Cara baru untuk memahami metabolisme menawarkan jalur untuk kemajuan dalam kesehatan dan penyakit manusia
Para peneliti Cina telah mendekode siklus metabolisme ragi menggunakan analisis matematis, mengungkap paralel yang mencolok dengan filsafat kuno Tiongkok tentang yin dan yang.
Studi yang dipimpin oleh Profesor Li Lei dari Akademi Matematika dan Sains Sistem di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, meng redesain pemahaman tentang fase metabolisme dalam sel eukariot tunggal ini – salah satu organisme model terkecil yang digunakan dalam penelitian mekanisme kehidupan molekuler.
Sementara metabolisme ragi telah lama dipelajari sebagai proses tiga tahap, tim Li memilih untuk menggunakan alat matematis untuk mengatur kembali hal tersebut menjadi empat fase yang berbeda namun saling terkait.
Apakah Anda memiliki pertanyaan tentang topik dan tren terbesar dari seluruh dunia? Dapatkan jawabannya dengan
Pengetahuan SCMP
, platform baru kami yang berisi konten terpilih dengan penjelasan, FAQ, analisis, dan infografik yang dibawakan oleh tim pemenang penghargaan kami.
“Keempat fase tersebut tidak terisolasi; mereka tumpang tindih dan bertransisi secara berturut-turut seiring berjalannya waktu,” kata Li pada hari Selasa. “Mekanisme molekular spesifik memicu fase berikutnya sementara menekan yang lain – mencerminkan konsep saling mendukung dan saling menahan, yang dikenal sebagai
xiang sheng xiang ke
in
Obat Tradisional Tiongkok.
”
Dalam pekerjaan tim yang dipublikasikan pada Maret di jurnal peer-review NAR Genomics and Bioinformatics, Li mengatakan bahwa empat fase – yang dinamai 1A, 1B, 2A, dan 2B – masing-masing mencerminkan keadaan metabolisme yang unik.
Serupa itu, dalam pengobatan tradisional Tiongkok, “empat simbol”, atau
sian,
teori memberikan cara untuk memahami alam semesta dan tubuh manusia menggunakan empat prinsip utama. Ini semua tentang mencari keseimbangan antara kekuatan pasif dan aktif – yin dan yang – untuk menjaga segalanya tetap sehat dan harmonis. Antara yin dan yang, terdapat dua fase transisi, yang menyebabkan total menjadi empat.
Untuk mengamati siklus, para peneliti menanamkan ragi liar di bawah
kondisi terbatas nutrisi
dengan pasokan oksigen dan glukosa secara berkala, membentuk sebuah siklus metabolisme yang stabil yang berulang setiap 4 1/2 jam.
Ketika energi sel melimpah, ragi melakukan translasi protein dan sintesis asam amino. Fase ini dinamai 1A, mirip dengan yang dalam tai chi, sebuah seni bela diri dan bentuk latihan dari Tiongkok. “Jika kita membandingkan siklus metabolisme ragi dengan hari dalam kehidupan manusia, tahap ini sesuai dengan waktu seorang manusia paling berenergi, aktif bergerak dan berpikir,” kata Li.
Seiring energi perlahan menipis, sel ragi menggunakan mitokondria untuk respirasi aerobik untuk menghasilkan energi dengan lebih efisien, sambil juga memakan nutrisi yang dihasilkan dalam tahap lain sebagai tambahan. Para peneliti menamai fase ini sebagai fase 2B.
Selanjutnya, sel memasuki fase degradasi dan daur ulang. Peroksida dan molekul lain yang merugikan bagi kesehatan sel, yang dihasilkan selama respirasi aerobik, di metabolis oleh enzim yang sesuai. “Fase ini mirip dengan tubuh manusia memasuki tidur di malam hari untuk memperbaiki dan membersihkan limbah metabolisme yang dihasilkan selama hari. Fase ini dinamakan 1B dan berkoresponden dengan yin dalam t’ai chi,” kata Li.
Fase 2A berikut berfungsi sebagai transisi dari 1B ke 1A, di mana ragi mulai mengakumulasikan energi untuk putaran aktivitas berikutnya. Kuantitas besar RNA ribosom disintesis di dalam nukleolus, tingkat glukosa dalam sel tinggi, dan ragi mensintesis sejumlah besar faktor pengatur yang dikenal sebagai AICAR untuk merangsang produksi energi. Sel kemudian kembali ke tahap 1A, menyelesaikan siklus.
Dengan memeriksa siklus metabolisme ragi melalui empat tahap ini, aktivitas-aktivitas tertentu dalam siklus menjadi lebih terlihat. “Misalnya, selama tahap 2A ketika tingkat glukosa tinggi, sel-sel memetabolisme glikserol,” kata Li.
Proses ini mirip dengan bagaimana manusia menyimpan energi berlebih sebagai lemak setelah mengonsumsi makanan berlebih. Dalam tahap 2B berikutnya, sel memetabolisme kembali gliserol ini ketika energi sedang sementara kurang.
Rantai metabolisme yang berkelanjutan penting untuk kehidupan,” kata Li. “Fase 1A dan 1B saling mengecualikan diri, sementara 2A dan 2B saling menghambat – memberikan penjelasan molekuler untuk interaksi yin-yang.
Tim juga menarik paralel dengan ritme musiman: 2A mirip dengan musim semi, atau akumulasi energi; 1A mencerminkan musim panas, atau pertumbuhan yang subur; 2B mengingatkan musim gugur, atau penurunan dari yin; dan 1B sesuai dengan musim dingin, atau masa istirahat.
“Transformasi siklik ini memberikan interpretasi molekuler terhadap prinsip-prinsip kedokteran tradisional Tiongkok tentang saling mempromosikan dan saling menahan,” tambah Li.
Untuk mendukung model ini, para peneliti merujuk temuan mereka pada tahun 2009 tentang korelasi terbalik antara pembentukan rRNA nukleolus dan aktivitas TCA mitokondria – yang sesuai dengan Tahap 2A dan 2B. “Temuan ini juga menjadi bukti untuk memperbarui tahapan tiga tradisional menjadi empat,” kata Li.
Tim penelitian menggunakan teknik analisis eigen ganda unik untuk mengonversi seluruh proses metabolisme menjadi rumus matematika kuantitatif. Model komputasi menunjukkan bagaimana sel berevolusi seiring waktu. Semua kode dan data tersedia secara publik melalui platform awan terbuka.
Sebagai organisme model untuk studi metabolik, pemahaman yang mendalam tentang metabolisme ragi dapat membantu kita memahami sistem biologis yang lebih kompleks.
masalah metabolisme
Mekanisme-mekanisme terkait sangat penting untuk memahami metabolisme manusia.
penyakit metabolik
,” Li berkata.
Menerapkan metode penelitian yang sama untuk mengamati sel kanker dapat mengungkap perilaku yang spesifik terhadap siklus hidup, mempercepat pengembangan obat yang ditargetkan.
Gemar tentang ilmu pengetahuan? Telusuri lebih jauh dengan newsletter Dark Matters, analisis mingguan mendalam tentang kebangkitan China dalam bidang sains, teknologi, dan militer yang merujuk pada aspek-aspek terdalamnya.
Daftar sekarang secara gratis.
Lebih Banyak Artikel dari SCMP
Lulusan universitas Tiongkok di Inggris beralih ke pekerjaan sementara menghadapi kesulitan mencari pekerjaan: ‘ini membantu saya bertahan’
Bagaimana perusahaan Hong Kong menyaring kandidat pekerjaan ‘sempurna’ di era AI
Apa itu kampanye ‘Hong Kong Summer Viva’? Dan apa tawaran yang tersedia?
Artikel ini awalnya muncul di South China Morning Post (www.scmp.com), media berita terkemuka yang melaporkan tentang China dan Asia.
Hak Cipta © 2025. South China Morning Post Publishers Ltd. Seluruh hak cipta dilindungi.
Related posts:
