Sebuah tim ilmuwan Sydney telah membuat penemuan terobosan dalam biologi telomer, dengan implikasi untuk berbagai kondisi mulai dari kanker hingga penuaan dan penyakit jantung. Proyek penelitian ini dipimpin oleh Dr Tony Cesare, Kepala Unit Integritas Genom di Lembaga Penelitian Medis Anak-Anak (CMRI) di Westmead, bekerja sama dengan para ilmuwan dari CMRI serta Katharina Gaus dari UNSW Sydney.
Telomer, yang ditemukan pada 1970-an, adalah untaian molekul DNA di ujung semua kromosom manusia yang sedikit berperan ibarat potongan plastik di ujung tali sepatu kita -potongan plastik ini selanjutnya dinamai sebagai penutup. Sebagaimana DNA yang direplikasi saat sel kita meniru dan membelah dan menua, penutup ini akan aus dari waktu ke waktu. Namun, memakai penutup lebih baik daripada sebaliknya -yang akan memakai bahan genetik penting kromosom itu sendiri. Jika telomer benar-benar hilang, sel tidak akan bisa meniru sama sekali, kata periset George Mason University, Anna Pollack, yang tidak terlibat dalam studi.
Seiring bertambahnya usia, panjang telomer akan berkurang secara alami. Selama masa hidup, pemendekan telomer menginstruksikan kepada sel yang telah menua untuk berhenti membelah lagi.
Telomer biasanya berfungsi sebagai penghalang penting untuk menghentikan kanker. Namun, beberapa orang terlahir dengan kondisi abnormal di mana telomernya lebih pendek dan menderita kegagalan sumsum tulang, fibrosis paru dan tingginya kemungkinan terserang kanker. Panjang Telomer juga merupakan penanda penting risiko penyakit untuk kondisi seperti kanker, penyakit jantung dan diabetes.
Namun, tetap menjadi misteri mengapa telomer berubah dari sehat menjadi tidak sehat seiring bertambahnya usia. Penelitian ini telah mengidentifikasi penyebab yang mendasarinya.
“Kami tahu bahwa telomer mengatur penuaan sel, tetapi data baru kami menjelaskan pemicu yang membuat telomer tidak sehat,” kata Dr Cesare.
“Telomer biasanya membentuk struktur lingkaran, di mana ujung kromosom tersembunyi. Kami mendapatkan bahwa ketika lingkaran telomer dibentangkan, ujung kromosomnya dapat ditemukan dan selnya menganggapnya sebagai DNA yang telah rusak.”
Lebih lanjut Dr Cesare menjelaskan: “Bukanlah telomernya yang penting, tetapi struktur telomernya. Lingkaran telomer menjadi lebih sulit untuk dibentuk ketika telomer menjadi lebih pendek.”
Selain itu, tim mengidentifikasi bahwa telomer juga dapat mengubah struktur sebagai respon terhadap beberapa agen kemoterapi, yang membantu membunuh sel kanker.
Hasil penelitian ini juga telah membuktikan betapa pentingnya kemajuan teknologi di bidang penelitian. Dr Cesare pertama kali mengembangkan teorinya tentang lingkaran-telomer pada tahun 2002. Namun, teknologinya tidak tersedia pada saat itu untuk dengan mudah memvisualisasikan lingkaran-telomer menggunakan mikroskop.
Namun, munculnya mikroskop resolusi super, yang dianugerahi Hadiah Nobel Kimia 2014, memungkinkan untuk melihat lingkaran-telomer dengan mikroskop. Untuk menyelesaikan penelitian ini, tim menggunakan mikroskop resolusi super di empat lembaga penelitian Sydney, dan membeli mikroskop resolusi super “Airyscan” pertama di Australia.
“Teknologi ini memungkinkan kami untuk melihat 10 kali lebih detail dari sebelumnya,” kata Dr Cesare. “Kita dapat melewati batas fisik cahaya dan melihat struktur lingkaran telomer.” Untuk menyelesaikan proyek, tim menggabungkan teknologi terobosan ini dengan model genetik yang kuat yang menyerupai penuaan sel.
“Kami hanya kelompok kedua di dunia yang melihat ligkaran telomer dengan mikroskop resolusi super dan yang pertama untuk menentukan fungsi mereka. Kami butuh empat setengah tahun untuk menyelesaikan proyek. Ini adalah upaya besar yang saya pikir tidak mungkin dilakukan lima tahun yang lalu. ”
“Kami telah menunjukkan bahwa itu bukan hanya panjang telomer, tetapi struktur telomer dan kesehatan telomer yang perlu kita pahami. Langkah selanjutnya adalah bertanya, bisakah kita menghubungkan kesehatan manusia dengan kesehatan telomer? Pekerjaan kami menunjukkan bahwa ada lebih banyak cerita daripada hanya mengukur panjang telomer. ”
Makalah yang menjelaskan studi ini, ‘Telomere-loop Dynamics in Chromosome End Protection’, diterbitkan secara online oleh Molecular Cell.
