Saraf dan otot harus bekerja sama dengan sempurna agar kita bergerak. Para peneliti di University of Basel telah mengidentifikasi sejumlah besar gen pada tikus yang membantu mempertahankan hubungan antara sel otot dan saraf. Studi ini, yang diterbitkan dalam “Nature Communications”, juga memberikan wawasan berharga untuk pengobatan penyakit neuromuskuler yang saat ini tidak dapat disembuhkan.
Berjalan, bernafas, atau menulis – gerakan -gerakan ini tidak akan mungkin terjadi tanpa otot kita. Instruksi diberikan oleh saraf yang berkomunikasi dengan otot melalui persimpangan neuromuskuler. Kerusakan atau hilangnya koneksi ini dapat menyebabkan penyakit neuromuskuler, seperti distrofi otot, atau sklerosis lateral amyotrophic (ALS), dan merupakan kontributor utama kelemahan otot pada usia tinggi.
Tapi bagaimana otot mempertahankan koneksi mereka ke neuron? Pertanyaan ini ditangani oleh tim Prof. Markus Rüegg di Biozentrum dari University of Basel. Menggunakan teknologi mutakhir, para peneliti telah mengidentifikasi banyak gen pada tikus yang mempertahankan hubungan stabil dan fungsional antara sel-sel saraf dan serat otot. Memahami mekanisme molekuler yang mendasari dapat membantu mengembangkan terapi penyakit neuromuskuler yang efektif.
Peran vital serat otot
Otot rangka terdiri dari serat otot individu yang dapat mencapai beberapa sentimeter panjangnya. Fusi banyak sel prekursor otot membentuk serat ini. Tergantung pada panjangnya, serat otot dapat mengandung ratusan hingga ribuan inti yang terletak di pinggiran serat otot. Myonuclei yang disebut ini memastikan pasokan protein yang memadai yang diperlukan untuk pertumbuhan dan kontraksi otot.
Namun, myonuclei dekat persimpangan neuromuskuler memiliki peran tambahan. Mereka berspesialisasi dalam membentuk dan mempertahankan hubungan antara saraf dan otot. “Menggunakan sekuensing RNA nuklei tunggal, kami dapat menganalisis seluruh transkriptome – mRNA – dalam inti individu di lokasi kontak ini,” kata penulis pertama Alexander Ham. “Ini menunjukkan kepada kita gen mana yang aktif dan protein mana yang mungkin diproduksi.”
Para peneliti mengidentifikasi lebih dari 450 gen yang secara khusus aktif di myonuclei di lokasi persimpangan neuromuskuler. Untuk gen yang dipilih, mereka menjelaskan fungsi spesifik mereka dan menunjukkan bahwa gen ini menstabilkan situs kontak otot saraf.
Mereka juga menunjukkan bahwa sel saraf mengontrol gen mana yang dihidupkan atau dimatikan di myonuclei. “Aktivitas listrik neuron mempromosikan ekspresi gen yang berkontribusi terhadap stabilitas persimpangan neuromuskuler,” jelas HAM. “Selain itu, berbagai faktor yang berasal dari saraf yang terlibat dalam pengembangan persimpangan neuromuskuler mempengaruhi ekspresi gen.”
Atlas interaktif sebagai sumber daya yang berharga
Data yang luas diintegrasikan ke dalam atlas genetik interaktif, menyediakan sumber daya yang berharga bagi para ilmuwan di seluruh dunia. “Di masa depan, terapi gen dapat dikembangkan untuk secara khusus menargetkan gen yang berkontribusi pada stabilitas koneksi otot saraf,” kata Rüegg. “Sebagian besar penyakit neuromuskuler tetap tidak dapat disembuhkan. Jika terapi gen dapat membantu melestarikan atau bahkan mengembalikan hubungan antara otot dan saraf, itu akan menjadi langkah besar ke depan. Pekerjaan kami adalah langkah pertama dalam mengidentifikasi gen kandidat tersebut.”
Publikasi asli
Ham, dan, Lin, S., Tose, A. et al.
Urutan nuklei tunggal dari otot rangka mengungkapkan transkrip spesifik subsinaptik yang terlibat dalam pemeliharaan persimpangan neuromuskuler
Nature Communications (2025), doi: 10.1038/s41467-025-57487-1
