Peneliti UTEP menemukan bahwa nanoplastik dan bahan kimia PFAS secara signifikan mengubah protein yang penting bagi perkembangan manusia, seperti yang ditemukan dalam ASI dan mioglobin, yang berpotensi menyebabkan cacat perkembangan dan masalah kesehatan lainnya. Temuan ini menggarisbawahi kebutuhan mendesak akan alternatif material yang lebih aman dan menginformasikan kebijakan lingkungan di masa mendatang.
Studi UTEP mengungkap bahwa nanoplastik dan bahan kimia selamanya memodifikasi protein penting dalam ASI dan susu formula bayi.
Para peneliti di University of Texas di El Paso telah membuat kemajuan signifikan dalam studi nanoplastik dan zat perfluoroalkil dan polifluoroalkil (PFAS), yang juga dikenal sebagai zat kimia abadi. Penelitian mereka menunjukkan bagaimana senyawa ini dapat mengubah struktur dan fungsi biomolekul. Secara khusus, tim menemukan bahwa senyawa ini dapat mengubah protein yang ditemukan dalam ASI dan susu formula bayi, yang berpotensi menyebabkan masalah perkembangan di kemudian hari.
Nanoplastik dan bahan kimia forever merupakan senyawa buatan manusia yang terdapat di seluruh lingkungan; serangkaian penelitian terkini telah mengaitkannya dengan berbagai dampak negatif terhadap kesehatan. Sementara nanoplastik utamanya berasal dari degradasi bahan plastik yang lebih besar, seperti botol air dan kemasan makanan, bahan kimia forever ditemukan dalam produk seperti peralatan memasak dan pakaian.
Tim peneliti UTEP berfokus pada efek senyawa tersebut pada tiga protein yang penting bagi perkembangan dan fungsi manusia: beta-laktoglobulin, alfa-laktalbumin, dan mioglobin. Temuan mereka, yang memberikan wawasan tingkat atomik tentang efek merugikan nanoplastik dan PFAS pada kesehatan manusia, dijelaskan dalam dua artikel terbaru di Jurnal Masyarakat Kimia Amerika Dan Bahan dan Antarmuka Terapan ACS.
Mahesh Narayan, Ph.D., profesor dan kepala Divisi Biokimia di Departemen Kimia dan Biokimia di UTEP. Kredit: Universitas Texas di El Paso
“Dengan memahami mekanisme molekuler tentang bagaimana nanoplastik dan bahan kimia ireversibel lainnya mengganggu fungsi seluler, para ilmuwan dapat mengembangkan alternatif yang lebih aman untuk bahan-bahan ini,” kata Mahesh Narayan, Ph.D., seorang profesor, Fellow Royal Society of Chemistry, dan kepala Divisi Biokimia di Departemen Kimia dan Biokimia UTEP, yang mengawasi kedua penelitian tersebut. “Wawasan yang diperoleh dari penelitian ini memiliki implikasi yang luas.”
Narayan mengatakan bahwa, yang terpenting, penelitian mereka mengungkapkan bahwa nanoplastik dan PFAS sepenuhnya “melarutkan” wilayah protein yang dikenal sebagai alfa heliks, mengubahnya menjadi struktur yang disebut lembaran beta.
“Kami tidak menduga semuanya memiliki efek yang sama pada alfa heliks,” kata Narayan. “Itu benar-benar kebetulan.” Tim mengamati bahwa perubahan ini juga terjadi pada protein amiloid, yang dapat menyebabkan neurodegenerasi dan efek neurotoksik jika bahan kimia sintetis mencapai otak.
Temuan kunci tambahan dari penelitian ini dijelaskan di bawah ini.
Protein Susu: Beta-Lactoglobulin (BLG)
BLG adalah protein yang ditemukan dalam susu domba dan sapi dan umumnya digunakan sebagai bahan dalam susu formula bayi. Protein ini mengikat retinol (vitamin A) dan asam lemak dan sangat penting untuk penglihatan dan perkembangan otak pada bayi.
Tim peneliti menemukan bahwa efisiensi pengikatan BLG terhadap retinol dan asam lemak menurun setelah terpapar nanoplastik dan PFAS. Penurunan ini, yang dimodelkan oleh Lela Vukovic, Ph.D., profesor madya di Departemen Kimia dan Biokimia, dapat menyebabkan masalah perkembangan yang signifikan pada bayi baru lahir, kata tim tersebut.
Selain itu, untuk pertama kalinya, tim mengamati bahwa PFAS mengikat protein susu, mengubahnya menjadi pembawa senyawa ini.
Tim peneliti tersebut meliputi (baris atas, kiri): Mahesh Narayan, Ph.D., profesor dan kepala Divisi Biokimia di Departemen Kimia dan Biokimia UTEP; Randhal Ramirez Orozco, mahasiswa doktoral dalam ilmu komputasional; Sophia Borrego, mahasiswa tahun kedua jurusan ilmu biomedis; Samantha Arce, mahasiswa tahun kedua jurusan ilmu biomedis; Daisy Wilson, mahasiswa doktoral dalam ilmu lingkungan dan teknik; (baris bawah, kanan) Ummy Habiba Sweety, mahasiswa doktoral dalam ilmu lingkungan dan teknik; dan Jyotish Kumar, mahasiswa doktoral di Departemen Kimia dan Biokimia. Lela Vukovic, Ph.D. (tidak ditampilkan), profesor madya di Departemen Kimia dan Biokimia, juga terlibat dalam penelitian tersebut. Kredit: Universitas Texas di El Paso
ASI Manusia: Alfa-Laktalbumin
Alfa-laktalbumin ditemukan dalam ASI, berperan dalam sintesis laktosa, dan dikonsumsi oleh bayi untuk membantu memenuhi kebutuhan nutrisinya. Peneliti UTEP menemukan bahwa nanoplastik dan PFAS mengganggu struktur protein alfa-laktalbumin, yang berpotensi mengganggu pembentukan laktosa. Tim tersebut mengatakan bahwa gangguan tersebut dapat menyebabkan cacat perkembangan pada bayi baru lahir, seperti kekebalan tubuh yang terganggu dan penyerapan mineral yang berkurang.
Penyimpanan Oksigen: Mioglobin
Mioglobin, yang ditemukan dalam darah dan jaringan otot sebagian besar mamalia, sangat penting untuk menyimpan oksigen. Tim peneliti UTEP menemukan bahwa nanoplastik dan PFAS mengganggu fungsi protein mioglobin, sehingga mengganggu kemampuannya untuk menyimpan oksigen. Gangguan ini dapat menyebabkan masalah kesehatan seperti sesak napas dan anemia.
Percobaan tambahan oleh tim menunjukkan bahwa paparan nanoplastik mengganggu pergerakan cacing, dengan efek yang sebanding dengan paraquat — herbisida yang dikaitkan dengan penyebab penyakit Parkinson.
“Karya ini berpotensi memberikan dampak signifikan pada kesehatan publik dan kebijakan lingkungan, yang menyoroti peran penting penelitian ilmiah dalam mengatasi tantangan global,” kata Robert Kirken, Ph.D., dekan Fakultas Sains. “Saya bangga dengan penelitian inovatif yang dilakukan oleh Dr. Narayan, Dr. Vukovic, dan tim mereka. Pendekatan inovatif mereka untuk memahami bagaimana bahan buatan manusia ini mengganggu fungsi biomolekuler adalah contoh utama dari karya transformatif yang rutin dilakukan oleh para peneliti UTEP.”
Narayan dan tim penelitiannya berencana untuk melanjutkan studi mereka dan menyelidiki dampak plastik lain dan senyawa PFAS.
Referensi: “Wawasan Atom dan Molekuler tentang Bagaimana PFOA Mengurangi α-Helicity, Mengganggu Pengikatan Substrat, dan Menciptakan Kantong Pengikatan dalam Model Protein Globular” oleh Anju Yadav, Lela Vuković dan Mahesh Narayan, 24 April 2024, Jurnal Masyarakat Kimia Amerika.
Nomor Identifikasi Penduduk: 10.1021/jacs.4c02934
“Interaksi Antarmuka antara Nanoplastik dan Sistem Biologis: Menuju Pemahaman Atomik dan Molekuler tentang Dishomeostasis Biologis yang Didorong oleh Plastik” oleh Afroz Karim, Anju Yadav, Ummy Habiba Sweety, Jyotish Kumar, Sofia A. Delgado, Jose A. Hernandez, Jason C. White, Lela Vukovic dan Mahesh Narayan, 9 Mei 2024, Bahan dan Antarmuka Terapan ACS.
DOI: 10.1021/acsami.4c03008
NewsRoom.id
