Telomerase adalah enzim yang ditemukan oleh Elizabeth Blackburn dan Carol Greider pada tahun 1985, yang fungsinya adalah untuk menambahkan urutan DNA spesifik dan berulang ke ujung 3 ‘dari kromosom, di mana telomer ditemukan. Enzim ini adalah transkriptase terbalik, yang dalam strukturnya merupakan model RNA yang digunakannya untuk mensintesis DNA telomer dalam eukariota.
Studi terbaru menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk membalikkan proses penuaan seluler dengan secara artifisial meningkatkan jumlah telomerase dalam sel. Bahkan mungkin untuk membalikkan beberapa atrofi jaringan karena penuaan, menyebabkan sintesis telomerase. Namun demikian, perlu untuk mempertimbangkan konsekuensi tidak langsung dari perubahan gen mortalitas sel: dalam kasus kanker, sel kanker, tidak seperti sel somatik normal, tidak memasuki penuaan setelah sejumlah divisi yang ditentukan. Studi menunjukkan bahwa ketika aktivitas telomerase distimulasi dan gen penekan tumor (gen p16INK4a) tidak aktif, keabadian seluler dihasilkan, yang merupakan langkah penting dalam pembentukan tumor.
Banyak sel kanker berasal dari sel somatik, dan keberadaan telomerase telah terbukti pada 75-80% dari garis tumor. Ini bukan untuk mengatakan bahwa telomerase menginduksi kanker. Kathleen Collins dari University of Berkeley menemukan bahwa pasien yang terkena penyakit bawaan yang jarang, dyskeratosis bawaan, memiliki tingkat telomerase yang rendah secara abnormal. Namun, dalam banyak kasus, mereka meninggal karena kanker gastrointestinal. Meskipun keganjilan ini, diketahui bahwa agresivitas sel-sel tumor terkait dengan tingkat telomerase mereka dan bahwa tingkat tinggi enzim ini merupakan indikasi keganasan tumor.
FDA baru-baru ini mengesahkan dua studi klinis dengan telomerase. Salah satunya untuk mendapatkan diagnosis kanker serviks yang lebih baik dan yang lainnya untuk mengevaluasi obat melawan leukemia myeloid. Di Jepang, ini digunakan pada anak-anak dengan neuroblastoma 4S. Tampaknya anak-anak ini memiliki kanker metastasis, tetapi tumornya adalah negatif telomerase dan sekitar 80% mencapai remisi spontan begitu tumor telah dieliminasi secara pembedahan. Studi ini mengidentifikasi mereka yang telomerase – positif, sehingga mereka dapat diperlakukan secara lebih agresif. Bahkan, hari ini, garis penting penelitian kanker didasarkan pada telomerase sebagai target. Geron Corporation sedang mengembangkan obat kanker anti-telomerase ini, memperoleh hasil yang baik dalam sel kanker yang dikultur. Sel-sel yang dirawat mengurangi telomer dan mati setelah sekitar 25 divisi.
Sel tumor abadi dapat berguna untuk mengabadikan sel somatik melalui hibridisasi sel somatik. Ini dilakukan dengan menggabungkan sitoplasma sel tumor dan sel somatik dalam kultur. Teknik ini berlaku untuk berbagai tujuan, seperti menentukan alamat kromosom gen atau mendapatkan produk tertentu, seperti antibodi terhadap antigen tertentu.
Pengertian
Telomerase adalah enzim yang ditemukan di dalam sel kita, yang mungkin terkait dengan proses penuaan. Ia menambahkan “tutup” pendek pada untaian DNA kita. Topi ini disebut “telomer.” Setiap kali sel kita membelah, mereka harus mereplikasi DNA mereka sehingga setiap sel anak mendapat satu set instruksi operasi yang lengkap. Namun, dengan setiap pembelahan sel, sebagian kecil dari telomer pelindung untai DNA hilang.
Para ilmuwan meyakini bahwa hilangnya telomere pada akhirnya menyebabkan hilangnya daerah pengkodean DNA yang penting, dan hal ini merusak kemampuan sel untuk membelah dan menghasilkan sel anak yang sehat dari waktu ke waktu.
Gagasan ini didukung oleh penelitian yang menemukan bahwa tikus yang kekurangan enzim telomerase nampak bertambah tua dan mengembangkan penyakit yang berkaitan dengan usia lebih cepat daripada tikus normal. Efek penuaan dini ini sebenarnya dapat dibalik dengan menambahkan telomerase ke sel-sel tikus!
Temuan ini telah mengarahkan beberapa ilmuwan untuk berspekulasi bahwa telomerase mungkin merupakan “sumber mata air awet muda” yang potensial, yang jika digunakan dengan benar, dapat menghentikan proses penuaan dan menjaga sel-sel kita tetap muda dan sehat tanpa batas. Namun, para ilmuwan lain memperingatkan bahwa tidak ada data yang cukup untuk percaya bahwa itu benar, dan bahwa menambahkan telomerase ke tubuh kita secara artifisial dapat meningkatkan risiko kanker.
Hubungan telomerase dengan kanker belum sepenuhnya dipahami. Di satu sisi, penelitian pada manusia telah menemukan bahwa orang-orang dengan telomer yang sangat pendek jauh lebih mungkin terkena kanker, mungkin karena sel-sel itu lebih mungkin menderita kerusakan DNA yang dapat menyebabkan kanker. Temuan ini menunjukkan bahwa penggunaan telomerase buatan dapat mencegah kanker terjadi.
Di sisi lain, para ilmuwan menunjukkan bahwa telomerase yang terlalu aktif ditemukan di banyak sel kanker, dan bahwa aktivitasnya sebenarnya bisa menjadi salah satu faktor yang memungkinkan sel kanker membelah secara virtual tanpa batas, menyalip sel-sel sehat. Jika demikian, “overdosis” pada telomerase dapat memberi makan sel kanker lebih dari sel sehat, dan menyebabkan peningkatan kanker berbahaya.
Tidak ada cukup data untuk mengetahui bagaimana telomerase buatan akan mempengaruhi manusia dalam jangka panjang. Diperlukan lebih banyak penelitian tentang hal ini.
Fungsi enzim Telomerase
“Telomer” adalah panjang urutan nukleotida pendek dan sangat berulang yang ditemukan di ujung untai DNA kita. Tidak seperti bagian vital dari DNA kita, telomer tidak mengandung informasi yang dibutuhkan untuk membuat protein. Sebaliknya, mereka bertindak sebagai penyangga atau “tutup” untuk melindungi wilayah pengkodean vital.
Setiap kali sel membelah, ia harus mereplikasi DNA-nya. Beberapa nukleotida hilang dari ujung untai DNA dalam proses replikasi. Itu berarti seiring berjalannya waktu, telomer dalam sel tubuh Anda menjadi lebih pendek. Ketika telomer hilang seluruhnya, wilayah DNA yang berpotensi penting yang mengkode protein akan mulai hilang.
Fungsi telomerase adalah untuk menambahkan lebih banyak nukleotida ke dalam telomer, meregenerasi “tutup” pelindung ini dan membantu daerah vital DNA kita untuk menghindari kerusakan. Penelitian telah menunjukkan bahwa secara buatan menambahkan telomerase ke tikus yang sel-selnya tidak memproduksinya secara alami dapat membalikkan gejala penuaan dini mereka.
Namun, saat ini tidak diketahui bagaimana menggunakan telomerase buatan akan memengaruhi kesehatan sukarelawan manusia. Satu studi menemukan bahwa mengambil zat yang meningkatkan aktivitas telomerase memang memperpanjang telomer pada beberapa orang – hanya mereka dengan telomere sangat, sangat pendek pada awal percobaan.
Secara teori, ini bisa berarti bahwa telomerase mencegah kematian atau mutasi sel yang seharusnya mati. Tetapi tidak jelas apa efeknya terhadap kesehatan pasien, dan tingkat kanker jangka panjang pada pasien ini tidak diketahui.
Beberapa ilmuwan percaya bahwa telomerase memiliki fungsi tambahan dalam proses penuaan sel, tidak hanya memperluas telomer untuk melindungi DNA kita. Tetapi sampai sekarang, ini tidak pasti. Dibutuhkan lebih banyak penelitian.
Struktur Telomerase
Telomerase memiliki inti yang mirip dengan enzim “reverse transcriptase,” juga kadang-kadang disebut “RNA transcriptase.” Reverse transcriptase adalah enzim yang membuat untai DNA berdasarkan pada templat RNA – karena itulah namanya demikian, karena ia melakukan kebalikan dari DNA normal transkripsi ke RNA.
Kesamaan ini masuk akal, karena telomerase memang menyusun urutan DNA baru, seperti halnya reverse transcriptase. Beberapa ilmuwan percaya bahwa telomerase mungkin telah berevolusi dari bentuk reverse transcriptase menjadi enzim khusus ini yang mengisi “topi” pelindung untai DNA di masa lalu.
Pada beberapa spesies, hanya satu subunit enzim telomerase yang diperlukan untuk memperbaiki telomer. Namun, telomerase manusia hanya berfungsi sebagai dimer – artinya dua unit telomerase yang identik harus bergabung bersama untuk melakukan fungsi enzim. Istilah “dimer” berasal dari kata dasar “di” untuk “dua” dan “mer” untuk “bagian.” Gambar di bawah ini menunjukkan protein telomerase yang melilit untai DNA.
Protein telomerase
Telomerase dan Kanker
Hubungan telomerase dengan kanker belum sepenuhnya dipahami. Ini tampaknya menjadi satu kasus di mana para filsuf kuno yang menasihati “semua hal dalam jumlah sedang” akan benar.
Di satu sisi, ada kemungkinan bahwa memiliki telomerase yang terlalu sedikit dapat meningkatkan risiko kanker. Satu studi menemukan bahwa orang dengan telomere sangat pendek memiliki resiko tiga kali lebih besar untuk mendapatkan kanker dalam satu dekade daripada orang dengan telomere panjang.
Satu mekanisme yang mungkin untuk hal ini jelas: sel-sel dengan sedikit atau tanpa “tutup” pelindung di ujung untai DNA mereka lebih mungkin menderita kerusakan pada daerah pengkodean DNA. Mutasi ke daerah pengkodean DNA dapat menyebabkan kanker.
Di sisi lain, juga diketahui bahwa sebagian besar kanker telah bermutasi, versi telomerase yang terlalu aktif. Diperkirakan bahwa enzim telomerase yang terlalu aktif ini benar-benar menjaga sel-sel kanker tetap hidup, memungkinkan mereka untuk membelah dengan cepat dalam jumlah tak terbatas tanpa penuaan atau sekarat. Hal ini menimbulkan prospek yang mengkhawatirkan bahwa terlalu banyak telomerase dapat membantu sel kanker tumbuh lebih cepat dan hidup lebih lama, berpotensi menyebabkan jenis kanker yang lebih berbahaya.