Metodologi baru dengan cepat mengungkapkan fluks metabolik dalam sel

Anonim

Meskipun foto-foto stasiun bawah tanah di Barcelona akan mengungkapkan jumlah orang yang menunggu, ketika jam sibuk berlangsung, dan menawarkan petunjuk tentang mengapa beberapa stasiun lebih sibuk daripada yang lain, mereka tidak dapat mengungkapkan apakah sesuatu telah terjadi antara dua stasiun yang telah menyebabkan gangguan. Ahli biologi yang mempelajari sel menghadapi masalah serupa.

Metabolisme sel seperti jaringan bawah tanah di mana struktur kimia dari metabolit pergi dari satu stasiun ke stasiun lainnya melalui transformasi biokimia. Hingga saat ini, telah dimungkinkan untuk menentukan jumlah metabolit dalam sel, jaringan atau organisme, tetapi mempelajari fluks mereka secara teknis jauh lebih kompleks dan memakan waktu. Sekarang, bagaimanapun, sekelompok peneliti dari URV, CIBERDEM dan IRB Barcelona telah mengembangkan alat baru yang memungkinkan hal ini.

Melalui teknik nuklir magnetic resonance (NMR), diperlukan waktu beberapa jam untuk mengukur setiap sampel, dan data sulit diinterpretasikan. Pendekatan baru hanya membutuhkan 10 menit per sampel dan memperoleh lebih banyak metabolit. Selain itu, hasilnya jauh lebih mudah untuk ditafsirkan, karena, lalu lintas metabolik dapat ditentukan jauh lebih mudah dan efektif.

Ini adalah metodologi berdasarkan NMR yang mengukur atom hidrogen (proton) untuk secara tidak langsung menentukan jumlah atom karbon yang ditandai dalam struktur kimia dari metabolit. Percobaannya adalah sebagai berikut: Nutrisi yang dikonsumsi sel ditandai dengan isotop stabil. Isotop stabil seperti karbon 13 tidak bersifat radioaktif dan tidak mewakili bahaya terhadap organisme atau orang yang menangani sampel. Proton diukur oleh NMR jauh lebih cepat dan sensitif daripada karbon, sehingga memungkinkan untuk mempelajari fluks dan dinamika transformasi nutrisi ini di dalam sel. Sejauh ini, kemanjuran teknik baru ini telah divalidasi menggunakan sel kanker manusia, tetapi secara langsung berlaku untuk setiap model biologis.

Memahami alasan untuk beberapa penyakit

Diabetes, misalnya, adalah sindrom metabolik di mana proses dimulai jauh sebelum kadar glukosa dalam darah meningkat, karena tubuh menggunakan berbagai mekanisme untuk memastikan bahwa konsentrasi nutrisi ini tetap stabil. Dan kadar glukosa yang tinggi hanya terlihat dalam darah ketika penyakit berada pada stadium lanjut. Studi baru menjelaskan teknik mempelajari mekanisme yang menyebabkan beberapa jaringan dalam organisme (misalnya, hati atau sel pankreas) tidak dapat mengatur kadar glukosa atau menjadi tidak sensitif terhadapnya. Studi tentang fluks metabolik membantu para peneliti untuk memahami alasan mengapa penyakit berkembang dan mekanisme yang melakukannya. Karenanya, itu juga membantu dalam proses diagnosis. Singkatnya, metodologi baru menawarkan potensi besar untuk berlatih dokter dan ahli biologi molekuler untuk memperoleh pemahaman yang lebih besar tentang penyakit tertentu. Teknik baru, tidak seperti teknik tradisional lainnya, tidak menggunakan radioaktivitas untuk mempelajari metabolisme.

Artikel yang telah diterbitkan dalam jurnal ilmiah Angewandte Chemie, menunjukkan hasil dari penelitian ini pada sel kanker, tetapi para peneliti yakin bahwa glukosa, asam amino dan lemak yang ditandai dengan isotop stabil dapat dipelajari di sel lain dan bahkan hewan. Fakta bahwa mereka tidak radioaktif membuat mereka lebih mudah untuk bekerja karena tidak perlu untuk kondisi laboratorium khusus.

menu
menu