Direkomendasikan oleh Muhammad Daffa Aubin (Archaea’21)
Dalam memproduksi suatu obat, tahap Drug discovery merupakan proses yang panjang dan kompleks. Diperlukan waktu dan biaya yang besar dalam melakukan penemuan obat. Terlepas dari kedua kendala tersebut, kemungkinan ditemukannya obat baru pun sangatlah kecil.
Selain itu, masih ada masalah lain yang harus dilewati seorang peneliti dalam tahapan awal penemuan obat tersebut. Senyawa kandidat obat tersebut harus diujikan dalam laboratorium dengan high biosafety level tinggi (BSL tingkat tinggi) sebelum dapat berhubungan langsung dengan mikroba yang bersifat infectious tersebut. Untuk menjawab masalah ini, beberapa peneliti telah mencoba untuk merancang sistem baru yang menghilangkan keperluan BSL tingkat tinggi, salah satunya adalah dimer-based screening system (DBSS) yang dikembangkan oleh Giri-Rachman et al. (2024). Sistem ini mampu menghilangkan keperluan BSL tingkat tinggi tersebut karena proses screening hanya memerlukan mikroba yang tidak berbahaya bagi manusia, suatu plasmid, dan juga senyawa kandidat obat yang ingin dilihat aktivitasnya.
Dimer-Based Screening System (DBSS)
Sesuai namanya, sistem ini mampu mengidentifikasi kemampuan senyawa kandidat obat dalam mengganggu proses dimerisasi protein spesifik dari mikroba dengan suatu regulator dari senyawa yang mampu menghasilkan pendaran. Senyawa yang mampu mengganggu proses tersebut akan mengaktifkan senyawa pendaran (karena aktifnya molekul reporter) yang menunjukkan bahwa senyawa tersebut memiliki aktivitas antimikroba targetnya. Pendaran tersebut dikontrol oleh suatu regulator sehingga akan aktif atau “menyala” apabila protein spesifik mikroba tersebut tidak mengalami dimerisasi dengan regulator tersebut. Sebaliknya, apabila protein spesifik mikroba tersebut tidak terganggu proses dimerisasinya dengan regulator tadi, maka pendaran tidak akan aktif. Sistem ini dikemas dalam suatu konstruk plasmid berisi protein target senyawa kandidat obat serta regulator pendaran tersebut dalam E. coli yang telah direkayasa.
Apabila kalian lihat lebih dekat, hal terpenting dalam sistem ini adalah keberadaan regulator, yaitu AraC DBD (AraC DNA-binding domain).
Sebenarnya, apa itu AraC?
AraC merupakan bagian dari sistem regulator gen yang ada secara alami pada E. coli, yaitu operon arabinosa. Operon ini mengatur bagaimana E. coli dapat mengatur metabolismenya pada keberadaan L-arabinosa sebagai sumber energinya. Walau begitu, DBSS hanya mencoba untuk memanfaatkan protein regulator AraC pada operon tersebut dimana satu bagian DNA-binding dapat berikatan dengan promoter AraC yang akan meregulasi protein pendaran. Protein regulator akan dicoba untuk disambungkan dengan protein mikroba target sehingga apabila dimerisasi tidak terjadi karena keberadaan senyawa kandidat obat, maka pendaran tidak akan aktif sebab protein AraC yang digabungkan dengan protein target tidak dapat menempel pada promoter protein pendaran.
Ilustrasi mekanisme DBSS untuk mengidentifikasi senyawa kandidat obat yang mampu mengganggu proses dimerisasi protein mikroba target (Giri-Rachman et al., 2024 dengan sedikit modifikasi)
Untuk meringkas semuanya, di sini kita dikenalkan dengan suatu sistem screening obat baru yang mampu menghilangkan kebutuhan penggunaan laboratorium BSL tingkat tinggi karena yang kalian perlukan hanyalah kultur E. coli yang mengandung plasmid DBSS. Cara kerja dari sistem ini pun sangatlah simpel, pendaran yang dihasilkan sistem dapat muncul (dalam keadaan ON) karena terganggunya dimerisasi gabungan protein AraC dan protein mikroba target karena keberadaan senyawa kandidat obat atau pendaran tidak muncul (dalam keadaan OFF) apabila senyawa kandidat obat tidak berhasil mengganggu proses dimerisasi tersebut. Sebuah sistem baru yang diharapkan mampu berkontribusi mempermudah proses drug discovery hingga masa depan nantinya!
Referensi
Giri-Rachman, E. A., Effendy, V. V., Azmi, M. H., Yamahoki, N., Stephanie, R., Agustiyanti, D. F., … & Fibriani, A. (2024). The SARS-CoV-2 Mpro Dimer-Based Screening System: A Synthetic Biology Tool for Identifying Compounds with Dimerization Inhibitory Potential. ACS Synthetic Biology.