Contoh perubahan ekspresi genetika yang disebabkan mekanisme epigenetika. Kedua tikus hasil kloning ini memiliki gen yang sama dengan status metilasi DNA yang berbeda
[1]
Epigenetika
(
bahasa Inggris
:
epigenetics
), di dalam
biologi
, adalah studi tentang perubahan
fenotipe
atau
ekspresi genetika
yang disebabkan oleh mekanisme selain perubahan sekuens
DNA
dasar. Epigenetika berasal dari
bahasa Yunani
,
epi-
yang berarti "di atas" atau "menutupi", dan -
genetika
. Tidak ada perubahan pada sekuens DNA dasar, melainkan faktor non
genetika
yang menyebabkan ekspresi gen organisme berubah.
[2]
Contoh terbaik perubahan epigenetika pada
eukariotik
adalah proses diferensiasi
sel
. Selama
morfogenesis
,
sel induk
totipoten berubah menjadi bermacam-macam sel pluripoten pada
embrio
yang kemudian akan berubah menjadi sel yang berdiferensiasi secara penuh. Dengan kata lain,
zigot
, sebuah
sel telur
yang telah dibuahi, berubah menjadi berbagai jenis sel, seperti neuron (sel saraf),
sel otot
,
epitel
,
pembuluh darah
, dan sebagainya, yang kemudian akan terus membelah.
[3]
Hal ini terjadi di mana pengaktifan beberapa gen dapat mengakibatkan
peredaman gen
lainnya. Contoh lainnya adalah seperti yang terlihat pada gambar, dua tikus hasil
kloning
dengan gen yang sama dan status metilasi DNA yang berbeda menghasilkan ekspresi genetika yang berbeda.
[1]
Sejarah epigenetika berhubungan dengan studi
evolusi
dan perkembangan, tetapi kemudian istilah epigenetika telah mengalami perubahan seiring dengan meningkat pesatnya pengertian tentang mekanisme molekuler yang mendasari pengaturan ekspresi gen pada eukariota.
[3]
Hingga 1950-an, istilah epigenetika digunakan secara berbeda yaitu untuk mengelompokkan semua kejadian perkembangan dimulai dari
zigot
hingga
organisme
dewasa, dalam hal ini semua proses regulasi, dimulai dari materi genetika yang kemudian membentuk hasil akhir.
[3]
Organisme yang digunakan dalam penelitian epigenetika antara lain
Saccharomyces cerevisiae
,
Schizosaccharomyces pombe
,
Neurospora crassa
, yang merupakan organisme sel tunggal dan eukariotik tingkat rendah dengan siklus hidup pendek,
Arabidopsis thaliana
di mana pada organisme ini terdapat peredaman transkripsi gen oleh kompleks RNAi,
Tetrahymena
dan
Paramecium
yang memiliki inti sel dimorfisme yang unik,
Caenorhabditis elegans
dan
Drosophila melanogaster
,
invertebrata
yang merupakan organisme multiselular, hingga organisme
vertebrata
(
mamalia
).
[3]
Mekanisme Epigenetika: metilasi DNA dan modifikasi histon
Mekanisme epigenetika antara lain adalah
metilasi DNA
,
modifikasi histon
, dan
perubahan bentuk kromatin
.
[4]
Metilasi DNA terjadi pada posisi 5 dari cincin
pirimidin
sitosina
, dalam konteks dinukleotida CpG.
[4]
Metilasi
sendiri merupakan peristiwa dimana terjadi penambahan gugus
metil
pada
sitosina
. Mekanisme ini mendasari berbagai macam fenomena
transkripsi
, termasuk imprinting, inaktivasi kromosom X, serta
transgenerational epigenetic inheritance
.
[5]
Enzim
yang berperan dalam proses metilasi diantaranya adalah
DNA metiltransferase (DNMT)
.
[5]
Kebalikan dari metilasi adalah
demetilasi
. Proses demetilasi DNA pada tumbuhan diketahui melibatkan 5-metilsitosina glikosilase melalui jalur koreksi DNA dengan pemotongan basa, sedangkan pada mamalia proses demetilasi ini belum diketahui secara pasti mekanismenya.
[6]
Penelitian pada awal tahun 2010 menyatakan proses demetilasi kemungkinan diperantarai suatu reaksi yang membutuhkan radikal
S-adenosine metionin
(SAM) utuh.
[7]
Modifikasi
histon
memengaruhi perubahan bentuk kromatin.
[4]
Ada berbagai macam modifikasi yang dapat terjadi pada histon, diantaranya adalah
metilasi
,
fosforilasi
, dan
asetilasi
.
Pada berbagai sel eukariota tingkat tinggi, ada dua tipe kromatin pada tahap
interfase
yaitu:
[8]
- Eukromatin
, merupakan bentuk yang kurang padat, atau yang bentuk terbuka.
[4]
[8]
Eukromatin berbentuk padat selama
pembelahan sel
, tetapi mengendur menjadi bentuk yang terbuka selama interfase.
[9]
- Heterokromatin
, merupakan bentuk yang lebih padat, atau bentuk tertutup.
[4]
[8]
Heterokromatin sangat padat pada pembelahan sel, demikian pula pada saat interfase.
[9]
Saat suatu gen yang secara normal
terekspresi
pada bentuk eukromatin berpindah pada daerah heterokromatin, dapat menghentikan ekspresi gen tersebut, dan terjadilah
peredaman gen
.
[8]
- ^
a
b
(Inggris)
Jane Bradbury (22 December 2003).
"Human Epigenome Project-Up and Running"
.
PLos Biol
.
1
(3): 316-319.
doi
:
doi10.1371/journal.pbio.0000082
.
Diarsipkan
dari versi asli tanggal 2010-08-09
. Diakses tanggal
2010-04-10
.
- ^
(Inggris)
Alberts, Bruce
(2008).
Molecular Biology of the cell
. Garland Science. hlm.
219
.
ISBN 978-0-8153-4106-2
. Diakses tanggal
2010-03-31
.
- ^
a
b
c
d
(Inggris)
Allis, C.David (2007).
Epigenetics
. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press. hlm.
26
-27.
ISBN 978-0-87969-724-2
.
- ^
a
b
c
d
e
(Inggris)
Tost, Jorg
(2009).
DNA Methylation Methods and Protocols
. New York: Humana Press.
ISBN 978-1-934115-61-9
.
- ^
a
b
(Inggris)
Dengke K. Ma, Junjie U. Guo, Guo-li Ming, Hongjun Song (2009-5-15).
"DNA excision repair proteins and Gadd45 as molecular players for active DNA demethylation"
.
Cell cycle
.
37
: 1526-1531.
doi
:
Cell Cycle 8:10, 1526-1531; 15 May 2009
.
- ^
(Inggris)
Steen K.T. Ooi, Timothy. H. Bestor (2008-7-27). "The Colourfull History of Active DNA Demethylation".
Cell
.
133
: 1145-1148.
doi
:
DOI 10.1016/j.cell.2008.06.009
.
- ^
(Inggris)
Yuki Okada, Kazuo Yamagata, Kwonho Hong, Teruhiko Wakayama, Yi Zhang (2010-1-28). "A Role for the Elongator Complex in zygotic paternal Genome Demethylation".
Nature
.
463
: 554-559.
doi
:
10.1038/nature08732
.
- ^
a
b
c
d
(Inggris)
Alberts, Bruce
(2008).
Molecular Biology of the cell
. Garland Science. hlm.
220
.
ISBN 978-0-8153-4106-2
. Diakses tanggal
2010-03-31
.
- ^
a
b
(Inggris)
Pritchard, Dorian J. (2008).
Medical Genetics at a Glance
. Oxford, England: Blackwell Publishing.
ISBN 978-1-4051-4846-7
.
|
---|
Umum
| |
---|
Perpustakaan nasional
| |
---|
Lain-lain
| |
---|