Saat ini, istilah epigenetik bukanlah hal asing di telinga masyarakat maupun peneliti. Berbeda dengan beberapa dekade lalu, yang mana istilah ini masih jarang diketahui di kalangan masyarakat ataupun peneliti.
Hal ini disebabkan, maraknya pengaplikasian metode ini sehingga masyarakat cukup familiar dengan istilah tersebut. Bahkan, untuk beberapa waktu ke depan peneliti telah memikirkan dan menjalankan pelbagai inovasi untuk pengaplikasian epigenetik.
Lebih dekat dengan epigenetik
Epigenetik sendiri merupakan gabungan dari dua kata “epi” dan “genetic” yang berarti di atas dan gen. Selain itu, istilah yang dikembangkan oleh Waddington tahun 1942 digunakan untuk menggambarkan pengaruh proses genetik terhadap perkembangan. Beliaupun, mendefinisikan epigenetic sebagai cabang ilmu biologi yang mengkaji interaksi kasual antara gen dan produknya yang membawa fenotip.
Seiring berkembangnya zaman, peneliti mendefinisikan epigenetic sebagai studi tentang perubahan ekspresi gen yang diwariskan (gen aktif versus gen tidak aktif) yang tidak melibatkan perubahan pada urutan DNA yang mendasarinya perubahan fenotipe tanpa perubahan genotipe, namun pada gilirannya memengaruhi cara sel membaca gen. Perubahan epigenetic adalah suatu kejadian biasa dan alami tetapi dapat dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti, usia, lingkungan atau gaya hidup, dan keadaan penyakit.
Berdasarkan hal tersebut, ekspresi gen mengacu pada peristiwa suatu protein terbentuk dari hasil instruksi suatu gen pada tubuh seseorang. Berbeda dengan perubahan genetik pada umumnya, perubahan epigenetic memengaruhi ekspresi gen untuk “mengaktifkan” dan “menonaktifkan” gen secara mudah akibat lingkungan dan perilaku sehari-hari, seperti kebiasaan pola hidup sehat, merokok, dan lainnya.
Cara kerja epigenetik
Epigenetik bekerja dengan memengaruhi bagaimana suatu gen dibaca oleh sel dan membuktikan apakah sel harus menghasilkan protein yang relevan, misalnya, gen COL1A1 dalam DNA terdapat di semua jenis sel kemudian diekspresikan dalam sel kulit untuk menghasilkan protein kolagen tipe 1. Di samping itu, terdapat tiga sistem yang dianggap dapat memulai dan mempertahankan perubahan epigenetic, yaitu metilasi DNA, modifikasi histon, dan non coding RNA.
1. Metilasi DNA
Metilasi DNA, yaitu modifikasi epigenetik yang saat ini paling banyak dikarakterisasi dengan baik sehingga banyak dipelajari. Sehingga, metilasi DNA memiliki peranan penting dalam fungsi aplikasi jangka panjang.
Metilasi DNA merupakan proses biologis penambahan gugus metil kedalam susunan molekul DNA. Proses metilasi ini, dapat mengubah aktivitas suatu segmen DNA tanpa merubah sekuen dari DNA tersebut. Jika metilasi DNA terletak didaerah gen promoter maka metilasi DNA umumnya berperan sebagai penghambat transkripsi gen. Proses ini, dapat terjadi karena saat metilasi DNA terjadi terdapat peranan protein inhibitor yang berikatan pada daerah transcription factor pada sekuen DNA.
2. Modifikasi histon
Protein yang membungkus untaian DNA disebut dengan histon. Suatu gen tidak dapat terekspresi/terbaca jika daerah sekuen gen tersebut terikat erat disekitar protein histon. Dengan memodifikasi protein histon, peneliti dapat meregulasi sekuen gen target sehingga mampu menonaktifkan gen tertentu sementara waktu. Modifikasi protein histon dapat dilakukan dengan cara menambahkan atau menghilangkan gugus kimia pada protein histon, sehingga akan meregulasi suatu gen apakah dapat terbuka atau tertutup.
3. Non Coding RNA
Kumpulan DNA (genome) seseorang dapat memiliki daerah RNA coding dan non coding. RNA coding berfungsi untuk menghasilkan protein sedangkan RNA non coding berfungsi untuk mengontrol ekspresi genetik dengan cara menempel pada daerah RNA coding. Beberapa jenis non coding RNA yang berkaitan dengan epigenetik yaitu microRNA (miRNA), short interfering RNA (siRNA), piwi-interacting RNA (piRNA), long non-coding RNA (lncRNA). Keempat non coding RNA ini dapat berperan dalam menghambat proses translasi dengan cara mendegradasi mRNA atau memodifikasi protein histon untuk mengaktifkan atau menonaktifkan gen.
Aplikasi epigenetic
Hingga sampai saat ini, pengaplikasian epigenetik kerap dilakukan pada pelbagai sektor, di antaranya.
- Epigenetik digunakan untuk membantu menentukan jenis kanker yang diderita seseorang. Dengan kata lain, hadirnya epigenetik dapat membantu menemukan kesulitan untuk mendeteksi kanker lebih awal. Meskipun, hal tersebut diperlukan tes skrining lebih lanjut.
- Epigenetik dapat pula digunakan untuk mengkonfirmasi identitas individu dalam bidang forensik, saat bukti pada KTP masih dalam tahapan analisis.
- Mekanisme epigenetik melalui transposon yang berperan mendorong ekspresi gen-gen terkait pertumbuhan dan perkembangan tanaman seperti asam giberelin serta sitokinin sehingga menghasilkan tanaman dengan produksi tinggi.
- Peran perubahan epigenetika pada kehidupan mnausia adalah perbedaan yang terlihat pada dua orang kembar identik. Akibat berasal dari satu sel telur, kedua janin tersebut akan memiliki gen atau DNA yang identik. Akan tetapi, kedua orang tersebut akan tetap memiliki perbedaan pada karakter dan kerentanan terhadap suatu penyakit. Paparan lingkungan yang didapatkan kedua orang kembar tersebut berpotensi mengahsilkan status epigenetika yang berbeda.
- Penerapan epigenetikaa atau dengan mematikan gen MSH1 pada tanaman kedelai dan sorgum, mampu mensimulasikan paparan stress yang tinggi. Seteelah mengaktifkan kembali gen dan kawin silang dengan tanaman tidak berubah. Tanaman hibridisasi telah meningkatkan pertumbuhan, biomassa, dan hasil.
- Analisis dan terapi genetic saat ini sedang dikembangkan untuk meningkatkan proses transplantasi ginjal.
- Modifikasi epigenetic berperan dalam pathogenesis kanker kolorektal, yaitu pemodifikasian pada post translasi histon, asetilasi histon primer, dan metilasi yang mengatur ekspresi dari onkogen dan tumor suppressor genes (TSGs).
Reference:
