Epigenetik
1. Pengertian
Epigenetik adalah mekanisme intrinsik yang merubah ekspresi gen bukan dengan merubah sekuens DNA tetapi dengan memodifikasi DNA dan protein kromosom histon. Epigenetik terlibat dalam genomic imprinting dan aktivasi kromosom X pada manusia dan kegagalan dari mekanisme ini menyebabkan kelainan kongenital dan timbulnya kanker (Kubota, 2008).
Terjadinya proses epigenetik (epigenesis) merupakan konsekuensi adanya interaksi antara gen dan lingkungannya dan dapat terjadi akibat tidak terekspresinya informasi genomik (silenced genes). Epigenesis mencakup seluruh mekanisme yang menyebabkan perbedaan ekspresi gen pada sel-sel tertentu. Pengaturan epigenetik ditentukan oleh : metilasi DNA, modifikasi histon, ekspresi gen miRNA, faktor transkripsi jaringan (Egger, 2004).Mekanisme tersebut mencakup metilasi DNA, konfigurasi kromatin, atau kombinasi keduanya. Konsekuensi dari mekanisme tersebut adalah sebuah spektrum gen-gen yang aktif dan gen-gen yang tidak aktif (silent) pada setiap tipe sel yang ada. Epigenesis juga meliputi mekanisme yang bertanggung jawab menentukan program genetik untuk perkembangan (development) di mana mekanisme ini bergantung pada proses-proses seperti pensinyalan sel dan berbagai interaksi seluler lainnya. Epigenesis juga bertanggung jawab atas terjadinya genomic imprinting di mana beberapa gen yang berasal dari gamet jantan dan betina memiliki ekspresi yang berbeda (Holliday, 2005).
2. Mekanisme
a) Pre Transkripsi
1) Metilasi DNA
Metilasi adalah penambahan gugus
metil pada C nomor 5 dari sitosin. Metilasi bukan disebut mutasi karena
sitosinnya tetap sitosin,hanya ditambahi metil dan tidak ada perubahan
nukleotida. Di epigenetik ini yang dianggap penting adalah GC,karena memiliki 3 ikatan hidrogen
dibandingkan AT yang hanya memiliki 2 ikatan hidrogen. Diet/zat yang berperan
adalah asam folat dan metionin. Ada istilah CpG dalam epigenetik ini,namun
berbeda dengan CpG island. Bedanya dalah CpG island terletak
dipromotor,sedangkan CpG biasa ini jumlahnya bisa satu atau dua,lokasinya
dimana saja dan sebagian besar mengalami metilasi. Mengalami metilasi untuk
menjaga stabilitas kromosom. Namun pada kondisi fisiologis CpG island sebagian
besar tidak mengalami metilasi. Karena jika termetilasi,akan terjadi
pembungkaman gen sehingga mengakibatkan gen yang berada disebelah promotor yang
seharusnya ditranskripsikan,malah tidak bisa ditranskripsikan. Karena posisinya
dipromotor maka dapat membungkam ekspresi gen. karena tambahan metil pada C
membuat struktur kimiawi akan berubah,sehingga tidak bisa ditempeli oleh
faktor-faktor inisiasi transkripsi sehingga protein aktivator tidak bisa
mengaktivasi kompleks protein inisiasi transkripsi ini. Lalu menyebabkan MBP (Methil Binding Protein) menempel pada
metil di sitosin pada daerah promotor. Padahal MBP bukan protein factor
inisiasi,maka transkripsi tidak bisa berjalan. Jika ada DNA yang seharusnya
termetilasi namun tidak termetilasi,ada enzim endonuklease yang mengenalinya
yaitu metilase. Perhatikan segala makanan yang kita makan karena dapat
membungkam ekspresi gen yang seharusnya terekspresikan. Maka dari itu,perhatikan segala bentuk macam
makanan kita,karena dapat berpengaruh pada ekspresi gen kita.
2) Modifikasi Histon
Histon mempunyai banyak modifikasi
salah satunya asetilasi histon. Ikatan DNA dengan histon pada daerah tempat
transkripsi, terutama pada promotornya, harus diperlonggar agar bisa ditempeli
oleh faktor-faktor inisiasi transkripsi. Ikatan DNA dengan histon diperlonggar
dengan cara di-asetilasi (asetilasi histon), yaitu penambahan gugus asetil.
Jika histon sudah ter-asetilasi, maka gen dapat diekspresikan. Enzim yang
berperan pada asetilasi histon adalah HAT yaitu histone acetyltransferase. Sebaliknya, bila histon di-deasetilasi,
maka ikatan DNA dengan histon akan dipererat (diperkuat), sehingga
faktor-faktor inisiasi transkripsi tidak dapat menempel pada promotor.
Deasetilasi histon ini diregulasi oleh enzim HDAC yaitu histone deacetylase.
b) Post Transkripsi
3) RNA Interfering
RNA Interfering merupakan mekanisme epigenetik
yang terjadi setelah transkripsi. Gen gen bisa dibungkam dengan
menginterverensi RNA nya. Jika terdapat RNA untai ganda saling berikatan maka
jika masuk ke dalam sel akan dikenali oleh tubuh kita. Sebagai contoh RNA untai
ganda (dsRNA) ini adalah virus. Sehingga akan dipotong-potong oleh enzim
bernama dicer menjadi RNA yang
pendek-pendek. Kemudian untai ganda akan memisah, masing-masing menjadi untai
tunggal. Untai tunggal ini akan menjadi small
interfering RNA yang kemudian akan terbentuk RISC (RNA interfering stimulating complex) kemudian mereka akan
melayang-layang. Kompleks RISC dengan RNA interferingnya akan berikatan dengan
RISC melalui ikatan hidrogen. Jika berikatan dengan sempurna, struktur yang
pallindrom (misalnya GAC, CCACC) ini akan dikenali oleh enzim endonuklease
untuk dipotong-potong, jika mRNA di potong-potong maka ribosom tidak dapat
mentranslasikan.
a) Faktor faktor
i)
Metilasi
DNA
Metilasi
DNA dapat dipengaruhi oleh asam folat dan metionin yang terkandung dalam
makanan yang kita makan sehari-hari dan apa yang kita hadapi sehari-hari.
Metilasi juga diatur oleh aktivitas hormonal yang biasanya dipengaruhi oleh
stress.
ii)
Modifikasi
Histon
Asetilasi
dan deasetilasi histon dapat dipengaruhi oleh diet, metabolisme dan obat.
Misalnya adalah caffein, alkohol
dapat mengaktifkan asetilasi. Kemudian curcumin
yang bisa terdapat pada kunyit serta kadar glukosa yang tinggi dapat menghambat
asetilasi atau membuat deasetilasi.
b) Reprogramming Gen
Reprogramming gen merupakan suatu
modifikasi epigenetik yang dipengaruhi oleh lingkungan. Reprogramming ini
memiliki tujuan agar suatu individu dapat bertahan dengan lingkungan di
sekitarnya. Misalnya ada sebuah desa yang terisolir karena sebuah perang . Di
dalam desa itu terdapat wanita hamil yang terkena malnutrisi akibat desanya
kekurangan makanan. Otomatis bayi di dalam kandungannya itu di reprogram agar
dapat bertahan dengan kondisi kekurangan nutrisi, yaitu dengan membungkam
gen-gen yang membutuhkan banyak protein. Akibatnya sang bayi bisa lebih
resisten terhadap kondisi kekurangan nutrisi. Tetapi setelah bayi itu lahir,
desa tersebut kembali seperti normal lagi. Si ibu memberikan nutrisi ke bayinya
seperti bayi-bayi normal kebanyakan. Karena si bayi tersebut sudah di
reprogramming untuk menerima nutrisi dalam jumlah sedikit, akibatnya sang bayi
sangat rentan terkena obesitas karena jumlah nutrisi yang diberikan kepada bayi
tersebut dianggap berlebih oleh tubuh bayi itu.
Daftar Pustaka
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts,
K., dan Walter, P. (2010). Essential Cell
Biology (3th Edition). New York : Garland Science, Taylor &
Francis Group, LLC.
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts,
K., dan Walter, P. (2008). Molecular
Biology of The Cell (5th Edition). New York : Garland Science,
Taylor & Francis Group, LLC.
Alberts, B., Johnson, A.,
Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., dan Walter, P. (2015). Molecular Biology of The Cell (6th Edition). New York :
Garland Science, Taylor & Francis Group, LLC. Campbell, N.A., Reece, J.B. (2010). Biologi Jilid I (Edisi Kedelapan). Jakarta: Penerbit Erlangga.
Campbell, N.A., Reece, J.B. (2010). Biologi Jilid I (Edisi Kedelapan). Jakarta: Penerbit Erlangga.
etd.repository.ugm.ac.id/downloadfile/83521/potongan/S1-2015-313350-introduction.pdf
epigenetik pdf diakses pada tanggal 9 November 2016
kamuskesehatan.com diakses pada tanggal 9 November 2016
Katsnelson, Alla. (2010). "Epigenetics" Drives Phenotype?. Diakses pada 15 November
2016 melalui
http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/28849/title/--34-Epigenetics--34--drives-phenotype-/
Bannister, Andrew J.,
Kouzarides, Tony. (2011). Regulation of
Chromatin by Histone Modifications. Diakses pada 13 November 2016 melalui https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3193420/
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/dd/Epigenetic_mechanisms.jpg/350px-Epigenetic_mechanisms.jpg
Comments
Post a Comment
Mari berkomentar dengan baik dan bijak.....