Foto mata lalat dengan berbagai warna mulai dari normal (kiri, merah) hingga abnormal (merah terang, tengah, mutasi pada gen cinnabar), dan putih, kanan (mutasi pada gen putih). Warna mata yang tidak normal muncul akibat mutasi pada gen yang mengatur pembentukan pigmen dan jalur metabolisme tertentu. Kredit: Hebbar et al, PLOS Genetics, 2023 / MPI-CBG
Jalur metabolisme terdiri dari serangkaian reaksi biokimia dalam sel yang mengubah komponen awal menjadi produk lain. Ada bukti yang berkembang bahwa jalur metabolisme ditambah dengan faktor stres eksternal mempengaruhi kesehatan sel dan jaringan. Banyak penyakit manusia, termasuk penyakit retina atau neurodegeneratif, berhubungan dengan ketidakseimbangan jalur metabolisme.
Elisabeth Knust memimpin tim peneliti dari Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG) di Dresden, Jerman, yang menjelaskan peran penting salah satu jalur metabolisme dalam menjaga kesehatan retina dalam kondisi stres. Mereka mempelajari gen Drosophila klasik cinnabar, cardinal, white, dan scarlet, yang awalnya dicirikan beberapa dekade lalu dan dinamai karena perannya dalam pigmentasi warna mata, khususnya pembentukan pigmen coklat pada mata lalat.
Gen ini menyandikan komponen jalur kynurenine, yang aktivitasnya mengubah triptofan asam amino dengan berbagai langkah menjadi produk lain. Dalam penelitian ini, penulis menyoroti fungsi jalur metabolisme ini dalam kesehatan retina, terlepas dari perannya dalam pembentukan pigmen.
Jalur Kynurenine adalah jalur metabolisme evolusioner yang dilestarikan yang mengatur berbagai proses biologis. Gangguannya dapat mengakibatkan penumpukan biomolekul atau metabolit yang beracun atau protektif, yang masing-masing dapat memperburuk atau meningkatkan kesehatan otak, termasuk retina. Pengetahuan tentang jalur metabolisme penting ini baru-baru ini diperluas oleh tim peneliti yang dipimpin oleh Knust, Direktur Emerita di MPI-CBG, dalam publikasi mereka di jurnal PLOS Genetics.
Menyadari konservasi luar biasa dari jalur metabolisme ini dan gen yang mengaturnya, mereka menggunakan lalat sebagai sistem model untuk mengungkap peran metabolit individu dalam kesehatan retina. Para peneliti melihat empat gen — cinnabar, cardinal, white, dan scarlet — yang dinamai berdasarkan warna mata abnormal setelah kehilangannya pada lalat. “Karena jalur Kynurenine dilestarikan dari lalat ke manusia, kami bertanya apakah gen ini mengatur kesehatan retina terlepas dari perannya dalam pembentukan pigmen,” kata Sarita Hebbar, salah satu penulis utama studi tersebut.
Untuk mengetahuinya, para ilmuwan menggunakan kombinasi genetika, perubahan pola makan, dan analisis biokimia metabolit untuk mempelajari berbagai mutasi lalat buah, Drosophila melanogaster. Sofia Traikov, rekan penulis, mengembangkan metode untuk analisis biokimia dari metabolit jalur Kynurenine. Ini memungkinkan para peneliti untuk menghubungkan tingkat metabolit yang berbeda dengan kondisi kesehatan retina. Mereka menemukan bahwa satu metabolit, 3-hydroxykynurenine (3OH-K), merusak retina. Lebih penting lagi, mereka dapat menunjukkan bahwa tingkat degenerasi dipengaruhi oleh keseimbangan antara racun 3OH-K dan metabolit pelindung, seperti Asam Kynurenic (KYNA), dan bukan hanya jumlah absolutnya.
Sarita menambahkan, “Kami juga memberi makan dua metabolit ini ke lalat normal (non-mutan) dan menemukan bahwa 3OH-K meningkatkan kerusakan retina akibat stres, sedangkan KYNA melindungi retina dari kerusakan terkait stres.” Artinya, kesehatan retina pada kondisi tertentu dapat ditingkatkan dengan mengubah rasio metabolit dari jalur Kynurenine.
Selain itu, dengan menargetkan empat gen ini dan empat langkah berbeda dalam jalur, para peneliti dapat menunjukkan bahwa tidak hanya akumulasi 3OH-K seperti itu, tetapi juga lokasinya di dalam sel dan ketersediaannya dalam reaksi lebih lanjut, adalah penting untuk kesehatan retina.
“Pekerjaan ini menunjukkan bahwa jalur Kynurenine penting tidak hanya dalam pembentukan pigmen tetapi tingkat metabolit individu memenuhi peran penting dalam menjaga kesehatan retina,” kata Knust. “Di masa depan, rasio berbagai metabolit dan tempat spesifik akumulasi dan aktivitasnya harus diperhitungkan dalam strategi terapeutik untuk penyakit dengan gangguan fungsi jalur Kynurenine, yang diamati dalam berbagai kondisi neurodegeneratif.”
Informasi lebih lanjut: Modulasi jalur Kynurenine atau sequestering toxic 3-hydroxykynurenine melindungi retina dari kerusakan akibat cahaya di Drosophila, PLOS Genetics (2023).
Disediakan oleh Masyarakat Max Planck
Kutipan: Studi menemukan gen warna mata sangat penting untuk kesehatan retina (2023, 23 Maret) diambil 23 Maret 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-03-eye-genes-critical-retinal-health.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.