Fungsi Baru Bagi tRNA

Ketemu! Pengikatan tRNA (bagian tengah, hijau dan kuning) terhadap cytochrome c (merah) ang dilepaskan oleh mitochondrion (kiri) membatasi formasi suatu kompleks yang menaikkan apoptosis (atas kanan).
Temuan terbaru mengindikasikan bahwa transfer RNA (tRNA) mempunyai fungsi lain sebagai tambahan terhadap peranan yang telah ada sekian lama pada pengekspresian gen. tRNA juga membantu mengontrol apoptosis, atau memprogramkan sel mati, menurut sebuah tim yang dipimpin oleh peneliti ahli biologi kanker yaitu Xiaolu Yang pada University of Pennsylvania (Mol. Cell 2010, 37, 668).
Selama pengekspresian gen, DNA dicatat pertama-tama kedalam pemberi pesan RNA. Kemudian, molekul-molekul tRNA—masing-masing membawa asam amino sebagai muatannya—mengikat pada nukleotida pada pemberi pesan RNA. Suatu ribosome menghubungkan asam amino tersebut secara bersama-sama untuk membentuk suatu protein, dan tRNA yang tidak bermuatan sesudah itu dilepaskan.
Sekarang ini, “untuk pertama kalinya, kita menunjukkan bahwa tRNA mempnyai peranan jelas melampaui transmisi informasi genetis,” kata Yang. “Ini sebenarnya memblok apoptosis.”
Apoptosis menghilangkan sel-sel berbahaya, tidak diinginkan dan rusak. Ini dapat dipicu dengan sinyal-sinyal baik dari dalam dan luar sel. Sinyal-sinyal dari dalam, seperti kerusakan DNA, pembangkit tenaga sel yang tepat, atau mitochondria, guna melepaskan cytochrome c kedalam zat cair gas intrasellular, yang dikenal sebagai cytosol. Mitochondria biasanya menggunakan cytochrome c untuk menghasilkan adenosine triphosphate, yang memberi tenaga pada metabolisme. Namun saat dilepaskan kedalam cytosol, sebagai gantinya cytochrome c mengikat pada protein Apaf-1, yang mengaktifkan caspases yang membelah berbagai selular protein, yang pada akhirnya membunuh sel.
Yang, bersama-sama dengan Yide Mei, Jeongsik Yong, dan beberapa kolega lainnya, telah menemukan bahwa tRNA juga mengikat pada cytochrome c, menghentikannya dari pengikatan pada Apaf-1 dan dengan demikian mencegah apoptosis.
Para peneliti telah “membuka mata tingkat yang tidak diperkirakan sepenuhnya tentang  kontrol pada proses apoptotic,” komentar Bram J. van Raam dan Guy S. Salvesen, yang memelajari apoptosis dan sel mati pada Sanford-Burnham Medical Research Institute, di La Jolla, Calif. (Mol. Cell 2010, 37, 591). Raam dan Salvesen menganjurkan bahwa temuan ini juga “mungkin mengindikasikan tingkat kontrol nuklir penting dan baru terhadap metabolisme mitochondrial.”

Thalidomide yang mengikat protein telah terungkap

Para ilmuwan di Jepang percaya bahwa mereka telah mengungkap salah satu kunci target molekular yang mengikat pada obat thalidomide yang menyebabkan cacat kelahiran. Temuan ini dapat memungkinkan beberapa obat baru untuk dikembangkan yang serupa dengan thalidomide – yang efektif dalam penanganan penyakit kanker tertentu dan kusta – namun tanpa efek samping yang sangat berbahaya dalam pengembangan embrionya.
Takumi Ito, dari Tokyo Institute of Technology, dan para koleganya menempelkan thalidomide pada manik-manik magnetis dan mengekspos obat yang tidak bergerak pada ekstrak sel-sel. Mereka menemukan bahwa salah satu protein khusus, yang disebut cereblon, mengikat pada thalidomide. Aktifitas cereblon secara khusus sangat penting pada perkembangan anggota badan.
Tim ini kemudian merekayasa anak ayam dan ikan zebra secara genetis sehingga mereka kekurangan protein ini. Beberapa embrio yang sesudah itu dikembangkan memiliki cacat anggota badan yang serupa dibanding yang disebabkan oleh thalidomide. Mereka juga merekayasa beberapa organismeyang mempunyai versi mutasi dari protein yang tidak mampu mengikat pada thalidomide. Pada beberapa hewan tersebut obat ini tidak menyebabkan cacat perkembangan pada embrionya.
Ikan zebrafish (kiri) dan anak ayam (kanan) direkayasa secara genetis dengan suatu bentuk cereblon yang tidak mampu mengikat thalidomide (barisan bawah) tidak mengalami malformasi yang berkaitan dengan obat tersebut
Dengan diambil secara bersama-sama, temuan ini mengusulkan bahwa protein perlu ada dan memfungsikannya guna memastikan perkembangan yang sehat dari embrionya, dan bahwa thalidomide mengikut sertakan kemampuannya untuk melakukan hal ini.
Hiroshi Handa, seorang anggota tim, mengatakan bahwa sementara dia percaya bahwa  cereblon meruapakan sasaran utama bagi obat ini, mungki ada sasaran protein lainnya dan hal tersebut dapat diidentifikasikan dengan menggunakan suatu pendekatan yang serupa, penghentian thalidomide pada posisi yang berbeda dan penggunaan persiapan yang berbededa dari bahan selular.
Pekerjaaan ini menyediakan suatu kunci yang selangkah ke depan dalam memahami mekanisme kerja thalidomide, yang dapat mengarahkan pada perkembangan obat serupa yang tidak menggangu cereblon.
Neil Vargesson, seorang developmental biologist pada University of Aberdeen di Inggris, telah meneliti bagaimana thalidomide mempengaruhi perkembangan embrionis. ‘Hal signifikan mengenai pekerjaan ini adalah bahwa hal ini mengidentifikasikan suatu pengikatan protein dan dan menunjukkan bahwa hal ini dapat menyebabkan thalidomide yang cacat,’ katanya. ‘Apa yang perlu dilakukan sekarang adalah menentukan bagaimana  gangguan protein menyebabkan cacat pada organisme hidup.’
Vargesson menambahkan bahwa, ‘secara pribadi Saya pikir hal ini adalah aksi antiangiogenis [rintangan dalam formasi pembuluh darah baru] dari suatu obat yang menyebabkan cacat embrionis dengan mempengaruhi atau mentargetkan sesuatu pada sel endothelial – yang akhir-akhir ini kelompok penelitian kami sedang gencar-gencarnya mencari tahu. Penelitian baru ini menerima tanpa adanya bukti bahwa “sesuatu” dapat saja menjadi cereblon.’
Simon Hadlington

Pendeteksian ultrasensitif bagi DNA

Para ilmuwan di Denmark telah mengembangkan suatu metode berbasis lipase dalam pendeteksian tentang kuantitas teramat kecil dari DNA, yang dapat digunakan dalam pengujian bakteri di dalam minuman bir.
Metode pendeteksian pada DNA yang sangat cepat dan sensitif mempunyai penggunaan berjangkauan luas dari diagnosis kanker dan penyakit hingga penseteksian bakteri berbahaya dalam minuman dan makanan. Metode sebelumnya bersandar pada metode optikal dan pre-amplifikasi sampelnya yang memakan waktu sangat banyak, yang karena kesensitifannya hingga seringkali memakan waktu beberapa minggu dan memerlukan perangkat yang menyita ruangan sangat besar. Metode elektrokimiawi telah digunakan untuk menigkatkan kecepatan dan tingkat portabilitasnya.
Sekarang ini, Elena Ferapontova, Kurt Gothelf dan beberapa kolega dari Aarhus University telah mengembangkan suatu lipase berbasis teknik elektrokimiawi yang dapat mendeteksi sekecil mungkin DNA hingga 20 attomoles (2 x 10^-17 moles). Lipase merupakan enzim yang membelah ester dengan harga yang sangat mahal dimana ditemukan banyak sekali pada aplikasi di bioteknologi dan sintesis bioorganis.
DNA berlabel lipase membelah ikatan ester yang memegang secara elektrokimiawi ferrocene aktif pada elektroda
Pada sistem Ferapontova, DNA target ditangkap pada manik-manik magnetis dan dilabeli dengan lipase. Kemudian dikumpulkan dan memungkinkan untuk bereaksi dengan ferrocene yang dimodifikasi dengan elektroda emas. Lipase membelah ikatan ester yang menahan secara elektrokimiawi kelompok ferrocene aktif kedalam elektroda, menurunkan sinyalnya dan mengindikasikan keberadaan DNA target.
Ferapontova mengatakan bahwa dia berencana untuk menggunakan sensor guna mendeteksi perkembangan bakterial yang membuat minuman bir tidak bereaksi. ‘Metode apapun yang cepat dan sensitif dalam menguji kadar logam bagi bakteri yang cacat produksi pada minuman bir akam nejadi keuntungan ekonomis yang sangat besar pada industri pembuatan minuman bir dan akan memberikan kepentingan umum,’ tambahnya. Pada sekarang ini tim sedang menyelidiki sampel DNA dari bakteri bir yang cacat produksi untuk menguji validitas metode dalam menganalisa sampel minuman bir yang asli.
Ben Horrocks, seorang ahli pada aplikasi elektrokimiawi biologikal pada Newcastle University, Inggris, terkesan bahwa tim ini telah menggabungkan bersama-sama beberaqpa teknik yang ada untuk menghasilkan ‘salah satu batas pendeteksian yang paling rendah dari suatu sistem berbasis elektrokimiawi ‘.

Enzim memberi tenaga pada molekular yang logis

Sistem keamanan biomolekular yang dapat memberikan tenaga dengan sendirinya telah dikembangkan oleh para ilmuwan Amerika Serikat. Ini dapat digunakan untuk menyandikan informasi keuangan, militer dan informasi rahasia lainnya.
Pengembangan akhir-akhir ini pada bidang biopengkomputeran telah mengarahkan pada sistem biomolekular yang menggunakan informasi bahan kimiawi terhadap mimik elektronik digital. Saat sekarang ini Evgeny Katz dan timnya pada Clarkson University, Potsdam, telah mengambil suatu penelitian yang selangkah maju kedepan untuk membuat kunci keypad yang memberikan tenaga dengan sendirinya dengan menggunakan sel biobahan bakar.
Sistem biokatalis dibuat dari tiga enzim yang terkatalisasi pada langkah rekasi, jelas Katz. Beberapa enzim diterapkan sebagai sinyal input untuk memicu reaksi biokimiawi dan hanya pada saat diterapkan pada perintah yang tepat menghasilkan suatu reaksi riam dari zat tepung hingga asam gluconic. Formasi dari asam gluconic menghasilkan suatu perubahan pada pH, yang digunakan untuk mengubah seka polymer yang termodifikasi elektroda didalam suatu sel biobahan bakar yang terintegrasi pada sistem keypad. Pada pH yang lebih besar dari 5.5 seka poymer berada pada keadaan hidropobic yang tidak terprotonasi yang menghalangi rekasi elektrokimiawi namun saat pH menurunkan kelompok pyridine pada seka polymer terprotonisasi hingga membentuk lapisan tipis hidrophilic yang bermuatan arus positif yang memungkinkan  elektroda menjadi aktif secara elektrokimiawi.
Hanya kata sandi enzim yang benar dapat mengoperasikan sel biobahan bakar
Saat perintah yang benar dari enzim digunakan, larutan keasaman yang dihasilkan mengaktifkan katoda, menyalakan sel biobahan bakarnya, dimana menghasilkan suatu kenaikan pada aliran dan output tenaganya. Jika beberapa enzim ditambahkan pada perintah yang salah, maka sel biobahan bakar tidak diaktifkan. Hal ini memungkinkan sistem keamanan dioperasikan tanpa perlu adanya sumber tenaga eksternal seperti tenaga listrik yang dihasilkan saat ‘kata kunci’ enzim yang benar digunakan.
‘Ini merupakan contoh yang bagus tentang bagaimana molekular logis dan komputrerisasi berkembang,’ komentar A P de Silva, seorang ahli pada molekular berbasis logis dan pergantian molekular pada Queen’s University Belfast, Inggris.
Katz mengatakan bahwa sementara  pekerjaan ini menunjukkan bukti konsep ini, masih ada pekerjaan yang lebih banyak diperlukan untuk merekayasa alat chip microfluidic di dalam laboratorium yang dapat menemukan aplikasi yang jelas. Juga, hingga lebih dari 10 enzim dapat digunakan dan kebal terhadap komponen yang diketahui dapat ditambahkan untuk meningkatkan kekompleksan sistem ini.