Kerja Gen Dalam Otak (Bagian 2)

purple cells

Setelah sebelumnya membahas komponen gen pada Kerja Gen Dalam Otak (Bagian 1), kali ini akan membahas bagaimana kerja gen dalam pengaturan ekspresi, variasi dan perannya dalam penyakit.

Pengaturan Ekspresi Gen

Kita dapat mengetahui protein mana yang akan dibuat oleh suatu gen, dengan meliat kodenya, yang disebut juga urutan DNA. Yang tidak dapat kita prediksi adalah jumlah protein yang akan dibuat, kapan dibuat, dan sel apa yang akan membuatnya.

Setiap sel hanya mengaktifkan sebagian kecil dari gennya, sementara yang lainnya dinonaktifkan. Misalnya, gen yang diekspresikan di sel otak mungkin dinonaktifkan di sel hati atau sel jantung. Beberapa gen hanya dihidupkan selama bulan-bulan awal perkembangan manusia dan kemudian dinonaktifkan kemudian.

Seperti halnya manusia, sel memiliki garis keturunan yang unik, dan mereka cenderung mewarisi sifat dari orang tuanya. Jadi, asal muasal sel mempengaruhi gen yang dihidupkannya untuk membuat protein. Lingkungan sel -paparan sel dari sekitarnya dan ke hormone serta sinyal lain- juga membantu menentukan protein mana yang dibuat sel. Isyarat dari masa lalu dan dari lingkungannya bertindak melalui banyak faktor pengaturan di dalam sel. Beberapa diantaranya yaitu :

  • Protein pengikat DNA. Sekitar 10 persen gen dalam genom manusia, mengkode protein pengikat DNA. Beberapa protein ini mengenali dan menempel pada bit DNA tertentu dan mengaktifkan ekspresi gen. Jenis lain dari protein pengikat DNA, yang disebut histon, bertindak sebagai kincir yang dapat menjaga DNA dalam gulungan yang rapat dan dengan demikian menekan ekspresi gen.
  • sRNA. Di seluruh genom, tersebar banyak jenis RNA kecil (sRNA) yang secara aktif mengatur ekspresi gen. Karena untainya yang ppendek, mereka dapat menargetkan, mencocokkan, dan menonaktifkan potongan kecil kode genetic.
  • Faktor Epigenetik. Epigenetika merupakan kata dari bahasa Yunani, epi artinya di atas atau di samping. Dalam arti luas, epigenetic mengacu pada perubahan ekspresi gen yang tahan lama tanpa perubahan apa pun pada kode genetic. Faktor epigenetic, termasuk tanda atau tag kimiawi pada DNA atau pada histon yang dapat mempengaruhi ekspresi gen.

Variasi dalam Kode Genetik

Variasi genetik adalah perubahan permanen dalam urutan DNA yang menyusun gen. Kebanyakan, variasi tidak berbahaya atau tidak berpengaruh sama sekali. Namun, variasi lain dapat memiliki efek berbahaya yang menyebabkan penyakit. Variasi gen yang lainnya lagi, justru bermanfaat dalam jangka panjang, membantu spesies tersebut beradaptasi terhadap perubahan.

  • Polimorfisme Nukleotida Tunggal (SNP)
Kerja gen dalam otak, salah satunya variasi kode genetik berupa polimorfisme nukleotida tunggal. Gambar: wikipedia

SNP merupakan variasi yang melibatkan perubahan hanya dalam satu nukleotida. Diperkirakan genom manusia mengandung lebih dari 10 juta SNP yang berbeda. Karena SNP adalah perubahan kecil dalam DNA, kebanyakan dari mereka tidak berpengaruh pada ekspresi gen. Namun beberapa SNP bertanggung jawab untuk memberi kita ciri-ciri unik, seperti warna rambut dan mata seseorang. SNP lain mungkin memiliki efek halus pada risiko seseorang terkena penyakit umum, seperti penyakit jantung, diabetes, atau stroke.

  • Variasi Penyalinan Nomor (CNV)

Paling tidak terdapat 10 persen dari genom manusia terdiri dari CNV, yang mrupakan potongan besar DNA yang dihapus, disalin, dibalik, atau disusun ulang dalam kombinasi yang unik untuk setiap individu. Potongan DNA ini, seringkali melibatkan gen pengkode protein. Hal ini berarti, bahwa CNV cenderung mengubah cara gen membuat proteinnya.

Karena gen biasanya muncul dalam dua Salinan, satu diwarisi dari masing-masing induk, CNV yang melibatkan satu gen yang hilang dapat menurunkan produksi protin di bawah jumlah yang dibutuhkan.

Memiliki terlalu banyak salinan, juga bisa berbahaya. Meski, sebagian besar kasus penyakit Parkinson bersifat sporadis (tanpa penyebab jelas),beberapa kasus dikaitkan dengan memiliki dua atau lebih Salinan gen SNCA, yang mengkode protein yang disebut alpha-synuclein.

Kelebihan alpha-synuclein, terakumulasi dalam gumpalan di dalam sel-sel otak, dan tampaknya mengganggu mesin sel. Untuk alasan yang belum jelas, gumpalan serupa dikaitkan dengan penyakit Parkonson sporadis.

  • Mutasi Gen Tunggal

Beberapa variasi genetik, kecil dan hanya mempengaruhi satu gen. namun, mutase gen tunggal ini dapat memiliki konsekuensi besar, karena memengaruhi instruksi gen untuk membuat protein. Mutase gen bertanggung jawab atas banyak penyakit neurologis (syaraf) bawaan yang langka.

Misalnya, penyakit Huntington adalah hasil dari yang kita sebut perluasan “pengulangan triplet” dalam gen huntingtin. Gen normal sering memiliki pengulangan triplet, dimana kode asam amino triplet yang sama muncul beberapa kali seperti gagap. Pengulangan ini biasanya tidak berbahaya.

Dalam gen huntingtin, pengulangan triplet sebanyak 20 hingga 30 kali adalah normal. Namun pada penderita penyakit Huntington, jumlah pengulangannya bisa mencapai 40 atau lebih. Mutasi tersebut menciptakan protein yang berbentuk tidak normal dan beracun bagi neuron. Saat sel-sel mulai mati, gejala penyakit Huntington muncul (gerakan menggeliat tak terkendali pada kaki dan lengan, serta hilangnya koordinasi otot dan perubahan kepribadian serta pemikiran).

Peran Gen pada Penyakit Neurologi

Ilmuwan mencari hubungan antara kerja gen dan risiko penyakit dengan melakukan dua jenis penelitian. Dalam studi genom-wide association (GWA), para ilmuwan mencari  SNP atau perubahan lain dalam urutan DNA, membandingkan genom subjek (orang, hewan laboratorium, atau sel) yang memiliki penyakit, dan yang tidak memiliki penyakit. Dalam jenis studi lain yang disebut profil ekspresi gen, para ilmuwan mencrai perubahan dalam ekspresi dan regulasi gen yang terkait dengan suatu penyakit.

Kedua jenis penelitian ini sering menggunakan alat yang disebut DNA microarray, yang berupa chip kecil, kadang disebut chip gen, dilapisi dengan baris demi baris fragmen DNA. Fragmen berperan sebagai probe untuk DNA (dalam studi GWA) atau RNA (dalam profil ekspresi gen) yang diisolasi dari sampel darah atau jaringan.

Semakin banyak ilmuwan yang melakukan penelitian ini dengan cara pengurutan langsung, yang melibatkan pembacaan urutan DNA atau RNA nukleotida oleh nukleotida. Pengurutan, dulunya merupakan prosedur yang lama dan mahal, tapi serangkaian teknik baru yang disebut pengurutan generasi baru telah muncul sebagai cara yang efisien dan hemat biaya untuk mendapat pembacaan genom yang terperinci.

Sumber : National Institute of Neurological Disorders and Stroke. Brain Basics: Genes At Work In The Brain. 2019

Related Post

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*