Ekspresi gen dalam apicoplast, sebuah organel dalam parasit malaria Plasmodium falciparum, diatur oleh melatonin (hormon pensinyalan sirkadian) dalam darah inang, dan isyarat parasit intrinsik, melalui faktor yang disebut ApSigma, seperti yang diidentifikasi oleh penelitian terbaru yang dibantu oleh Tokyo Tech’s Inisiatif Hub Penelitian Dunia. Sistem regulasi yang disorot dalam penelitian ini mungkin menjadi target pengobatan malaria di masa depan.
Malaria adalah salah satu risiko kesehatan masyarakat terbesar, dengan sekitar 240 juta orang dari seluruh dunia tertular setiap tahun. Namun, penyakit yang mengancam jiwa ini tidak menular. Penyakit ini ditularkan melalui gigitan nyamuk Anopheles betina yang terinfeksi parasit malaria, Plasmodium falciparum. Parasit ini masuk ke dalam tubuh manusia melalui gigitan nyamuk dan menyebabkan gejala seperti demam, pilek, kelelahan, dan sakit kepala yang terjadi secara berkala. Periodisitas gejala dapat dikaitkan dengan sinkronisasi siklus hidup parasit dengan ritme sirkadian, yaitu jam biologis internal 24 jam dari orang yang terinfeksi atau inang.
P. falciparum mengandung apicoplast, organel seluler unik yang mengandung genomnya sendiri dan sangat penting untuk siklus hidup parasit. Meskipun penting, bagaimanapun, tidak banyak yang diketahui tentang mekanisme yang mengatur ekspresi gen dalam apikoplas dan peran potensial mereka dalam memodulasi periodisitas gejala malaria yang diamati, atau siklus hidup P. falciparum. Inilah mengapa baru-baru ini, tim ilmuwan yang dipimpin oleh Profesor Kan Tanaka, dari Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), melakukan proyek penelitian bersama untuk melihat lebih dekat mekanisme dasar yang memediasi ekspresi gen apicoplast. Karya yang diterbitkan dalam Proceedings of National Academy of Sciences of United States of America (PNAS), merupakan hasil kolaborasi dengan rekan penulis Profesor Kiyoshi Kita dari Universitas Nagasaki dan Profesor Antony N. Dodd, pemimpin kelompok di John Innes Center di Inggris-;juga seorang profesor tamu di Tokyo Tech-;difasilitasi oleh World Research Hub Initiative (WRHI) institut tersebut, sebuah proyek untuk kolaborasi interdisipliner dengan para peneliti terkemuka dari seluruh dunia.
“Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa subunit σ tanaman tertentu berpartisipasi dalam regulasi sirkadian ekspresi gen dalam plastid (yaitu, organel seperti apicoplast). Oleh karena itu, penelitian ini berhipotesis bahwa subunit σ yang dikodekan-nuklir dapat mengoordinasikan ekspresi gen apicoplast dengan kehidupan. siklus P. falciparum atau ritme sirkadian inangnya,” jelas Prof. Tanaka.
Tim membiakkan P. falciparum di laboratorium dan mempelajarinya menggunakan analisis filogenetik dan teknik mikroskopi imunofluoresensi. Akibatnya, mereka mengidentifikasi ApSigma, subunit RNA polimerase σ apicoplast yang dikodekan nuklir. Itu, bersama dengan subunit α, kemungkinan memediasi akumulasi transkrip apicoplast, yang periodisitasnya mirip dengan kontrol perkembangan parasit. Selain itu, transkripsi apicoplast dan ekspresi gen subunit apicoplast, apSig, meningkat dengan adanya melatonin, hormon pensinyalan sirkadian yang ada dalam darah inang.
Berdasarkan data yang dikumpulkan dari berbagai tes, para ilmuwan berpendapat bahwa ada sistem pengaturan evolusioner yang diawetkan di mana ritme sirkadian inang terintegrasi dengan isyarat intrinsik parasit. Bersama-sama, mereka mengoordinasikan transkripsi genom di apicoplast P. falciparum. Pekerjaan ini meletakkan dasar yang kuat untuk studi lebih lanjut di lapangan yang bertujuan untuk menjelaskan secara komprehensif mekanisme pengaturan siklus sel Plasmodium.
Sebagai penutup, Prof. Tanaka menyoroti implikasi masa depan dari penelitian ini. “Malaria membunuh ratusan ribu orang di seluruh dunia, setiap tahun. Studi ini mengidentifikasi sistem pengaturan yang mungkin menjadi target pengobatan malaria di masa depan.”
Profesor Dodd, menambahkan, “Sungguh menakjubkan bahwa proses yang kami identifikasi pada tumbuhan telah mengarah pada penemuan mekanisme yang setara dalam patogen yang penting secara global. Protein dan mekanisme baru yang teridentifikasi dapat menghadirkan target baru untuk pengembangan obat untuk pengobatan dan atau pencegahan penyakit malaria, baik pada manusia maupun hewan ternak.”
Profesor Kita menandatangani catatan positif. “Penelitian ini menunjukkan nilai kolaborasi internasional dan interdisipliner, serta kekuatan ilmu tanaman dan mikrobiologi untuk mendorong penemuan baru dan tidak biasa yang dapat memberikan manfaat global yang cukup besar,” katanya.
Inilah harapan untuk pengobatan malaria yang efisien!
Sumber:
Institut Teknologi Tokyo
Referensi jurnal:
DOI: 10.1073/pnas.2214765120