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.

3. Modifikasi Epigenetik dan Lingkungan
               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

Popular posts from this blog

Manfaat Limit Dalam Kehidupan Sehari-hari

Pakaian Adat Jawa Tengah Pria

Pakaian Adat Jawa Tengah Perempuan