Bolehkah Kita Hidup Lebih Lama? Penemuan Terobosan Ahli Fizik dalam Lapisan Pelindung Genetik

Penyelidik telah menemui struktur baru DNA telomerik, yang boleh menjadi kunci untuk hidup lebih lama.

Penyelidik telah menemui struktur baru telomerik DNA dengan bantuan fizik dan magnet kecil. Telomer dilihat oleh ramai saintis sebagai kunci untuk hidup lebih lama. Mereka melindungi gen daripada kerosakan tetapi menjadi sedikit lebih pendek setiap kali sel membahagi. Jika mereka menjadi terlalu pendek, sel itu mati. Penemuan terobosan ini akan membantu kita memahami penuaan dan penyakit.

Apabila anda mendengar DNA disebut, fizik biasanya bukan disiplin saintifik pertama yang muncul di fikiran. Bagaimanapun, John van Noort dari Institut Fizik Leiden (LION) di Belanda merupakan salah seorang saintis yang menemui struktur DNA baharu itu. Sebagai ahli biofizik, dia menggunakan kaedah fizik untuk eksperimen biologi. Ini juga menarik perhatian ahli biologi dari Universiti Teknologi Nanyan di Singapura, yang memintanya membantu mengkaji struktur DNA telomer. Mereka menerbitkan hasilnya pada 14 September dalam jurnal saintifik alam semula jadi.

Rentetan manik

Setiap sel badan kita mengandungi kromosom yang membawa gen yang menentukan ciri-ciri kita (seperti rupa kita, contohnya). Di hujung kromosom ini terdapat telomer, yang melindungi kromosom daripada kerosakan. Mereka agak seperti aglet, hujung plastik di hujung tali kasut.

Sel, Kromosom dan Telomer

Rajah 1: Sel, kromosom, dan telomer. Kredit: Universiti Leiden

Kerana DNA antara telomer adalah dua meter panjang, ia perlu dilipat untuk dimuatkan dalam sel. Ini dicapai dengan membungkus DNA di sekeliling bungkusan protein. Bersama-sama, DNA dan protein dikenali sebagai nukleosom. Ini disusun menjadi sesuatu yang serupa dengan rentetan manik, dengan nukleosom, sekeping DNA bebas (atau tidak terikat), nukleosom, dan sebagainya.

Rentetan manik ini kemudian dilipat lebih banyak lagi. Bagaimana ia berbuat demikian bergantung pada panjang DNA antara nukleosom, manik pada rentetan. Dua struktur yang berlaku selepas lipatan telah diketahui. Dalam salah satu daripadanya, dua manik bersebelahan melekat bersama dan DNA bebas tergantung di antaranya (rajah 2A). Jika sekeping DNA di antara manik lebih pendek, manik bersebelahan tidak dapat melekat bersama. Kemudian dua tindanan terbentuk bersebelahan antara satu sama lain (rajah 2B).

Dalam kajian mereka, Van Noort dan rakan sekerja menemui satu lagi struktur telomer. Di sini nukleosom lebih rapat, jadi tidak ada lagi DNA bebas di antara manik. Ini akhirnya mencipta satu heliks besar, atau lingkaran, DNA (rajah 2C).

Tiga Struktur DNA Berbeza

Rajah 2: Tiga struktur DNA yang berbeza. Kredit: Universiti Leiden

Magnet

Struktur baru ditemui menggunakan gabungan mikroskop elektron dan spektroskopi daya molekul. Teknik terakhir datang dari makmal Van Noort. Di sini satu hujung DNA dilekatkan pada slaid kaca dan bola magnet kecil melekat pada yang lain. Satu set magnet kuat di atas bola ini kemudian tarik tali mutiara. Dengan mengukur jumlah daya yang diperlukan untuk menarik manik satu persatu, anda mengetahui lebih lanjut tentang cara tali dilipat. Para penyelidik di Singapura kemudian menggunakan mikroskop elektron untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang struktur tersebut.

Blok bangunan

Struktur, kata Van Noort, adalah “cawan suci biologi molekul.” Jika kita mengetahui struktur molekul, ini akan memberi kita lebih banyak gambaran tentang cara gen dihidupkan dan dimatikan dan bagaimana enzim dalam sel menangani telomer: bagaimana mereka membaiki dan menyalin DNA, contohnya. Penemuan struktur telomerik baharu akan meningkatkan pemahaman kita tentang blok binaan dalam badan. Dan itu pada akhirnya akan membantu kita mengkaji penuaan dan penyakit seperti kanser dan mengembangkan ubat untuk melawannya.

Ilustrasi Telomere

Telomere ialah kawasan urutan DNA berulang pada hujung kromosom. Telomer melindungi hujung kromosom daripada menjadi kusut atau kusut. Setiap kali sel membahagi, telomer menjadi lebih pendek sedikit. Akhirnya, ia menjadi sangat pendek sehingga sel tidak lagi dapat membahagikan dengan jayanya, dan sel itu mati. Kredit: Institut Penyelidikan Genom Manusia Kebangsaan, NIH

Rujukan: “Struktur kolumnar kromatin telomerik manusia” oleh Aghil Soman, Sook Yi Wong, Nikolay Korolev, Wahyu Surya, Simon Lattmann, Vinod K. Vogirala, Qinming Chen, Nikolay V. Berezhnoy, John van Noort, Daniela Rhodes dan Lars Nordenskiöld, 14 September 2022, alam semula jadi.
DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5

We would love to say thanks to the author of this short article for this amazing material

Bolehkah Kita Hidup Lebih Lama? Penemuan Terobosan Ahli Fizik dalam Lapisan Pelindung Genetik


Check out our social media profiles , as well as the other related pageshttps://paw6.info/related-pages/