P OP RISET
RABU, 5 OKTOBER 2011
di Laboratorium Salk’s Regulatory Biology, yang memimpin penelitian bersama Luciano DiTacchio, peneliti pascadoktoral. “Kita kira-kira tahu mekanisme seperti apa yang memerintah tubuh untuk istirahat di malam hari, tapi tidak tahu apa yang mengaktifkan kita lagi di pagi hari. Dengan penemuan ini, kita dapat menjelajahi lebih dalam bagaimana jam biologis kita mengalami kegagalan saat kita semakin tua dan mulai menderita penyakit kronis.”
DOK/SXC.HU
ISTIRAHAT: Peneliti di Amerika Serikat telah mengidentifikasi gen yang membuat tubuh setiap pagi dapat memulai irama biologisnya dari kondisi istirahat.
Gen Pembangkit Biologis di Pagi Hari
Penemuan cara kerja gen ini membantu menyingkap penyakit gangguan tidur dan beberapa penyakit kronis. Ke depan, temuan ini bisa menggiring pada terapi baru untuk mengatasi penyakit tersebut. DIAN PALUPI
P
ERNAH bertanyatanya kenapa kita bisa bangun pagi bahkan terkadang tanpa bantuan alarm jam yang berisik? Para peneliti di Salk Institute for Biological Studies, California, Amerika Serikat, telah mengidentifikasi komponen baru dari jam biologis manusia, yakni gen yang membuat tubuh dapat memulai irama biologisnya dari kondisi istirahat, setiap pagi. Jam biologis meningkatkan
metabolisme tubuh setiap pagi hari dan menginisiasi fungsifungsi fisiologis yang memerintah tubuh untuk bangkit. Penemuan gen baru ini dan mekanismenya dapat membantu menjelaskan dasar-dasar genetik penyakit gangguan tidur, penuaan, dan penyakit kronis, seperti kanker dan diabetes, sehingga kelak dapat menggiring kepada terapi baru untuk penyakit-penyakit tersebut. “Tubuh pada dasarnya adalah sebuah koleksi jam,” kata Satchidananda Panda, profesor
Mekanisme Penemuan ini mengisi missing link dalam mekanisme molekuler yang mengontrol siklus bangun tidur kita seharihari. Pemain sentral jam biologis kita adalah protein yang disebut ‘periode’ (per). Jumlah per dalam setiap sel kita naik dan turun setiap 24 jam. Sel-sel tubuh menggunakan tingkat per sebagai indikator waktu dalam sehari dan memerintahkan tubuh kita ketika tidur atau terjaga. Dua gen bernama clock dan Bmal1 juga berfungsi sebagai driver utama untuk meningkatkan per. Per meningkat selama siang hari, lalu mencapai puncaknya sekitar sore hari, dan mengurangi kadarnya sendiri pada malam hari. Jatuhnya kadar per di malam hari menyebabkan sistem biologis kita melambat, tekanan darah menurun, detak jantung melambat, dan proses mental kita menurun. Setiap pagi, per akan meningkat lagi. Namun apa yang membuat clock dan Bmal1 dapat meningkatkan per lagi setiap pagi itu masih misteri. Tim riset lalu mengidentifikasi sejenis enzim yang dinamakan Jarid1a. Fungsinya sebagai terompet pemanggil molekuler pada sel dan organ supaya kembali bekerja setiap pagi. Dengan mempelajari mekanisme genetik yang mendasari ritme sirkadian (siklus 24 jam) dalam sel manusia, tikus, dan lalat buah, para peneliti menemukan bahwa Jarid1a diperlukan dalam siklus normal tubuh, baik pada tingkat sel maupun dalam perilaku sehari-hari suatu organisme. Panda beserta koleganya lalu menggali lebih dalam cara kerja molekul jam tubuh. Ternyata, setiap pagi, Jarid1a mengaktifkan kembali clock dan Bmal1 dengan cara melawan aksi pro-
21
tein yang bernama Hdac1. Tim menduga, per memerintahkan Hdac1 untuk menghentikan produksinya sendiri di malam hari. “Jarid1a memberi tahu itu untuk mengurangi tingkat produksi sehingga clock dan Bmal1 aktif kembali setiap pagi,” jelas Panda. Sekarang para ilmuwan paham mengapa kita otomatis bangun setiap hari dan dapat mengeksplorasi peran Jarid1a dalam gangguan tidur dan penyakit kronis sehingga memungkinkan untuk menggunakannya sebagai target untuk obat baru. Penyakit Berkaitan dengan usia, jam biologis akan menurun. Hal itu sering menyebabkan orang tua menderita kesulitan tidur. Ada juga bukti kuat bahwa pekerja sif seperti perawat dan petugas di ruang gawat darurat yang bekerja dengan sif panjang membuat waktu tidur dan terjaga mereka keluar dari siklus normal 24 jam. Ini membuat mereka berisiko lebih tinggi untuk penyakit tertentu. Jam biologis juga berperan dalam perkembangan penyakit, amat mungkin karena pengaruh siklus metabolisme tubuh. Siklus harian sel merupakan hal yang sangat penting untuk operasional normal mekanisme genetik yang mengontrol pertumbuhan dan pembelahan sel tumbuh, baik dalam perkembangan normal maupun dalam kanker. Mekanisme sel penyakit kronis lainnya seperti diabetes juga terkait dengan siklus metabolisme yang dikontrol jam biologis. Misalnya konversi gula menjadi lemak yang biasanya terjadi hanya pada waktu-waktu tertentu dalam sehari, sering berlangsung sepanjang hari dalam tubuh penderita diabetes. Itu menunjukkan jam tubuh telah kehilangan kendali. “Menjadi sehat dan awet muda datang dari kebiasaan tidur malam yang baik,” kata Panda. “Sekarang kita telah berhasil mengidentifikasi Jarid1a dalam mengaktifkan siklus harian kita. Kita memiliki cara baru untuk mengeksplorasi mengapa ritme sirkadian pada beberapa orang tampak salah dan mungkin menemukan cara baru untuk membantu mereka,” ucapnya. (Sciencedaily/M-3) dipi@mediaindonesia.com