TechSemut Malaysia

HADIAH NOBEL PERUBATAN 2017: Ritma Sirkadian

HADIAH NOBEL PERUBATAN 2017: Ritma Sirkadian

HADIAH NOBEL PERUBATAN 2017: Ritma Sirkadian
Oktober 13
02:32 2017

Tahun ini Hadiah Nobel bagi Perubatan telah dianugerahkan buat Michael W. Young, Michael Rosbash dan Jeffrey Hall yang menemukan mekanisma molekular yang mengawal ritma sirkadian (circadian rhythm).

APAKAH YANG DIMAKSUDKAN DENGAN RITMA SIRKADIAN? MENGAPA IA PENTING?

Pernahkah anda bermusafir merentas benua yang mempunyai sela perbezaan masa yang besar dengan tempat asal anda? Tubuh kebiasaannya masih mengekalkan ‘jadual’ tidur dan makan seperti hari-hari di tempat asal; beberapa hari sejurus tiba sebelum menyesuaikan diri dengan masa tempatan.

Contohnya jika bermusafir ke London, mungkin kita akan mengalami ‘jet lag’, terasa sangat mengantuk pada pukul 6 petang. Ini kerana perbezaan masa 8 jam London-Malaysia menyebabkan pukul 4 petang di London itu kebiasaannya adalah waktu kita tidur lena di Malaysia.

Bagaimanakah tubuh kita mengekalkan kebiasaan ini?

Sebenarnya tubuh kita mempunyai jam biologi yang menetapkan ritma temporal tubuh dalam sela masa 24 jam setiap hari. Ia digelar ritma sirkadian. Bukan hanya ritma tidur-makan yang mungkin dapat kita ‘adjust’ secara manual, tubuh kita juga seolah-olah ada jadual yang tetap untuk merembeskan hormon (seperti melatonin waktu malam), enzim dan neuropemancar, kawalan protein-protein yang sepatutnya dihasilkan waktu siang, mineral dan pelbagai aktiviti biologi yang berbeza antara malam dan siang.

Kita tidak pernah perlu berfikir tentangnya pun. Segalanya berlaku automatik!

Walaupun ritma sirkadian bersifat endogenus (built-in), ia boleh diubah atau dilaraskan (entrained) oleh keadaan persekitaran dan aruhan luar seperti cahaya, suhu dan kitaran redoks.

PENEMUAN GEN-GEN YANG MENGAWAL RITMA SIRKADIAN

Ritma sirkadian dijelaskan melalui pencerapan terhadap kitar hidup dan tabiat lalat buah Drosophila melanogaster.

Michael Rosbash dan kumpulan saintisnya membuat penemuan bahawa Drosophila menunjukkan salinan mRNA gen per (period) yang menjadi templat bagi protein PER mempunyai kitaran tetap menaik dan menurun dalam 24 jam. Drosophila yang mengalami mutasi pada gen per mula menunjukkan ritma sirkadian yang tidak menentu dan tidak menunjukkan kitaran pengekspresan gen per yang tetap.

Michael Young juga menunjukkan pemerhatian yang sama pada gen tim (timeless) Drosophila.

Jeffrey Hall dan Rosbash kemudiannya menemukan fungsi protein CYCLE (CYC) dan CLOCK (CLK) (yang ditemui oleh Joseph Takahashi) dalam regulasi kitaran PER/TIM.

Bagaimana semua ini berfungsi meregulasi ritma sirkadian?

Kita boleh kelaskan gen-gen yang diaktifkan apabila Drosophila mengesan cahaya (siang) kepada dua kelompok:

  • Gen efektor – protein yang terhasil dari gen-gen ini menjalankan pelbagai aktiviti biologi yang berlaku pada siang hari seperti makan, persenyawaan, penetasan telur
  • Gen penentu masa – protein yang terhasil dari gen-gen ini mengawal ritma sirkadian: per dan tim

Pengaktifan promoter kesemua gen-gen ini untuk menghasilkan protein dikawal oleh protein faktor transkripsi (transcription factors): CLK dan CYC

MEKANISMA MOLEKULAR YANG MENGAWAL RITMA SIRKADIAN

Apabila Drosophila mengesan cahaya siang, protein-protein CLK dan CYC dalam bentuk dimer (CLK/CYC) akan menambat pada promoter gen-gen efektor dan gen bagi PER dan TIM untuk menghasilkan protein-protein yang tersebut.

Protein-protein PER dan TIM dihasilkan di sitoplasma sel dan bersama membentuk protein dimer PER/TIM. Apabila kepekatan PER/TIM menjadi sangat tinggi di penghujung siang, protein dimer ini akan terurai dan PER akan diangkut kedalam nukleus sel.

Di nukleus, PER akan menambat pada protein dimer CLK/CYC dan menyebabkan dimer ini meninggalkan promoter gen-gen efektor dan gen-gen bagi PER dan TIM. Apabila tiada lagi CLK/CYC pada promoter, penghasilan protein yang dikodkan oleh gen-gen tersebut akan terhenti.

Penghasilan PER dan TIM yang dihentikan menyebabkan kepekatan PER dan TIM menurun masa demi masa. Apabila penurunan ini mencapai kepekatan terendah, penghasilannya akan diaktifkan semula dan bermulalah kitar PER/TIM, CYC/CLK yang baru. Kitar ini mengambil masa sekitar 24 jam.

Kitar ini juga (seperti disebutkan di atas) boleh diaktifkan oleh cahaya.

Ritma sirkadian yang dikawal oleh PER/TIM ini juga berlaku pada mamalia termasuk manusia. Namun, terdapat lebih banyak protein dan pegubahsuaian yag lebih kompleks berlaku sepanjang kitaran yang mengawal ritma sirkadian.

Begitulah indahnya aturan kehidupan setiap makhluk. Tidak perlu kita fikirkan pun untuk tidur dan berehat, tubuh kita telah dijadikan dan deprogram mempunyai jadual untuk tidur dan berehat. Juga untuk bangun dan bekerja waktu siang, telah terjadual dalam ‘agenda’ tubuh secara automatik.

“… DIA lah yang menjadikan malam bagi mu untuk beristirehat padanya dan (menjadikan) siang terang benderang(supaya kamu mencari kurnia Allah). Sesungguhnya pada yang demikian itu terdapat tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi orang-orang yang mendengar’ (Yunus:67)

RUJUKAN

“The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2017”. www.nobelprize.org. Retrieved 2017-10-06

Gadaleta, Mariana C.; González-Medina, Alberto; Noguchi, Eishi (2016). “Timeless protection of telomeres”. Current Genetics. 62 (4): 725–730. ISSN 0172-8083. PMC 5056121 Freely accessible. PMID 27068713. doi:10.1007/s00294-016-0599-x

Hardin PE. (2000) “From biological clock to biological rhythms”. Genome Biology. 1 (4): 1023.1–1023.5. PMC 138871 Freely accessible. PMID 11178250. doi:10.1186/gb-2000-1-4-reviews1023

Hardin PE, Hall JC, Rosbash M (February 1990). “Feedback of the Drosophila period gene product on circadian cycling of its messenger RNA levels”. Nature. 343 (6258): 536–40. doi:10.1038/343536a0

Rutila JE, Suri V, Le M, So WV, Rosbash M, Hall JC (1998). “CYCLE is a second bHLH-PAS clock protein essential for circadian rhythmicity and transcription of Drosophila period and timeless”. Cell. 93 (5): 805–14.

Sehgal A, Price JL, Man B, Young MW (1994). “Loss of circadian behavioral rhythms and per RNA oscillations in the Drosophila mutant timeless”. Science. 263 (5153): 1603–1606.

sumber : rootofscience.com

Related Articles

0 Comments

No Comments Yet!

There are no comments at the moment, do you want to add one?

Write a comment

Write a Comment

Your email address will not be published.
Required fields are marked *

CAPTCHA

*

Facebook Auto Publish Powered By : XYZScripts.com