Ilmuwan Baylor College of Medicine telah mengidentifikasi pendekatan baru yang potensial untuk memerangi penyakit Alzheimer dan Parkinson. Kedua kondisi tersebut terkait dengan akumulasi gumpalan berbahaya yang dibentuk oleh protein Tau dan alpha-synuclein di otak.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Komunikasi alamiPara peneliti telah menemukan bahwa tubulin, protein yang berfungsi sebagai bahan penyusun mikrotubulus, dapat membantu mencegah penumpukan racun ini. Mikrotubulus bertindak sebagai “jalur kereta api” internal sel, membantu mengangkut material dan memelihara struktur. Berdasarkan hasil, tubulin dapat mencegah Tau dan alpha-synuclein membentuk agregat yang merusak dan mendorong mereka untuk menjalankan fungsi normalnya di dalam neuron yang sehat.
Gumpalan protein beracun dan penyakit otak
“Tau dan alpha synuclein terkenal karena perannya dalam penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer dan penyakit Parkinson. Dalam kondisi ini, protein-protein ini dapat salah melipat, menempel, dan membentuk agregat berbahaya yang merusak neuron dan berkontribusi pada hilangnya memori, masalah pergerakan, dan gejala lainnya,” kata penulis pertama Dr. Lathan Lucas, rekan pascadoktoral di bidang biokimia dan farmakologi molekuler di laboratorium. Dr.Allan Ferreon.
“Tetapi Tau dan alpha synuclein juga memiliki fungsi penting dalam neuron yang sehat: mereka membantu menjaga struktur seluler dan mendukung komunikasi dengan berinteraksi dengan tubulin dan berkontribusi pada perakitan dan stabilisasi mikrotubulus.”
Tau dan alpha synuclein melakukan aktivitas yang menguntungkan dan merugikan dalam tetesan sel kecil yang disebut kondensat. Karena tetesan ini terlibat dalam proses yang berhubungan dengan penyakit, para ilmuwan telah mempertimbangkan untuk mencegah pembentukannya sebagai strategi pengobatan yang memungkinkan. Namun, kondensat juga berperan penting dalam fungsi normal otak, sehingga menimbulkan kekhawatiran bahwa pembuangannya dapat mengganggu aktivitas saraf yang sehat.
Arahkan protein ke peran yang sehat
“Hal ini membawa kami pada gagasan: Bagaimana jika, alih-alih mencegah pembentukan tetesan, kita menciptakan kondisi yang akan mendorong Tau dan alpha synuclein di dalam tetesan menuju jalur yang sehat, sehingga mencegah mereka mengambil jalur menuju penyakit?” kata Ferreon, profesor biokimia dan farmakologi molekuler dan salah satu penulis makalah tersebut.
Lucas menawarkan analogi untuk menjelaskan konsep tersebut.
“Saya menganggap Tau dan alpha synuclein sebagai anak-anak yang membuat onar di sekolah. Anda dapat membiarkan mereka di kelas tidak melakukan apa pun selain bermain atau membuat mereka tetap terlibat dalam tugas sekolah atau olahraga atau drama sehingga mereka tidak mendapat masalah,” kata Lucas. “Kami menemukan bahwa tubulin dapat mengarahkan pembuat onar Tau dan alpha-synuclein ke jalur yang sehat.”
Untuk menyelidiki gagasan ini, para peneliti menggabungkan metode biokimia dan biofisik dengan mikroskop resolusi tinggi dan pengujian berbasis neuron. Tujuan mereka adalah untuk menentukan apakah tubulin dapat mempengaruhi perilaku Tau dan alpha synuclein serta mencegah pembentukan agregat beracun di dalam kondensat.
Tubulin bertindak sebagai faktor pelindung
“Ketika kadar tubulin rendah, seperti yang ditemukan pada penyakit Alzheimer, jumlah mikrotubulus berkurang dan Tau serta alpha synuclein dapat membentuk agregat beracun,” kata Lucas.
“Tetapi ketika tubulin hadir, Tau dan alpha-synuclein menjauh dari agregat berbahaya dan malah mendorong pembentukan mikrotubulus yang sehat,” kata Lucas. “Tubulin mengalihkan aktivitas protein-protein ini, memberi mereka sesuatu yang produktif untuk dilakukan.”
Hasilnya menunjukkan bahwa tubulin mungkin memainkan peran lebih aktif dalam melindungi otak daripada yang diperkirakan sebelumnya.
“Temuan kami secara signifikan mengubah peran tubulin dalam degenerasi saraf dari korban penyakit yang pasif menjadi pelindung aktif terhadap agregasi protein beracun,” kata Ferreon. “Meningkatkan kumpulan tubulin, daripada menghalangi pembentukan tetesan, dapat mengekang agregasi racun sekaligus menjaga peran Tau dan alpha synuclein yang sehat, sehingga memberikan strategi terapi selektif yang potensial.”
Kontributor lain dalam penelitian ini termasuk rekan penulis pertama Phoebe S. Tsoi, My Diem Quan, Kyoung-Jae Choi dan rekan penulis Josephine C. Ferreon, semuanya dari Baylor College of Medicine.
Penelitian ini didukung oleh NINDS-NIH Grant R01 NS105874, Welch Foundation Grant Q-2097-20220331, dan NIGMS-NIH Grant R01 GM122763.
