Alzheimer: Bagaimana tau kusut tumbuh?
Penelitian baru di Jurnal Kimia Biologi memecah proses di mana tau kusut tumbuh selama mereka melakukannya. Penemuan ini dapat mengarah pada terapi baru yang menargetkan pembentukan agregat tau pada penyakit Alzheimer.
Salah satu ciri khas penyakit Alzheimer adalah yang disebut tau kusut. Tau adalah protein yang terkandung di dalam akson sel saraf.
Lebih khusus lagi, tau membantu membentuk mikrotubulus - struktur penting yang mengangkut nutrisi di dalam sel saraf.
Dalam otak yang sehat, protein tau membantu mikrotubulus ini tetap lurus dan kuat. Tapi di Alzheimer, tau runtuh menjadi agregat yang disebut kusut. Ketika ini terjadi, mikrotubulus tidak dapat lagi menopang pengangkutan nutrisi dan zat penting lainnya dalam sel saraf, yang pada akhirnya menyebabkan kematian sel.
Seberapa beracun dan merusak tau kusut ini, dan seberapa jauh penyebarannya, tergantung pada panjangnya. Namun, sampai sekarang, para ilmuwan tidak tahu mengapa beberapa tau kusut lebih panjang dari yang lain di Alzheimer, atau bagaimana agregat ini tumbuh begitu lama.
Tapi sekarang, para ilmuwan di Ohio State University di Columbus telah menemukan model matematika yang membantu mereka menjelaskan proses biologis apa yang ada di balik pembentukan tau kusut.
Penelitian baru yang dilakukan oleh Carol Huseby, Jeff Kuret, dan Ralf Bundschuh menjelaskan bagaimana kusut tumbuh dan mencapai berbagai panjang.
Bagaimana tau fibril memanjang
Huseby dan rekan-rekannya memulai dengan model dasar agregasi tau dua langkah. Langkah pertama terdiri dari dua protein tau yang secara perlahan mengikat bersama, dan langkah kedua melibatkan molekul tau tambahan yang mengikatkan diri pada dua protein tersebut.
Para peneliti memperluas model dasar ini untuk memasukkan cara-cara tambahan di mana tau fibril berperilaku. Ilmuwan sebelumnya telah menggambarkan fibril sebagai "kusut yang tidak terikat."
Model yang diubah memprediksikan bahwa protein tau akan terurai menjadi beberapa fibril pendek. Namun, para peneliti tahu bahwa di bawah mikroskop, tau kusut mengungkapkan fibril panjang, bukan yang pendek.
Jadi, dalam upaya untuk menjelaskan perbedaan antara apa yang diprediksi model dan kenyataan mikroskopis, para peneliti bertanya-tanya apakah fibril yang lebih pendek bergabung bersama untuk membentuk fibril panjang, dengan cara yang mirip dengan ekstensi rambut.
Eksperimen lebih lanjut di mana para ilmuwan memberi label tau fibril dengan warna fluoresens mengungkapkan bahwa memang fibril panjang terdiri dari fibril pendek berwarna berbeda yang telah bergabung di ujungnya.
Sepengetahuan penulis, temuan ini menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa tau fibril dapat tumbuh dengan menambahkan lebih dari satu protein pada satu waktu. Sebaliknya, fibril yang lebih pendek bisa menempel satu sama lain, memanjangkan fibril lebih cepat.
Rekan penulis studi Kuret menjelaskan bahwa temuan ini dapat menjelaskan bagaimana tau kusut - dan secara implisit penyakit itu sendiri - dapat menyebar dari satu sel ke sel lainnya. Setelah fibril yang panjang “dipecah menjadi potongan-potongan kecil, fibril tersebut dapat berdifusi, memfasilitasi pergerakan mereka dari sel ke sel,” katanya.
Lebih lanjut, kata para peneliti, temuan ini membantu menjelaskan bagaimana tau fibril bisa tumbuh hingga ratusan nanometer. Selain itu, pengetahuan semacam itu dapat mengarah pada golongan obat baru, yang dapat menghentikan tau untuk berkumpul.
Di masa depan, para ilmuwan berencana mengubah model mereka untuk menjelaskan banyak nuansa yang membuat protein tau begitu kompleks. Misalnya, rangkaian percobaan ini hanya menggunakan satu jenis tau, tetapi proteinnya ada enam isoform. Selain itu, proses kimiawi, seperti fosforilasi, selanjutnya dapat mengubah struktur protein.
