Peneliti menelusuri atom-atom individu untuk memahami bagaimana tubuh kita mengubah makanan menjadi energi. Teknik baru ini memberikan wawasan mendalam tentang metabolisme berbagai spesies.
Cekricek.id - Di setiap detik dalam tubuh kita, sel-sel kita mengatur tarian kompleks atom dan molekul yang menggunakan energi untuk menciptakan, mendistribusikan, dan mengerahkan zat-zat yang esensial bagi kehidupan kita. Fenomena ini, yang kita kenal sebagai metabolisme, ternyata memiliki variasi unik di setiap spesies hewan.
Dalam penelitian terbaru yang diterbitkan di Science Advances, tim kami memeriksa atom karbon spesifik dalam asam amino, komponen dasar protein.
Melalui ini, kami menemukan jejak khas metabolisme berbagai spesies. Jejak ini mengungkapkan bagaimana setiap makhluk memenuhi kebutuhan untuk bertahan hidup, tumbuh, dan berkembang biak.
Gambaran Lebih Mendalam Tentang Metabolisme
Kami telah menciptakan pendekatan baru untuk mempelajari metabolisme yang memberikan detail yang jauh lebih mendalam dibanding metode sebelumnya. Teknik baru ini memfokuskan pada isotop di dalam asam amino untuk memahami bagaimana proses metabolisme berlangsung.
Isotop adalah varian dari elemen kimia dengan massa yang berbeda. Sebagai contoh, karbon yang paling umum adalah karbon-12, namun ada juga isotop karbon-13 yang sedikit lebih berat.
Dengan mengukur rasio isotop berat dan ringan dalam molekul biologis seperti protein, kita dapat memahami organisme yang menghasilkannya.
Sebelumnya, para ilmuwan hanya menganalisis rasio isotop keseluruhan dari protein. Namun, pendekatan kami lebih mendalam, dengan mengukur isotop pada atom karbon tertentu di setiap asam amino. Ini memberikan informasi metabolisme yang sangat detail.
Mencari Karbon yang Tepat
Dalam penelitian ini, kami menggunakan bahan kimia bernama ninhydrin untuk memisahkan dan mengisolasi atom karbon yang diinginkan dari setiap asam amino. Kemudian, atom karbon ini dianalisis menggunakan spektrometer massa untuk membaca jejak isotopnya.
Kerjasama antara Griffith University dan Queensland Health telah memulai penelitian ini lebih dari satu dekade yang lalu. Pada 2018, bersama dengan rekan-rekan di Jepang, kami berhasil mengisolasi atom karbon yang diinginkan dari asam amino menggunakan teknik nihydrin.
Selanjutnya, kami menggabungkan teknik nihydrin dengan kromatografi cair berkinerja tinggi untuk memisahkan jenis-jenis asam amino yang berbeda.
Pada 2019, kami berhasil menganalisis isotop posisi-spesifik untuk beberapa mamalia berbeda, menemukan "sidik jari" metabolisme yang jelas untuk setiap mamalia.
Empat Fase Metabolisme
Dalam penelitian terbaru kami, kami menguji berbagai hewan seperti tiram, kerang, udang, cumi-cumi, dan ikan. Kami menemukan bahwa pola isotop dalam asam amino dapat dilacak kembali ke biokimia mitokondria, pusat energi seluler semua hewan dan tumbuhan.
Kami mengidentifikasi empat fase metabolisme: pembentukan lemak, pemecahan lemak, pembentukan protein, dan pemecahan protein. Setiap hewan menggabungkan fase-fase ini dengan cara yang berbeda untuk pertumbuhan dan reproduksi.
Misalnya, mamalia dewasa menggunakan lemak untuk mengatur suhu tubuh mereka, sedangkan udang dewasa menggunakan protein mereka sendiri untuk menciptakan lemak yang diperlukan untuk reproduksi.
Kami juga menemukan bahwa manusia yang kami teliti menunjukkan metabolisme yang seimbang dan stabil, mirip dengan apa yang kami temukan pada sampel tiram.
Dengan memahami lebih dalam tentang isotop asam amino, kita akan dapat memahami metabolisme eukariot dengan cara yang belum pernah ada sebelumnya, baik pada hewan, tumbuhan, maupun jamur.
