Dalam sebuah studi baru, para peneliti dari Fakultas Kedokteran Universitas Maryland dan lembaga penelitian lainnya telah menemukan untuk pertama kalinya bahwa protein mirip hemoglobin, yang dikenal sebagai sitoglobin, berperan penting dalam perkembangan jantung. Secara khusus, protein ini memengaruhi pola kiri-kanan yang benar pada jantung dan organ asimetris lainnya. Penemuan ini pada akhirnya dapat mengarah pada pengembangan intervensi terapeutik baru untuk mengubah proses yang menyebabkan cacat ini. Temuan tersebut dipublikasikan secara daring pada 14 Desember 2023, dalam jurnal Nature Communications dalam sebuah makalah berjudul "Sitoglobin mengatur motilitas silia dan lateralitas organ yang bergantung pada NO selama perkembangan."
Para penulis ini menggunakan penyuntingan gen CRISPR untuk melumpuhkan gen sitoglobulin pada ikan zebra. Kekurangan sitoglobulin menyebabkan embrio mengembangkan jantung yang menyerupai bayangan cermin, di mana pola jantung kiri-kanan terbalik. Pada manusia, sitoglobulin terlibat dalam produksi oksida nitrat, senyawa yang membantu mengatur aliran darah sehat ke organ-organ.
Dr. Mark T. Gladwin, salah satu penulis senior makalah dan dekan Fakultas Kedokteran Universitas Maryland, telah mempelajari efek oksida nitrat pada pembuluh darah selama lebih dari 20 tahun, termasuk penelitian baru ini.
"Sejak ditemukannya sitoglobulin dua dekade lalu, sitoglobulin ditemukan di hampir semua jaringan manusia, tetapi mekanisme yang melatarbelakangi fungsi protein ini sebagian besar belum diketahui," kata Dr. Gladwin. Kita tahu bahwa sitoglobulin dapat berperan dalam mengatur dan mempertahankan kadar oksida nitrat, tetapi temuan baru kami menunjukkan bahwa sitoglobulin secara positif mengatur produksi oksida nitrat untuk memastikan fungsi silia yang tepat, dan bahwa ketidakhadirannya menyebabkan kelainan besar yang bias terhadap organ."
Untuk melakukan studi baru ini, para penulis ini menyingkirkan gen sitoglobin pada ikan zebra, yang mengejutkan mereka, menyebabkan cacat besar pada struktur dan lokasi organ dalam embrio yang sedang berkembang. Misalnya, jantung terletak di sisi kanan ikan zebra, bukan di sisi kiri, dan jantung berputar ke kiri, bukan di sisi kanan.
Dr. Paola Corti, salah satu penulis korespondensi makalah tersebut dan asisten profesor biokimia dan biologi molekuler di Fakultas Kedokteran Universitas Maryland, mengatakan, "Kami menemukan bahwa sitoglobulin memainkan peran penting dalam struktur dan fungsi struktur mirip rambut kecil yang disebut silia, tempat silia menentukan asimetri organ dan perkembangan normal."
Fenotipe mutan Cygb2 menunjukkan cacat yang bergantung pada organ. Gambar dari Nature Communications, 2023, doi:10.1038/s41467-023-43544-0.
Ini adalah pertama kalinya sitoglobulin - atau jenis globulin apa pun seperti hemoglobin - ditemukan terlibat dalam perkembangan janin, dan ketidakhadirannya dapat dikaitkan dengan cacat lahir. Ini juga pertama kalinya sitoglobulin ditemukan terlibat dalam fungsi silia. Penemuan ini dapat membuka pintu bagi pengembangan obat untuk mengobati cacat lahir langka yang memengaruhi pergerakan silia.
Sekitar 1 dari 10,000 hingga 1 dari 30,000 orang terlahir dengan Dikinesia Silia Primer (PCD), kelainan langka yang memengaruhi silia yang dapat menyebabkan masalah pernapasan karena lendir yang mengental yang menyumbat saluran udara," kata Dr. Corti. Sindrom Kartagener), suatu bentuk PCD, diketahui menyebabkan cacat jantung pada ikan zebra, di mana jantung miring dan berputar ke kanan secara tidak normal. Tidak ada obat untuk penyakit ini, hanya operasi untuk memperbaiki cacat jantung dan perawatan untuk mengendalikan gejala."
Sementara gen tertentu diketahui menyebabkan sekitar 70 persen kasus PCD, sitoglobulin mungkin memainkan peran kunci dalam 30 persen kasus tanpa penyebab genetik yang diketahui.
Dr. Elizabeth Rochon, penulis pertama makalah dan asisten profesor kedokteran di Fakultas Kedokteran Universitas Maryland, mengatakan, "Kami menemukan fenotipe tersebut dan menghubungkannya dengan silia. Dengan adanya sitoglobulin, kami dapat melacak fungsi protein tersebut dan bagaimana protein tersebut mengarah pada fungsi silia dan perkembangan organ yang normal. Dengan tidak adanya sitoglobulin, kami mengamati cacat ini."
