Alzheimer: Protein sintetis memblokir beta-amiloid beracun
Alzheimer adalah penyakit tak henti-hentinya di mana kelompok toksik protein beta-amiloid berkumpul di sel-sel otak. Sekarang, para ilmuwan telah merancang peptida sintetis, atau protein kecil, yang dapat memblokir beta-amiloid pada tahap awal dan paling berbahaya.
Peptida sintetis, yang hanya memiliki 23 asam amino, terlipat menjadi struktur yang disebut lembaran alfa. Lembaran tersebut mengikat gumpalan kecil beta-amiloid tahap awal dan menghentikannya membentuk massa yang lebih besar.
Sebuah tim dari Universitas Washington (UW) di Seattle dan pusat penelitian lain di Amerika Serikat merancang dan memproduksi peptida sintetis dan juga mengujinya pada sel dan hewan.
Tes menunjukkan bahwa lembaran alfa peptida mengurangi dampak toksik beta-amiloid dalam sel otak manusia yang dibiakkan. Lembaran tersebut juga memblokir bentuk awal beta-amiloid pada model hewan penyakit Alzheimer.
Itu Prosiding National Academy of Sciences akan segera menampilkan makalah tentang penelitian ini.
Para peneliti mengatakan bahwa temuan ini dapat mengarah pada pengobatan yang menghilangkan beta-amyloid beracun dalam bentuk awalnya. Mereka juga melihat potensi untuk menggunakan peptida sebagai dasar tes untuk mendiagnosis penyakit Alzheimer sebelum gejalanya muncul.
Bentuk beta-amiloid
Beta-amiloid toksik adalah ciri khas penyakit Alzheimer. Tetapi tidak semua bentuk beta-amiloid bersifat toksik. Sel otak, atau neuron, membuat protein dalam bentuk sederhana yang disebut monomer. Bentuk monomer dari beta-amyloid melakukan pekerjaan penting dalam sel otak.
Namun, pada orang dengan penyakit Alzheimer, monomer beta-amiloid mengelompok menjadi oligomer, yang dapat berisi hingga 12 monomer.
Pembentukan endapan protein adalah ciri khas penyakit di mana protein gagal melipat dengan benar ke dalam bentuk yang diperlukan untuk melakukan tugasnya.
Pada penyakit Alzheimer, oligomer terus tumbuh menjadi bentuk yang lebih panjang, dan akhirnya, mereka membentuk endapan atau plak yang jauh lebih besar.
Awalnya, para ilmuwan mengira bahwa plak adalah bentuk beta-amiloid paling beracun yang menghasilkan gejala penyakit Alzheimer, seperti kehilangan memori dan kapasitas berpikir.
Namun, karena bukti yang berkembang, semakin banyak ahli yang menyarankan bahwa tahap oligomer sebelumnya dari beta-amyloid cenderung menjadi yang paling beracun bagi sel-sel otak.
Peptida sintetis menargetkan oligomer
Para peneliti merancang lembaran alfa peptida sintetis untuk menargetkan beta-amiloid saat berada pada tahap pembentukan oligomer.
“Ini,” kata penulis studi terkait Valerie Daggett, yang merupakan profesor bioteknologi di UW, “tentang menargetkan struktur spesifik [beta-amiloid] yang dibentuk oleh oligomer beracun.”
Studi tersebut menunjukkan, ia menambahkan, bahwa dimungkinkan untuk merancang lembaran alfa peptida sintetis yang strukturnya "melengkapi" struktur beta-amiloid karena mengambil bentuk beracun, "sambil membiarkan monomer aktif secara biologis tetap utuh."
Proses pembuatan protein dalam sel akhirnya menghasilkan molekul dengan bentuk 3D yang beragam. Tahap pertama ini melibatkan melipat rantai panjang menjadi salah satu dari beberapa bentuk dasar.
Tim Prof. Daggett telah menemukan satu bentuk dasar - lembaran alfa - dalam pekerjaan sebelumnya di mana mereka telah mensimulasikan produksi protein pada komputer.
Studi terbaru mengungkapkan bahwa oligomer beta-amiloid mengadopsi bentuk lembaran alfa karena mereka membentuk gumpalan dan plak yang lebih panjang.
Ini juga menunjukkan bahwa lembaran alfa peptida sintetis mengikat hanya pada lembaran alfa oligomer beta-amiloid dan ini menetralkan toksisitasnya.
Penurunan besar dalam oligomer beta-amiloid
Tim tersebut menggunakan spektroskopi tradisional dan mutakhir untuk mengamati bagaimana beta-amiloid berkembang dari monomer menjadi oligomer menjadi plak dalam sel otak manusia yang dibiakkan.
Mereka juga memastikan bahwa oligomer lebih berbahaya bagi sel otak daripada plak. Temuan ini mendukung penelitian yang menemukan plak beta-amiloid di otak orang tanpa penyakit Alzheimer.
Tim tersebut menunjukkan bahwa merawat sampel jaringan otak dari model tikus penyakit Alzheimer dengan lembaran alfa peptida sintetis menyebabkan penurunan 82 persen dalam oligomer beta-amiloid.
Selain itu, merawat tikus hidup dengan lembaran alfa peptida sintetis mengurangi tingkat oligomer beta-amiloid mereka hingga 40 persen dalam waktu 24 jam.
Tim juga melakukan eksperimen pada model umum penyakit Alzheimer lainnya, cacing Caenorhabditis elegans. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan dengan peptida sintetis lembaran alfa mampu menunda kelumpuhan akibat beta-amiloid.
Cacing yang diobati juga menunjukkan lebih sedikit kerusakan usus yang berkembang saat mereka memakan bakteri yang menghasilkan beta-amiloid.
Akhirnya, para peneliti menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk menggunakan lembaran alfa peptida sintetis untuk menguji tingkat oligomer beta-amiloid.
Prof. Daggett dan timnya telah bereksperimen dengan versi baru lembaran alfa peptida sintetis untuk menemukan yang dapat menetralkan oligomer beta-amiloid dengan lebih efektif.
“[Beta-amyloid] jelas memainkan peran utama dalam penyakit Alzheimer, tetapi meskipun secara historis perhatian tertuju pada plak, semakin banyak penelitian yang menunjukkan bahwa oligomer beta amiloid adalah agen beracun yang mengganggu neuron.”
Prof Valerie Daggett
