Betapa pentingnya DNA. Kode genetik adalah bagian kunci kehidupan, yang dalam kasus manusia menyimpan informasi yang memungkinkan organisme untuk berkembang di antara hampir 20.000 gen yang membentuk genom. Semua sel dalam tubuh yang sama memiliki DNA yang sama.
Jadi bagaimana mungkin mereka bertindak berbeda? Sebaliknya, bagaimana neuron adalah neuron dan bukan hepatosit, jika mereka memiliki DNA yang sama? Jawabannya ada di epigenetik.
- Artikel terkait: “ Genetika dan perilaku: apakah gen menentukan bagaimana kita bertindak? “
Apa itu epigenetik?
Meskipun mengandung informasi, rantai asam deoksiribonukleat bukanlah segalanya, karena ada komponen penting yaitu lingkungan. Di sinilah istilah epigenetika, “tentang genetika” atau “selain genetika.”
Ada faktor di luar kode genetik yang mengatur ekspresi gen yang berbeda, tetapi selalu menjaga urutan DNA tetap utuh. Ini adalah mekanisme yang memiliki relevansinya: jika semua gen aktif pada saat yang sama, itu tidak akan menjadi hal yang baik, yang memerlukan kontrol atas ekspresi.
Istilah epigenetika diciptakan oleh ahli genetika Skotlandia Conrad Hal Waddington pada tahun 1942 untuk merujuk pada studi tentang hubungan gen dan lingkungan.
Cara sederhana untuk memahami epigenesis diberikan kepada saya oleh seorang teman baik dengan contoh ini: jika kita berpikir bahwa DNA adalah perpustakaan, gen adalah buku, dan ekspresi gen adalah pustakawan. Tapi perpustakaan itu sendiri, debu, rak buku, api… segala sesuatu yang mencegah atau membantu pustakawan mengakses buku akan menjadi epigenetik.
Kenyataannya adalah bahwa genom manusia terdiri dari lebih dari 20.000 gen, tetapi ini tidak selalu aktif pada saat yang bersamaan. Tergantung pada jenis selnya, pada tahap perkembangan organisme apa, atau bahkan lingkungan itu sendiri di mana individu itu hidup, akan ada beberapa gen yang aktif dan yang lainnya tidak. Kehadiran sekelompok protein yang bertanggung jawab untuk mengendalikan ekspresi genetik tanpa memodifikasi urutan DNA, yaitu, tanpa menyebabkan mutasi atau translokasi, misalnya, memungkinkan hal ini.
Mengetahui epigenom
Konsep epigenom lahir sebagai konsekuensi dari kemunculan epigenetik, dan tidak lebih dari semua komponen yang merupakan bagian dari regulasi ekspresi gen ini.
Berbeda dengan genom, yang tetap stabil dan tidak berubah sejak lahir hingga usia tua (atau memang seharusnya begitu), epigenom bersifat dinamis dan bervariasi. Sepanjang perkembangannya berubah, dapat dipengaruhi oleh lingkungan, dan tidak sama tergantung pada jenis selnya. Untuk menempatkan efek lingkungan, telah terlihat bahwa merokok tembakau memiliki dampak negatif pada epigenom, yang mendukung munculnya kanker.
Sebelum melanjutkan, ulasan singkat tentang genetika disarankan untuk memahami tujuan DNA. Kode genetik mengandung gen, tetapi karena alasan itulah hal ini tidak memiliki konsekuensi. Secara umum, diperlukan kompleks protein yang disebut RNA polimerase untuk “membaca” gen ini dan mentranskripsikannya ke jenis lain dari rantai asam nukleat yang disebut “messenger RNA” (mRNA), yang hanya terdiri dari fragmen gen yang dibaca.
RNA yang diperoleh ini perlu diterjemahkan ke dalam produk akhir, yang tidak lain adalah protein, yang dibentuk oleh kompleks molekul lain yang dikenal sebagai ribosom, yang mensintesis protein dari mRNA. Menjadi jelas tentang cara kerjanya, saya melanjutkan.
Mekanisme epigenetik
DNA adalah struktur yang sangat besar, yang dalam kasus manusia panjangnya hampir dua meter, jauh lebih besar daripada diameter sel mana pun.
Alam bijaksana dan menemukan metode untuk secara drastis mengurangi ukuran dan mengemasnya di dalam inti sel: berkat protein struktural yang disebut “histones”, yang dikelompokkan dalam kelompok delapan untuk membentuk nukleosom, mereka mendukung rantai DNA untuk membungkusnya dan memfasilitasi lipat.
Untai DNA tidak sepenuhnya dipadatkan, meninggalkan bagian-bagian yang lebih bebas bagi sel untuk menjalankan fungsinya. Yang benar adalah bahwa pelipatan mempersulit RNA polimerase untuk membaca gen, itulah sebabnya mengapa RNA polimerase tidak selalu dilipat dengan cara yang sama di sel yang berbeda. Dengan tidak mengizinkan akses ke RNA polimerase, Anda sudah melakukan kontrol atas ekspresi gen tanpa mengubah urutannya.
Akan sangat sederhana jika hanya ini, tetapi epigenom juga menggunakan penanda kimia. Yang paling terkenal adalah metilasi DNA, yang terdiri dari perlekatan gugus metil (-CH3) pada asam deoksiribonukleat. Tanda ini, tergantung pada penempatannya, dapat merangsang pembacaan gen dan mencegahnya dijangkau oleh RNA polimerase.
Apakah epigenom diwariskan?
Genom, yang tidak berubah-ubah, diwarisi dari masing-masing orang tua individu. Tetapi apakah itu sama dengan epigenom? Masalah ini telah membawa banyak kontroversi dan keraguan.
Ingatlah bahwa, tidak seperti kode genetik, epigenom bersifat dinamis. Ada kelompok ilmiah yang yakin bahwa itu juga diwariskan, dan contoh yang paling sering mereka tunjukkan adalah kasus sebuah kota di Swedia di mana cucu dari kakek-nenek yang menderita kelaparan hidup lebih lama, seolah-olah itu adalah konsekuensi dari epigenetik..
Masalah utama dengan jenis studi ini adalah bahwa mereka tidak menggambarkan proses, tetapi hanya dugaan tanpa demonstrasi yang menyelesaikan keraguan.
Adapun mereka yang percaya bahwa epigenom tidak diwariskan, mereka didasarkan pada penelitian yang mengungkapkan keluarga gen yang fungsi utamanya adalah untuk memulai kembali epigenom dalam zigot. Namun, penelitian yang sama memperjelas bahwa epigenom tidak dimulai kembali sepenuhnya, tetapi 5% gen lolos dari proses ini, meninggalkan pintu kecil terbuka.
Pentingnya epigenetik
Pentingnya yang sedang diberikan untuk mempelajari epigenetik adalah bahwa hal itu dapat menjadi cara untuk menyelidiki dan memahami proses vital seperti seperti penuaan, proses mental atau sel induk.
Bidang di mana lebih banyak hasil yang diperoleh adalah dalam pemahaman biologi kanker, mencari target untuk menghasilkan terapi farmakologis baru untuk melawan penyakit ini.
penuaan
Seperti disebutkan sebelumnya dalam teks, epigenom di setiap sel berubah sesuai dengan tahap perkembangan di mana orang tersebut berada.
Studi telah membuktikan hal ini. Sebagai contoh, telah diamati bahwa genom bervariasi di otak manusia dari lahir hingga dewasa, sedangkan di masa dewasa hingga usia tua tetap stabil. Selama penuaan ada perubahan lagi, tapi kali ini turun bukannya naik.
Untuk penelitian ini mereka fokus pada metilasi DNA, melihat bahwa lebih banyak dihasilkan selama masa remaja dan menurun di usia tua. Dalam hal ini, kurangnya metilasi menghambat kerja RNA polimerase, yang menyebabkan penurunan efisiensi neuron.
Sebagai aplikasi untuk memahami penuaan, ada penelitian yang menggunakan pola metilasi DNA dalam sel garis darah sebagai indikator usia biologis. Terkadang, usia kronologis tidak sesuai dengan usia biologis, dan dengan penggunaan pola ini dimungkinkan untuk mengetahui status kesehatan dan kematian pasien secara lebih konkret.
Kanker dan patologi
Kanker terdiri dari sel yang karena alasan tertentu berhenti terspesialisasi dalam jaringan asalnya dan mulai berperilaku seolah-olah itu adalah sel yang tidak berdiferensiasi, tanpa membatasi proliferasi atau pindah ke jaringan lain.
Logikanya, adalah normal untuk berpikir bahwa perubahan epigenom dapat menyebabkan sel menjadi kanker dengan mempengaruhi ekspresi gen.
Ada gen dalam DNA yang dikenal sebagai “penekan kanker” ; namanya sendiri menunjukkan apa fungsinya. Nah, dalam beberapa kasus kanker, terlihat bahwa gen-gen ini dimetilasi dengan cara menonaktifkan gen tersebut.
Saat ini sedang berusaha untuk mempelajari apakah epigenetik mempengaruhi jenis patologi lain. Ada bukti yang menunjukkan bahwa itu juga terlibat dalam arteriosklerosis dan beberapa jenis penyakit mental.
Kegunaan medis
Industri farmasi mengarahkan pandangannya pada epigenom, yang berkat dinamismenya merupakan target yang layak untuk terapi masa depan. Perawatan telah diterapkan pada beberapa jenis kanker, terutama pada leukemia dan limfoma, di mana obat tersebut menargetkan metilasi DNA.
Perlu dicatat bahwa ini efektif selama asal kanker adalah epigenetik dan bukan yang lain, seperti mutasi.
Namun, tantangan terbesar adalah mendapatkan semua informasi tentang epigenom manusia, dengan cara mengurutkan genom manusia. Dengan pengetahuan yang lebih luas, di masa depan dapat dirancang perawatan yang lebih personal dan individual, dengan dapat mengetahui kebutuhan sel-sel area yang rusak pada pasien tertentu.
Sains membutuhkan lebih banyak waktu
Epigenetika adalah bidang penelitian yang cukup baru dan studi lebih lanjut diperlukan untuk lebih memahami subjek.
Yang harus jelas adalah bahwa epigenetik terdiri dari regulasi ekspresi gen yang tidak mengubah urutan DNA. Tidak jarang menemukan penyebutan epigenetik yang salah dalam kasus mutasi, misalnya.