Berita | Studi Mengungkap Mekanisme Baru di Balik Daya Tahan Oosit
Oosit adalah sel telur imatur yang berkembang sebelum lahir pada hampir semua mamalia betina. Generasi mendatang bergantung pada cadangan terbatas ini untuk bertahan tanpa kerusakan selama bertahun-tahun. Pada tikus, hal ini dapat berlangsung hingga 18 bulan dan pada manusia hampir setengah abad—rata-rata waktu dari kelahiran hingga menopause. Cara sel-sel ini mencapai daya tahan tersebut telah lama tidak diketahui.
Peneliti di Centre for Genomic Regulation (CRG) di Barcelona menemukan mekanisme baru yang menjelaskan bagaimana oosit tetap utuh selama beberapa dekade meski mengalami keausan dan kerusakan yang akan melumpuhkan jenis sel lain. Dipublikasikan hari ini di Cell, temuan ini membuka batas baru dalam penelitian infertilitas yang belum dapat dijelaskan.
Para peneliti meneliti agregat protein—kumpulan protein yang salah lipat atau rusak. Jika tidak terkendali, zat berbahaya ini menumpuk di sitoplasma dan menjadi sangat toksik. Agregat protein diketahui menumpuk di neuron dan terkait dengan beberapa penyakit neurodegeneratif. Sel biasanya mengatasinya dengan menguraikannya menggunakan enzim khusus. Sel juga dapat membelah menjadi dua sel baru, memusatkan agregat pada satu sel dan menyelamatkan sel lainnya.
Oosit berbeda. Usia panjangnya berarti oosit tidak dapat menyebarkan bahan toksik melalui pembelahan sel. Penguraian agregat protein secara terus-menerus tidak memungkinkan karena memerlukan energi besar yang mungkin tidak tersedia. Oosit juga harus menyumbangkan seluruh sitoplasmanya kepada embrio setelah bergabung dengan sperma, sehingga cenderung mengurangi aktivitas metabolik. Hal ini mencegah produk samping yang dapat merusak DNA maternal dan memengaruhi keberhasilan reproduksi di masa depan, tetapi membuat oosit sangat rentan terhadap protein yang salah lipat atau rusak.
Dr. Elvan Böke, kepala kelompok Biologi Oosit dan Dormansi Seluler CRG, menjelaskan: "Dibandingkan ribuan makalah mengenai agregasi protein pada neuron, hampir tidak ada penelitian tentang bagaimana oosit mamalia mengatasinya, meskipun keduanya menghadapi masalah yang sama berupa usia panjang dan tidak membelah."
"Kami ingin meneliti bagaimana oosit menangani protein yang salah lipat atau rusak ini," tambah Dr. Böke.
"Tim Pembersih" yang Berpatroli
Tim Dr. Böke, yang dipimpin Dr. Gabriele Zaffagnini, mengumpulkan ribuan oosit imatur, sel telur matang, dan embrio awal dari tikus dewasa. Dengan pewarna khusus dan pencitraan sel hidup, mereka mengamati agregat protein secara langsung. Mereka juga menggunakan mikroskop elektron untuk memeriksa detail berskala nano di dalam sel. Pekerjaan ini memakan waktu lima setengah tahun.
Para peneliti menemukan struktur khusus pada oosit yang mereka namai EndoLysosomal Vesicular Assemblies (ELVA). Sekitar 50 per oosit bergerak melalui sitoplasma, menangkap dan mengurung agregat protein agar tetap tidak berbahaya. Para peneliti menyebut ELVA sebagai "superorganel" karena merupakan jaringan banyak komponen seluler berbeda yang bekerja sebagai satu unit.
Studi ini mengidentifikasi titik kritis selama pematangan oosit, ketika oosit menjadi sel telur matang yang siap untuk ovulasi dan kemungkinan pembuahan. ELVA bergerak ke permukaan sel dan menguraikan agregat protein, sehingga secara efektif melakukan pembersihan mendalam pada sitoplasma. Ini adalah pengamatan pertama terhadap strategi unik oosit untuk membersihkan agregat protein.
"Oosit harus memberikan seluruh sitoplasmanya kepada embrio saat pembuahan, sehingga tidak dapat membiarkan limbah menumpuk dan menimbulkan risiko eksistensial bagi fungsinya. ELVA bertindak seperti jaringan pembuangan limbah atau tim pembersih yang canggih, berpatroli di sitoplasma agar tidak ada agregat yang mengambang bebas. ELVA mengurung agregat hingga oosit siap membuang semuanya sekaligus. Ini adalah strategi yang efektif dan hemat energi," jelas Dr. Gabriele Zaffagnini.
Agregat Protein Mungkin Menyebabkan Infertilitas
Kesuburan menurun seiring bertambahnya usia, dan kualitas oosit yang buruk merupakan penyebab utama infertilitas perempuan. Angka infertilitas juga meningkat secara global, sebagian karena penundaan memiliki anak. Memahami bagaimana oosit tetap sehat dan mengapa strategi ini gagal seiring usia sangat penting untuk memahami infertilitas yang belum dapat dijelaskan dan mengembangkan terapi baru.
Temuan ini menunjukkan bahwa agregat protein dapat mengganggu kualitas sel telur dan embrio. Pemblokiran eksperimental terhadap ELVA agar tidak menguraikan agregat protein selama pematangan oosit menghasilkan sel telur yang cacat. Ketika peneliti melakukan intervensi untuk "memaksa" embrio mewarisi protein teragregasi, 3/5 (60%) gagal menyelesaikan perkembangan awal.
Dr. Böke menyimpulkan: "Secara historis, banyak penelitian berfokus pada satu aspek kecil dari penurunan kualitas oosit: meiosis dan aneuploidi. Namun, tinjauan terbaru atas 11,000 transfer embrio menunjukkan bahwa faktor lain yang belum diketahui terutama mendorong penurunan kesuburan perempuan terkait usia. Penelitian kami membuka arah menarik untuk mengeksplorasi apakah degradasi protein dan pengaturannya dalam oosit dapat menjelaskan penurunan kesehatan embrio terkait usia."
Neuron adalah jenis sel lain yang berumur panjang dan tidak membelah yang harus mengelola agregat protein. Penumpukan zat berbahaya ini terkait dengan beberapa penyakit neurodegeneratif, termasuk penyakit Alzheimer. Apakah struktur mirip ELVA juga ada pada neuron dan jenis sel lainnya? Studi ini membuka jalan penelitian di luar reproduksi.
Sumber cerita:
Dikumpulkan secara daring
Diterbitkan 2024-08-08
Artikel ini disusun dengan bantuan AI dan ditinjau oleh tim editorial sebelum diterbitkan.
Berita | Studi Mengungkap Mekanisme Baru di Balik Daya Tahan Oosit
Berita | Studi Mengungkap Mekanisme Baru di Balik Daya Tahan Oosit
Oosit adalah sel telur imatur yang berkembang sebelum lahir pada hampir semua mamalia betina. Generasi mendatang bergantung pada cadangan terbatas ini untuk bertahan tanpa kerusakan selama bertahun-tahun. Pada tikus, hal ini dapat berlangsung hingga 18 bulan dan pada manusia hampir setengah abad—rata-rata waktu dari kelahiran hingga menopause. Cara sel-sel ini mencapai daya tahan tersebut telah lama tidak diketahui.
Peneliti di Centre for Genomic Regulation (CRG) di Barcelona menemukan mekanisme baru yang menjelaskan bagaimana oosit tetap utuh selama beberapa dekade meski mengalami keausan dan kerusakan yang akan melumpuhkan jenis sel lain. Dipublikasikan hari ini di Cell, temuan ini membuka batas baru dalam penelitian infertilitas yang belum dapat dijelaskan.
Para peneliti meneliti agregat protein—kumpulan protein yang salah lipat atau rusak. Jika tidak terkendali, zat berbahaya ini menumpuk di sitoplasma dan menjadi sangat toksik. Agregat protein diketahui menumpuk di neuron dan terkait dengan beberapa penyakit neurodegeneratif. Sel biasanya mengatasinya dengan menguraikannya menggunakan enzim khusus. Sel juga dapat membelah menjadi dua sel baru, memusatkan agregat pada satu sel dan menyelamatkan sel lainnya.
Oosit berbeda. Usia panjangnya berarti oosit tidak dapat menyebarkan bahan toksik melalui pembelahan sel. Penguraian agregat protein secara terus-menerus tidak memungkinkan karena memerlukan energi besar yang mungkin tidak tersedia. Oosit juga harus menyumbangkan seluruh sitoplasmanya kepada embrio setelah bergabung dengan sperma, sehingga cenderung mengurangi aktivitas metabolik. Hal ini mencegah produk samping yang dapat merusak DNA maternal dan memengaruhi keberhasilan reproduksi di masa depan, tetapi membuat oosit sangat rentan terhadap protein yang salah lipat atau rusak.
Dr. Elvan Böke, kepala kelompok Biologi Oosit dan Dormansi Seluler CRG, menjelaskan: "Dibandingkan ribuan makalah mengenai agregasi protein pada neuron, hampir tidak ada penelitian tentang bagaimana oosit mamalia mengatasinya, meskipun keduanya menghadapi masalah yang sama berupa usia panjang dan tidak membelah."
"Kami ingin meneliti bagaimana oosit menangani protein yang salah lipat atau rusak ini," tambah Dr. Böke.
"Tim Pembersih" yang Berpatroli
Tim Dr. Böke, yang dipimpin Dr. Gabriele Zaffagnini, mengumpulkan ribuan oosit imatur, sel telur matang, dan embrio awal dari tikus dewasa. Dengan pewarna khusus dan pencitraan sel hidup, mereka mengamati agregat protein secara langsung. Mereka juga menggunakan mikroskop elektron untuk memeriksa detail berskala nano di dalam sel. Pekerjaan ini memakan waktu lima setengah tahun.
Para peneliti menemukan struktur khusus pada oosit yang mereka namai EndoLysosomal Vesicular Assemblies (ELVA). Sekitar 50 per oosit bergerak melalui sitoplasma, menangkap dan mengurung agregat protein agar tetap tidak berbahaya. Para peneliti menyebut ELVA sebagai "superorganel" karena merupakan jaringan banyak komponen seluler berbeda yang bekerja sebagai satu unit.
Studi ini mengidentifikasi titik kritis selama pematangan oosit, ketika oosit menjadi sel telur matang yang siap untuk ovulasi dan kemungkinan pembuahan. ELVA bergerak ke permukaan sel dan menguraikan agregat protein, sehingga secara efektif melakukan pembersihan mendalam pada sitoplasma. Ini adalah pengamatan pertama terhadap strategi unik oosit untuk membersihkan agregat protein.
"Oosit harus memberikan seluruh sitoplasmanya kepada embrio saat pembuahan, sehingga tidak dapat membiarkan limbah menumpuk dan menimbulkan risiko eksistensial bagi fungsinya. ELVA bertindak seperti jaringan pembuangan limbah atau tim pembersih yang canggih, berpatroli di sitoplasma agar tidak ada agregat yang mengambang bebas. ELVA mengurung agregat hingga oosit siap membuang semuanya sekaligus. Ini adalah strategi yang efektif dan hemat energi," jelas Dr. Gabriele Zaffagnini.
Agregat Protein Mungkin Menyebabkan Infertilitas
Kesuburan menurun seiring bertambahnya usia, dan kualitas oosit yang buruk merupakan penyebab utama infertilitas perempuan. Angka infertilitas juga meningkat secara global, sebagian karena penundaan memiliki anak. Memahami bagaimana oosit tetap sehat dan mengapa strategi ini gagal seiring usia sangat penting untuk memahami infertilitas yang belum dapat dijelaskan dan mengembangkan terapi baru.
Temuan ini menunjukkan bahwa agregat protein dapat mengganggu kualitas sel telur dan embrio. Pemblokiran eksperimental terhadap ELVA agar tidak menguraikan agregat protein selama pematangan oosit menghasilkan sel telur yang cacat. Ketika peneliti melakukan intervensi untuk "memaksa" embrio mewarisi protein teragregasi, 3/5 (60%) gagal menyelesaikan perkembangan awal.
Dr. Böke menyimpulkan: "Secara historis, banyak penelitian berfokus pada satu aspek kecil dari penurunan kualitas oosit: meiosis dan aneuploidi. Namun, tinjauan terbaru atas 11,000 transfer embrio menunjukkan bahwa faktor lain yang belum diketahui terutama mendorong penurunan kesuburan perempuan terkait usia. Penelitian kami membuka arah menarik untuk mengeksplorasi apakah degradasi protein dan pengaturannya dalam oosit dapat menjelaskan penurunan kesehatan embrio terkait usia."
Neuron adalah jenis sel lain yang berumur panjang dan tidak membelah yang harus mengelola agregat protein. Penumpukan zat berbahaya ini terkait dengan beberapa penyakit neurodegeneratif, termasuk penyakit Alzheimer. Apakah struktur mirip ELVA juga ada pada neuron dan jenis sel lainnya? Studi ini membuka jalan penelitian di luar reproduksi.
Sumber cerita:
Dikumpulkan secara daring