Protein tardigrade memperlambat penuaan sel manusia

Para peneliti telah menemukan bahwa protein dalam tardigrada, yang dikenal karena kemampuannya bertahan dalam kondisi ekstrem, dapat memperlambat proses molekuler dalam sel manusia, sehingga menawarkan penerapan yang menjanjikan dalam penelitian penuaan dan penyimpanan sel. Penemuan ini membuka jalan bagi pengembangan teknologi baru untuk meningkatkan kesehatan manusia dan mengobati penyakit.

Para peneliti di Universitas Wyoming telah meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana tardigrada bertahan dalam kondisi ekstrem, menunjukkan bahwa protein dari makhluk mikroskopis yang diekspresikan dalam sel manusia dapat memperlambat proses molekuler.

Hal ini menjadikan protein tardigrade sebagai kandidat potensial dalam teknologi yang berfokus pada memperlambat proses penuaan dan penyimpanan sel manusia dalam jangka panjang.

Studi baru dipublikasikan di jurnal Ilmu protein, mengkaji mekanisme yang digunakan tardigrada untuk masuk dan keluar dari keadaan mati suri ketika dihadapkan dengan pemicu stres lingkungan. Dipimpin oleh ilmuwan peneliti senior Silvia Sanchez Martinez di laboratorium Asisten Profesor Thomas Boothby di Departemen Biologi Molekuler UW, penelitian ini memberikan bukti lebih lanjut bahwa protein tardigrade pada akhirnya dapat digunakan untuk membuat perawatan yang menyelamatkan nyawa tersedia bagi orang-orang yang tidak dapat melakukan pendinginan. dan meningkatkan penyimpanan terapi berbasis sel, seperti sel induk.

Berukuran panjang kurang dari setengah milimeter, tardigrada – juga dikenal sebagai beruang air – dapat bertahan hidup sepenuhnya dari dehidrasi; Dibekukan tepat di atas Nol mutlak (sekitar -458 derajat FKetika semua pergerakan molekul berhenti); Dipanaskan hingga lebih dari 300 derajat Fahrenheit; Dia terkena radiasi ribuan kali melebihi kemampuan manusia untuk bertahan; Dan bahkan bertahan hidup di ruang hampa luar angkasa.

Ilmuwan penelitian senior Universitas Wyoming Silvia Sanchez Martinez, kiri, dan Thomas Boothby, asisten profesor di Departemen Biologi Molekuler, memimpin penelitian baru yang memberikan bukti tambahan bahwa protein tardigrade pada akhirnya dapat digunakan untuk membuat perawatan yang menyelamatkan nyawa tersedia bagi orang-orang yang menderita penyakit tersebut. pendinginan tidak mungkin dilakukan. Kredit: Vindhya Kumara

Hasil penelitian dan arah masa depan

Mereka bertahan hidup dengan memasuki keadaan mati suri yang disebut biopersistensi, menggunakan protein yang membentuk gel di dalam sel dan memperlambat proses kehidupan, menurut penelitian baru yang dipimpin oleh University of Wisconsin. Rekan penulis studi berasal dari institusi termasuk: Universitas Bristol di Inggris, Universitas Washington di St. Louis, Universitas California-Merced, Universitas Bologna di Italia, dan Universitas Amsterdam di Belanda.

Sanchez-Martinez, yang berasal dari Howard Hughes Medical Institute untuk bergabung dengan laboratorium Boothby di Universitas Wisconsin, adalah penulis utama makalah tersebut.

“Yang mengejutkan, ketika kita memasukkan protein ini ke dalam sel manusia, protein tersebut mengalami kegagalan lipatan dan memperlambat metabolisme, sama seperti pada tardigrada,” kata Sanchez-Martinez. “Selain itu, seperti halnya tardigrades, ketika sel manusia yang mengandung protein ini dimasukkan ke dalam keadaan biostabil, sel tersebut menjadi lebih tahan terhadap stres, sehingga memberikan beberapa kemampuan tardigrade pada sel manusia.”

Yang penting, penelitian menunjukkan bahwa seluruh proses bersifat reversibel: “Ketika stres dihilangkan, gel yang bergerak lambat akan larut, dan sel-sel manusia akan kembali ke metabolisme normal,” kata Boothby.

“Temuan kami memberikan jalan untuk mengejar teknologi yang berfokus pada mendorong biopersistensi dalam sel dan bahkan seluruh organisme untuk memperlambat penuaan dan meningkatkan penyimpanan dan stabilitas,” para peneliti menyimpulkan.

Pencarian sebelumnya Tim Boothby telah menunjukkan bahwa versi protein tardigrade yang alami dan rekayasa dapat digunakan untuk menstabilkan obat penting yang digunakan untuk mengobati penderita hemofilia dan kondisi lain tanpa memerlukan lemari es.

Kemampuan tardigrada untuk bertahan hidup dari dehidrasi telah membingungkan para ilmuwan, karena makhluk ini melakukannya dengan cara yang tampak berbeda dari sejumlah organisme lain yang memiliki kemampuan untuk memasuki keadaan mati suri.

Referensi: “Perakitan perekat protein tardigrade merangsang biostabilitas” oleh S. Sanchez-Martinez, K. Nguyen, S. Biswas, V. Nicholson, A. V. Romanyuk, J. Ramirez, S. Kc, A. Akter, C. Childs, Meese EK, Usher ET, Ginell GM, Yu F, Gollub E, Malferrari M, Francia F, Venturoli G, Martin EW, Caporaletti F, Giubertoni G, Woutersen S, Sukenik S, Woolfson DN, AS Holehouse dan TC Boothby, 19 Maret 2024, Ilmu protein.
doi: 10.1002/pro.4941

Penelitian ini didanai oleh Institut Kesehatan Nasionalitu NASA Institut Astrobiologi dan Yayasan Sains Nasional AS.