Sebagian orang mungkin tidak asing dengan origami, yaitu melipat kertas menjadi berbagai bentuk. Namun, tahukah Anda bahwa protein dalam tubuh manusia juga mengalami proses pelipatan kompleks yang penting bagi struktur dan fungsinya?
Dalam sebuah studi baru, para peneliti dari Universitas Northwestern di Amerika Serikat dan Institut Ilmu Industri di Universitas Tokyo di Jepang telah mengungkap hal baru tentang stabilitas pelipatan protein - kecenderungan protein untuk mempertahankan bentuk lipatannya - di mana stabilitas pelipatan protein merupakan faktor utama dalam penyakit seperti kanker, penyakit Alzheimer, dan fibrosis kistik. Mereka mengembangkan metode baru dengan hasil tinggi, proteolisis tampilan cDNA, untuk menilai stabilitas pelipatan hampir satu juta protein dalam satu percobaan. Hasil penelitian tersebut dipublikasikan secara daring pada 19 Juli 2023, di jurnal Nature dengan judul "Analisis eksperimental skala besar stabilitas pelipatan protein dalam biologi dan desain".
Protein awalnya dibuat dari satu rantai asam amino, yang kemudian terlipat menjadi bentuk tiga dimensi. Kegagalan melipat atau mempertahankan struktur tiga dimensi ini dengan benar dapat mengganggu fungsi protein dan menyebabkan penyakit.
Oleh karena itu, memahami bagaimana stabilitas pelipatan protein dipertahankan akan memberikan ide-ide baru untuk mempelajari penyakit yang melibatkan protein yang salah lipat. Akan tetapi, sebelumnya sulit untuk menilai stabilitas pelipatan protein secara efisien dan dalam skala besar. Oleh karena itu, para penulis ini berupaya mengembangkan platform untuk menilai stabilitas pelipatan protein dengan cara yang dapat direproduksi dan berthroughput tinggi.
Kotaro Tsuboyama, penulis pertama makalah tersebut, mengatakan, "Kami memulai dengan teknik yang menempelkan protein ke DNA-nya sendiri. Kami menghasilkan sejumlah besar kompleks protein-DNA ini menggunakan pustaka DNA dan mengolahnya dengan enzim yang menghancurkan protein yang tidak terlipat. Protein utuh yang mampu mempertahankan struktur terlipatnya selama pengolahan enzim selanjutnya diidentifikasi melalui pengurutan DNA."
Gambar dari Alam, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06328-6
Pendekatan ini memungkinkan para penulis ini untuk menilai stabilitas hingga 900.000 urutan protein dalam satu tabung reaksi. Untuk menyelidiki bagaimana elemen urutan individual dalam urutan protein memengaruhi stabilitas pelipatan, mereka menggunakan pendekatan ini untuk menganalisis berbagai domain struktural protein yang dirancang secara alami dan buatan.
Gabriel J. Rocklin dari Universitas Northwestern, penulis korespondensi makalah tersebut, mengatakan, "Kami mampu mengidentifikasi sejumlah faktor yang berkontribusi terhadap stabilitas protein. Kami juga menggunakan pendekatan kami untuk menganalisis efek mutasi tertentu dalam urutan protein dan mengidentifikasi faktor penentu stabilitas dalam protein yang dirancang secara artifisial, sehingga memberikan wawasan baru yang akan membantu memajukan metode desain protein di masa mendatang."
Padahal metode sebelumnya untuk menilai stabilitas protein terbatas pada evaluasi urutan protein individual, demonstrasi cDNA hidrolisis protein ini memungkinkan banyak protein dievaluasi dalam satu percobaan, sehingga memberikan informasi yang belum pernah ada sebelumnya tentang stabilitas protein. Pendekatan ini dapat memajukan pengembangan model prediktif baru pelipatan protein, sehingga meningkatkan pemahaman kita tentang penyakit yang melibatkan kesalahan pelipatan protein.
