Fadhila Alizza: Disease Mithocondria

Mitokondria adalah salah satu organel sel yang ada dalam sel eukariotik. Mitokondria berfungsi sebagai sumber tenaga dalam sel yang menyediakan energi untuk fungsi motorik,transpor,dan biosintesis. Mitokondria mengandung enzim-enzim yang dieprlukan untuk memperoleh energi yang tersimpan dalam bentuk karbohidrat dan molekul bahan bakar lain dan menggunakan energi tersebut membentuk ATP, suatu molekul yang dibutuhkan sel untuk bekerja. Proses-proses ini merupakan bagian dari respirasi sel aerob.Selain itu,  mitokondria berfungsi sebagai metabolisme asam lemak, homeostasis kalsium, transduksi, dan sinyal seluler.

Mitokondria banyak terdapat pada sel yang mempunyai aktivitas metabolisme yang tinggi serta memerlukan ATP dalam jumlah banyak, seperti sel otot jantung. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, antara lain membran luar, membran dalam, ruang antarmembran, serta matriks  yang terletak pada bagian dalam membran.

Membran luar berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan asetil-CoA. Membran dalam merupakan tempat utama dalam proses pembentukan ATP. Pada membran dalam terdapat krista yaitu lipatan-lipatan yang menonjol ke dalam matriks.Struktur krista tersebut dapat meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam memiliki kandungan protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berguna dalam membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya metabolik dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang terdapat di antara membran luar serta membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus krebs, reasksi β-oksidasi asam lemak, dan reaksi oksidasi asam amino. Didalam matriks mitokondria terdapat materi genetik yang disebut dengan DNA mitokondria (mtDNA), ribosom, ADP, ATP, Fosfat anorganik, dan ion-ion seperti magnesium, kalsium, serta kalium.

DNA pada mitokondria (mtDNA) dikode sebagai 22 trRNA, 2 rRNA, dan 13 protein yang membentuk bagian dari enzim fosforilasi oksidatif kompleks. RNA ditranskrip dan protein ditranslasi di dalam matriks mitokondria. Sedangkan nuklear DNA (nDNA) dari sel, juga dikode untuk banyak protein dalam komplek enzim, dimana produk nDNA ditranslasi dalam sitoplasma pada ribosom bebas dan mempunyai sekuen sinyal yang akan mengirimkannya ke mitokondria.

Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa mitokondria merupakan power house dalamsel yang menyediakan energi untuk fungsi motorik, transpor, dan biosintesis. Gangguan konversi energi (dinamika fungsi mitokondria) pada organel ini telah diketahui membawa dampak patologi pada beberapa penyakit poligenik. Banyak penelitian telah dilakukan untuk mempelajari peran mitokondria pada berbagai penyakit antara lain disfungsi mitokondria pada jaringan somatik yang dapat menyebabkan beberapa gangguan, terutama yang terkait dengan energi respirasi seperti otak, jantung, otot skelet dan jaringan somatik lainnya. Dinamika fungsi mitokondria tersebut sangat tergantung pada keseimbangan proses fusi dan fisi yang melibatkan faktor-faktor lingkungan dan pengontrolan genetik dari gen inti dan mitokondria.

Fusi dan fisi mitokondria berperan penting terutata dalam integrasi mitokondria, tersedianya perangkat-perangkat rantai respirasi eletron, proteksi dan segregasi mtDNA.Dinamika fungsi mitokondria sangat tergantung pada kedua proses tersebut karena akan menentukan morfologi dan struktur dari membran dan matrik mitokondria.Seperti yang diketahui, membran luar dan membran dalam mengandung protein yang diperlukan untuk kepentingan bioenergitika dan homeostatis ion Ca²⁺. Stuktur mitokondria merupakan bagian yang sangat dinamis dalam neuron. Mekanisme dimulai dengan repiklasi mtDNA dan pembentukan protein yang disandi DNA.

Disfungsi mitokondria memegangperan penting dalam patogenesis penyakit generatif. Dasar molekuler yang melandasi penurunan-penurunan fungsi mitokondria sampai saat ini belum sepenuhnya dimengerti, tetapi percobaan eksperimental yang pernah dilakukan memerlukan koordinasi dan komunikasi antara mitokondria dan genom inti.

Penyakit yang dihubungkan dengan disfungsi mitokondria dapat digolongkan menjadi dua kategori yaitu : (1) penyakit mitokondria klasik, disebabkan mutasi mtDNA atau gen inti yang langsung berpengaruh terhadap ekspresi gen mitokondria; (2) penyakit disfungsi mitokondria yang disebabkan mutasi gen inti yang mengganggu fungi non respirasi. Mutasi yang terjadi pada gen inti yang bertanggung jawab terhadap dinamika fungsi, fusi dan fisi mitokondria berperan dalam patogenesis beberapa penyakit neurodegenarasi diantaranya penyakit alzhaimer, penyakit huntington, dan penyakit parkinson.

Hasil riset terkini juga menunjukkan bahwa mitokondria berkorelasi dengan apoptosis, yaitu kematian sel yang terpogram. Mitokondria juga diketahui melepas sinyal yang memicu proses kematian sel. Pada kasus stroke dan penyakit alzhaimer mitokondria menyebabkan terlalu banyak kematian sel yang akhirnya memicu penurunan mental dan gejala lain.

Selain dapat mengakibatkan penyakit neurodegenerasi, kesalahan pada mitokondria juga diketahui berperan dalam masalah penuaan. Reaksi kimia yang berlangsung pada siklus krebs dan rantai transport electron kadang melepas elektron yang salah keluar dari mitokondria dan masuk ke lingkungan sel. Elektron tersebut akan berikatan dengan oksigen dan membentuk radikal bebas. Radikal bebas adalah atom atau kelompok atom yang mengandung elektron yang tidak berpasangan. Radikal bebas sangat cepat bereaksi dengan mokelul lain, seperti DNA dan protein, yang berakibat terganggunya aktivitas sel. Para ahli memperkirakan bahwa penuaan pada manusia mulai masalah keriput hingga penurunan mental bisa jadi disebabkan karena radikal bebas tersebut.

           

Kesimpulan

            Disfungsi dan mutasi DNA pada mitokondria memiliki peran dalam beberapa penyakit neurodegenerasi,  seperti Alzheimer,  Huntington,  dan Parkinson. Hal ini dikarenakan kemampuan dinamis mitokondria dalam mereduksi stress oksdatif, metabolisme energy, dan homeostasis Ca²⁺ sangan erat kaitannya dengan viabialitasdan proteksi neuron pada penyakit-penyakit tersebut. Dan juga, apabila terjadi kerusakan pada proses yang terjadi pada mitokondria ( siklus krebs ) dapat menyebabkan penuaan seperti keriput pada kulit & penurunan mental.