuk mengungkap lokasi ikatan pada protein yang mengatur hidup dan matinya sel, dapat membuka jalan untuk memahami regulasi dari proses tersebut,” kata José Onuchic, seorang profesor fisika dan astronomi dan di Rice University, seperti dilansir laman Rice University (27/3/2014).
Keberadaan kantong dan lipatan pada protein berfungsi untuk berikatan dengan molekul lain dan mengkatalisasi jalur pensinyalan (signalling pathway) di dalam sel. “Dengan adanya kemampuan untuk memblokir lokasi pengikatan tertentu atau untuk meningkatkan interaksi yang diinginkan, maka kemampuan protein ini sangat penting untuk mendesain obat,” kata Onuchic.
“Penelitian awal kami telah menunjukkan hubungan antara protein NEET dan kanker. Sekarang kita dapat memahami detail molekular mengenai bagaimana interaksi tersebut diatur,” kata Onuchic. “Penelitian lainnya telah menunjukkan bahwa NAF-1 bersifat up-regulated (meningkatkan regulasi) sel kanker, sehingga membawa kita untuk percaya bahwa kanker dapat mengambil alih kontrol atas ekspresi protein ini. Jika hal ini terjadi maka dapat mempengaruhi keseimbangan sistem sel. Pemahaman terhadap NAF-1 dapat memberikan kita ide yang lebih baik tentang pengobatan yang paling efektif. “
Para peneliti menemukan bahwa NAF-1 berikatan dengan dua area tertentu dari protein Bcl-2, sedangkan Bcl-2 juga berikatan dengan NAF-1, sehingga terbentuk alur di antara beta cap dan domain yang mengikat gugus besi-sulfur, dimana gugus ini merupakan sambungan terkuat yang terletak pada domain gugus pengikat dan beberapa koneksi penting yang berada di atas domain beta-cap. “Oleh karena gugus besi-sulfur merupakan entitas fungsional yang terlibat dalam aktivitas NAF-1, maka temuan ini jelas menunjukkan bahwa interaksi Bcl-2 dengan NAF-1 dapat mempengaruhi aktivitas NAF-1, “kata Onuchic.
Tim peneliti menggunakan kombinasi unik dari metode eksperimental dan teoritis, termasuk pengamatan dengan menggunakan peptida array bindings pada fragmen Bcl-2 dan NAF-1. Para peneliti juga melakukan studi fungsional dari transfer gugus dan interaksi protein secara lengkap dengan menggunakan spektrometer yang sensitif terhadap hidrogen / pertukaran deuterium. Mereka mengkombinasikan hasilnya dengan proses berbasis komputer yang dibuat di CTBP dengan sebutan direct coupling analysis (DCA), di mana interaksi antara protein dapat diprediksi melalui akar atau sumber genomiknya.
“Ketiga teknik tersebut tidak hanya menegaskan hasil dari metode lainnya, tetapi juga dapat memberikan wawasan unik tersendiri,” kata Patricia Jennings, penulis utama dari makalah ini yang juga merupakan seorang profesor di bidang kimia dan biokimia.
Jennings mengatakan bahwa kombinasi teknik tersebut berlaku untuk interaksi biomolekuler pada umumnya. “DCA membantu kita secara efisien untuk menyaring sejumlah besar data dan tidak memerlukan studi struktural resolusi tinggi, meskipun studi ini juga diperlukan,” katanya. “Peptida array sangat kuat untuk melokalisasi fragmen yang terikat dengan afinitas tinggi, dan studi hidrogen / pertukaran deuterium memungkinkan kita untuk memantau bagian dari protein utuh yang tidak terlihat pada studi struktural dan pada analisis DCA.
“Penggunaan ketiga teknik tersebut secara bersamaan, dapat memberikan sinergi yang lebih baik,” katanya.
Jennings adalah rekan penelitian yang dilakukan Onuchic, sedangkan anggota tim peneliti lainnya adalah; Rachel Nechushtai, seorang profesor di Alexander Siberman Life Science Institute dari Hebrew University of Jerusalem, Assaf Friedler, seorang profesor di Hebrew University Institute of Chemistry, dan Ron Mittler, seorang profesor ilmu biologi di University of North Texas, Denton (UNT). Penelitian yang sebelumnya dilakukan oleh tim ini, telah mengidentifikasi NAF-1 sebagai salah satu dari dua penyebab utama pada perkembangan kanker payudara.
“Sekali lagi, tim internasional kami yang terdiri atas para ahli dari berbagai disiplin ilmu telah menunjukkan bahwa usaha ini dapat menghasilkan pengetahuan baru yang penting dan inovatif untuk mengatasi kanker,” kata Nechushtai.
Referensi Jurnal :
S. Tamir, S. Rotem-Bamberger, C. Katz, F. Morcos, K. L. Hailey, J. A. Zuris, C. Wang, A. R. Conlan, C. H. Lipper, M. L. Paddock, R. Mittler, J. N. Onuchic, P. A. Jennings, A. Friedler, R. Nechushtai. Integrated strategy reveals the protein interface between cancer targets Bcl-2 and NAF-1. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014; DOI: 10.1073/pnas.1403770111.
