BAGIKAN
: Sel, kromosom dan telomer. Credit: Fien Leeflang/Universitas Leiden

Dengan bantuan fisika dan magnet yang sangat kecil, para peneliti telah menemukan struktur baru DNA telomer. Telomer terkadang dipandang sebagai kunci untuk hidup lebih lama. Yaitu dengan melindungi gen dari kerusakan meskipun menjadi sedikit lebih pendek setiap kali sel membelah. Jika telomer menjadi terlalu pendek, sel akan mati. Penemuan baru ini, akan membantu kita lebih memahami bagaimana proses penuaan dan berbagai penyakit yang terkait.

John van Noort dari Leiden Institute of Physics (LION) adalah salah satu ilmuwan yang menemukan struktur DNA baru. Ia adalah seorang ahli biofisika, yang menggunakan metode dari fisika untuk eksperimen biologinya. Hal ini pun menarik perhatian para ahli biologi dari Nanyan Technological University di Singapura. Mereka memintanya untuk membantu mempelajari struktur DNA telomer.

Di setiap sel tubuh kita terdapat kromosom yang membawa gen yang menentukan karakteristik kita (seperti apa penampilan kita, misalnya). Di ujung kromosom ini terdapat telomer, yang melindungi kromosom dari kerusakan. Sederhananya, telomer ibarat ujung tali sepatu yang biasa terbuat dari plastik.

DNA di antara telomer memiliki panjang dua meter, sehingga harus dilipat agar muat di dalam sel. Hal ini dicapai dengan membungkus DNA yang membungkus paket protein; bersama-sama, DNA dan protein disebut nukleosom. Ini disusun menjadi sesuatu yang mirip dengan untaian manik-manik. Susunannya: nukleosom, sepotong DNA bebas (atau tidak terikat), nukleosom, dan seterusnya.

Gambar 2: Tiga struktur DNA yang berbeda. Credit: Fien Leeflang/Universitas Leiden

Tali manik-manik ini kemudian melipat lebih banyak lagi. Cara melakukannya tergantung pada panjang DNA di antara nukleosom, manik-manik pada tali. Dua struktur yang terjadi setelah pelipatan sudah diketahui. Di salah satunya, dua manik-manik yang berdekatan saling menempel dan DNA bebas menggantung di antaranya (gbr. 2A). Jika potongan DNA di antara manik-manik lebih pendek, manik-manik yang berdekatan tidak dapat saling menempel. Kemudian dua tumpukan terbentuk berdampingan (gbr. 2B).

Dalam studi mereka Van Noort dan rekannya, menemukan struktur telomer lain. Di sini nukleosom jauh lebih dekat satu sama lainnya, sehingga tidak ada lagi DNA bebas di antara manik-manik. Ini akhirnya menciptakan satu heliks besar, atau spiral, DNA (gbr. 2C).

Struktur baru ditemukan dengan kombinasi mikroskop elektron dan spektroskopi gaya molekul. Teknik terakhir berasal dari lab Van Noort. Di sini salah satu ujung DNA dilekatkan pada kaca objek dan bola magnet kecil ditempelkan di ujung lainnya. Seperangkat magnet kuat di atas bola ini kemudian menarik untaian manik-manik tersebut.

Dengan mengukur besarnya gaya yang diperlukan untuk menarik manik-manik satu per satu, kita akan mengetahui lebih banyak tentang bagaimana tali dilipat. Para peneliti di Singapura kemudian menggunakan mikroskop elektron untuk mendapatkan gambaran struktur yang lebih baik.

Struktur, kata Van Noort, adalah “cawan suci biologi molekuler.” Jika kita mengetahui struktur molekul, ini akan memberi kita lebih banyak wawasan tentang bagaimana gen dihidupkan dan dimatikan dan bagaimana enzim dalam sel menangani telomer: bagaimana mereka memperbaiki dan menyalin DNA, misalnya.

Penemuan struktur telomer baru akan meningkatkan pemahaman kita tentang blok bangunan dalam tubuh. Dan itu pada akhirnya akan membantu kita mempelajari penuaan dan berbagai penyakit seperti kanker dan mengembangkan obat untuk melawannya.

Penelitian ini dipublikasikan di Nature


Dagmar Aarts, Leiden University