Penghargaan Nobel Kedokteran dan Fisiologi Tahun 2009 Misteri Telomer dan Enzim Telomerase

Penghargaan Nobel Kedokteran dan Fisiologi Tahun 2009

Misteri Telomer dan Enzim Telomerase

Abstrak

Nobel kedokteran dan fisiologi tahun 2009 dianugrahkan kepada tiga orang ilmuan yang berhasil memecahkan masalah dalam bidang biologi yaitu bagaimana kromosom dilindungi dari degdradasi selama pembelahan sel. Penemuan telomer sebagai pelindung kromosom dan enzim telomerase sebagai enzim yang menyintesis telomer telah membuka babak baru dalam penelitian obat kanker dan misteri penuaan sel. Penyebab penuaan sel adalah memendeknya telomer. Pemendekan telomer menyebabkan sel berhenti membelah dan menyebabkan penuaan sel. Jika aktivitas telomerase tinggi maka panjang telomere bisa dipertahankan dan penuaan sel dapat ditunda. Selain itu penemuan aktivitas telomerase yang tinggi pada sel kanker meberikan gambaran tentang  bagaimana cara mematikan sel kanker.

Misteri Telomer Terpecahkan

Sekitar tahun 1930-an, Hermann Muller (peraih hadiah Nobel tahun 1946) dan Barbara McClintock (peraih Nobel tahun 1983) telah meneliti bahwa struktur DNA pada ujung kromosom, diperkirakan mencegah kromosom untuk melekat satu sama lain. Struktur DNA yang membentuk topi pada ujung kromosom tersebut disebut telomere. Telomer mempunyai urutan DNA yang khas dan spesifik pada setiap organisme.

Ketika sebuah sel membelah, molekul DNA, yang mengandung empat basa yang membentuk kode genetik, disalin, basa demi basa, oleh enzim polimerase. Namun, pada satu dari dua ujung DNA, permasalahan timbul yaitu pada bagian paling akhir dari ujung DNA tidak dapat disalin. Oleh karena itu, kromosom akan memendek setiap kali sel terbelah. Masalah ini dapat dipecahkan setelah diketahui peran dan fungsi telomer oleh peraih penghargaan nobel kedokteran dan fisiologi pada tahun 2009.

DNA Telomer Melindungi Kromosom dari Degdradasi

Pada awal karirnya Elizabeth Blackburn memetakan urutan DNA. Saat mempelajari kromosom Tetrahymena, sebuah organisme satu sel siliata, dia mengidentifikasi sebuah urutan DNA yang diulang-ulang beberapa kali pada ujung kromosom. Fungsi urutan ini, CCCCAA, masih belum jelas. Pada waktu yang sama, Jack Szostak telah membuat penelitian bahwa sebuah molekul DNA linier, sebuah tipe monokromosom, didegradasi secara cepat saat dimasukan ke sel ragi.

Blackburn mempresentasikan hasilnya pada sebuah konferensi pada tahun 1980. Ia mengajak Jack Szostack kemudian Jack dan Blackburn memutuskan untuk melakukan eksperimen menembus batas spesies yang sangat jauh berbeda. Melalui DNA Tetrahymena, Blackburn mengisolasi urutan CCCCAA. Szostac memasangkannya dengan minikromosom dan memasukkannya ke dalam sel ragi. Hasilnya, yang telah dipublikasikan pada tahun 1982, sangat mengejutkan – urutan telomer DNA melindungi minikromosom dari degradasi. DNA telomer dari satu organisme, Tetrahymena, melindungi kromosom suatu organisme yang sangat jauh berbeda, ragi. Hal ini memperlihatkan sebuah keberadaan mekanisme dasar yang tidak diketahui sebelumnya. Kemudian, hal ini menjadi bukti bahwa telomer DNA dengan urutan khasnya terdapat pada seluruh tumbuhan dan hewan, dari amuba hingga manusia

Gambar 1. Telomer Tetrahymena

Enzim Telomerase Menyintesis Telomer

Carol Greider, seorang mahasiswa S1, dan supervisor Blackburn memulai menginvestigasi sebuah kemungkinan bahwa pembentukan telomer DNA dipengaruhi oleh suatu enzim yang belum diketahui. Pada hari Natal tahun 1984, Greider menemukan tanda-tanda aktivitas enzim pada ekstrak sel. Greider dan Blackburn menamakannya enzim telomerase, memisahkannya, dan menunjukkan bahwa enzim juga mengandung RNA seperti halnya protein. Komponen RNA dibuktikan mengandung urutan CCCCAA. Enzim ini berperan sebagai cetakan saat telomer dibentuk, saat komponen protein dibutuhkan untuk proses konstruksi contohnya aktivitas enzim. Telomerase memperpanjang telomer DNA, menyediakan tempat yang membuat DNA polimerase dapat mencetak keseluruhan panjang kromosom tanpa kehilangan bagian pada ujungnya.

Gambar 2. Mekanisme enzim telomerase dalam menyintesis telomere

Telomer Menunda Penuaan Sel

Peneliti saat ini mulai meneliti apa peran telomer di sel. Kelompok Szostak mengidentifikasi sel ragi yang termutasi dapat menyebabkan pemendekan bertahap dari telomer. Beberapa sel tumbuh dengan buruk dan berhenti membelah. Blackburn dan asistennya membuat mutasi pada RNA telomerase dan meneliti efek yang sama pada Tetrahymena. Pada kedua kasus tersebut, hal ini menimbulkan penuaan sel prematur – penurunan fungsi sel akibat penuaan. Sebaliknya, telomer fungsional malah mencegah kerusakan kromosom dan memperlambat penuaan sel. Selanjutnya, kelompok Greider memperlihatkan bahwa penuaan sel manusia diperlambat oleh telomerase. Penelitian tentang ini telah banyak dan saat ini diketahui bahwa urutan DNA pada telomer menarik protein yang membentuk penutup protektif di sekeliling ujung untai DNA yang rapuh.

Peran Telomer Dalam Membunuh Sel Kanker

Penelitian ini memiliki dampak yang besar pada komunitas ilmuwan. Banyak ilmuwan berspekulasi bahwa telomer memendek dapat merupakan alasan penuaan, tidak hanya sel individual tapi juga pada organisme secara umum. Akan tetapi proses penuaan telah berubah menjadi kompleks dan saat ini dipikirkan bergantung pada beberapa faktor yang berbeda, telomer salah satu diantaranya. Penelitian di wilayah ini akan semakin banyak.

Kebanyakan sel normal tidak membelah terlalu sering, oleh karena itu kromosom tidak punya risiko memendek dan tidak membutuhkan aktivitas telomerase yang tinggi. Sebaliknya sel kanker memiliki kemampuan untuk membelah tidak terbatas dan juga memelihara telomernya. Bagaimana sel kanker menghindar dari penurunan fungsi seluler karena penuaan? Satu penjelasan menjadi jelas dengan penemuan bahwa sel kanker smemiliki aktivitas telomerase yang tinggi. Beberapa penelitian belum dilakukan pada wilayah ini, termasuk percobaan klinis untuk mengevaluasi vaksin yang melawan langsung sel dengan aktivitas telomerase meningkat.

Beberapa penyakit menurun saat ini diketahui menjadi penyebab defek pada telomer, contohnya anemia aplastik kongenital. Penyakit turunan tertentu dari kulit dan paru-paru juga disebabkan oleh kerusakan telomerase.
Kesimpulan, penelitian Blackburn, Greider dan Szostak telah membuka dimensi baru pada pemahaman kita mengenai sel, mekanisme penyakit, dan merangsang pengembangan terapi potensial baru.

Referensi:

1. Szostak JW, Blackburn EH. Cloning yeast telomeres on linear plasmid vectors. Cell 1982; 29:245-255.

2. Greider CW, Blackburn EH. Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts. Cell 1985; 43:405-13.

3. Greider CW, Blackburn EH. A telomeric sequence in the RNA of Tetrahymena telomerase required for telomere repeat synthesis. Nature 1989; 337:331-7.

4.  Nobelforsamlingen, The Nobel Assembly at Karolinska Institute, 2009: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2009/press.html

5. Prima Almazini, 2009: http://myhealing.wordpress.com/2009/11/08/nobel-kedokteran-2009-misteri-telomer-terpecahkan/

One thought on “Penghargaan Nobel Kedokteran dan Fisiologi Tahun 2009 Misteri Telomer dan Enzim Telomerase

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s