Epigenetik, Studi Perubahan Cara Kerja Gen Terkait Perilaku dan Lingkungan

Di era yang modern ini, berbagai perangkat teknologi yang memudahkan aktivitas kita terus diciptakan dan diperbarui, termasuk dalam bidang kesehatan. Kabarnya, dalam beberapa waktu ke depan peneliti mulai mengaplikasikan epigenetik. Istilah ini mungkin masih asing bagi Anda dan keluarga di rumah. Akan tetapi, tidak ada salahnya jika Anda mengenal hal ini lebih dalam lewat ulasan berikut ini.

Apa itu epigenetik?

Menurut Centers for Disease Control and Prevention (CDC), epigenetik adalah studi yang mempelajari bagaimana perilaku dan lingkungan seseorang dapat mengubah gen di dalam tubuh.

Gen adalah unit fisik dan fungsional dasar hereditas, yakni penurunan sifat genetik dari orang tua ke anak. Gen terdiri dari DNA dan beberapa gen yang bertindak sebagai pengintruksi untuk membuat molekul yang disebut dengan protein.

Perubahan cara kerja gen ini tidak sama dengan perubahan gen yang dikenal juga dengan sebutan mutasi gen. Epigenetik bersifat reversibel, yakni tidak mengubah urutan DNA. Akan tetapi, mengubah cara tubuh dalam membaca urutan DNA.

Selain itu, perubahan ini mengarah pada ekspresi gen yang mengacu pada seberapa sering atau kapan protein dibuat dari intruksi di dalam gen. Sementara mutasi gen dapat mengubah protein akan dibuat.

Sederhananya, epigenetik tidak mengubah gen tapi hanya mengubah cara kerja gen.

Seperti apa cara kerja epigenetik?

Perubahan cara kerja gen ini sudah disebutkan dapat memperngaruhi ekspresi gen dengan cara yang berbeda-beda. Berikut ini adalah jenis-jenis perubahan cara kerja gen.

Metilasi DNA

Metilasi merupakan proses penambahan rantai zat kimia ke dalam susunan DNA. Jadi, kelompok ini ditambahkan ke lokasi tertentu pada DNA, yang kemudian akan memblokir protein yang menempel pada DNA sehingga pembacaan DNA akan terhambat.

Kelompok kimia ini juga bisa dihilangkan melalui proses yang demetilasi. Biasanya, metilasi akan mematikan gen dan demetilasi akan menghidupkan gen.

Modifikasi histon

DNA membungkus protein yang disebut histon. Histon yang terbungkus rapat oleh DNA tidak dapat diakses oleh protein yang membaca gen.

Beberapa gen yang membungkus histon akan dimatikan (kondisi off), dan beberapa gen yang tidak membungkus protein akan tetap hidup (kondisi on). Zat kimia dapat ditambahkan maupun dihilangkan dari histon dan mengubah gen tersebuh dimatikan atau dihidupkan.

RNA non-coding

DNA digunakan sebagai pengintruksi untuk membuat RNA pengkodean dan non-pengkodean. Kode RNA ini nantinya digunakan untuk membuat protein.

RNA non-coding membantu mengontrol ekspresi gen dengan menempel pada coding RNA, bersama dengan protein tertentu, untuk memecah coding RNA sehingga tidak dapat digunakan untuk membuat protein.

RNA non-coding juga melibatkan protein untuk memodifikasi histon supaya dapat mengaktifkan atau menonaktifkan gen.

Bagaimana epigenetik bisa berubah?

Perubahan cara membaca gen ini bisa terjadi karena beberapa faktor, di antaranya.

1. Tubuh kembang tubuh

Perubahan ini bisa terjadi sebelum Anda dilahirkan. Semua sel di dalam tubuh Anda memiliki gen yang sama, tapi terlihat dan bertindak berbeda. Saat Anda tumbuh, perubahan cara kerja gen ini membantu menentukan fungsi mana yang akan dimiliki sel; apakah itu akan menjadi sel jantung, sel saraf, atau sel kulit.

Contohnya pada sel otot dan sel saraf. Kedua sel ini memiliki DNA yang sama, tetapi bekerja secara berbeda. Sel saraf mengantarkan informasi ke sel lain di tubuh. Sementara sel otot memiliki struktur yang membantu kemampuan tubuh untuk bergerak.

Perubahan cara kerja gen ini memungkinkan sel otot untuk mengaktifkan gen dalam membuat protein penting yang mendukung tugasnya, dan mematikan gen yang menjalankan fungsi sel saraf.

 2. Usia

Epigenetik terus berubah sepanjang hidup Anda. Itulah sebabnya, kondisi saat ini tidak sama dengan kondisi di waktu anak-anak atau remaja.

Contohnya perbandingan pada bayi baru lahir, orang berusia 26 tahun, dengan orang berusia 103 tahun. Tingkat metilasi DNA mengalami penurunan seiring bertambahnya usia.

Bayi baru lahir memiliki metilasi DNA tertinggi, sedangkan orang berusia 103 tahun memiliki metilasi DNA terendah, dan orang berusia 26 tahun memiliki tingkat metilasi DNA di tengah keduanya.

3. Fleksibilitas

Tidak semua perubahan epigenetik bersifat permanen. Beberapa perubahan dapat ditambahkan atau dihilangkan, sebagai respons terhadap perubahan perilaku atau lingkungan.

Contohnya perbandingan antara perokok, bukan perokok, dan mantan perokok. Seorang perokok mengalami perubahan pada bagian tertentu dari gen AHRR, dan memiliki cenderung lebih sedikit metilasi DNA dibandingkan bukan perokok. Perbedaannya lebih besar untuk perokok berat dan perokok jangka panjang.

Setelah berhenti merokok, mantan perokok dapat mulai meningkatkan metilasi DNA pada gen ini. Akhirnya, mereka dapat mencapai tingkat yang sama dengan bukan perokok. Dalam beberapa kasus, ini dapat terjadi dalam waktu kurang dari satu tahun, tetapi lamanya waktu tergantung pada berapa lama dan seberapa banyak seseorang merokok sebelum berhenti.

Apa kaitan epigenetik dengan kesehatan?

Adanya perubahan pada tubuh tentu bisa mempengaruhi kesehatan. Itulah sebabnya, peneliti mempelajari perubahan ini. Berikut ini adalah berbagai masalah kesehatan yang berhubungan dengan perubahan cara kerja gen.

Infeksi

Kuman dapat mengubah cara kerja gen Anda untuk melemahkan sistem kekebalan. Dengan begitu, kuman dapat bertahan hidup di dalam tubuh. Misalnya, pada Mycobacterium tuberculosis. 

Bakteri ini menyebabkan penyakit TBC. Adanya infeksi dari bakteri ini menyebabkan perubahan pada histon di beberapa sel kekebalan yang mengakibatkan “mematikan” gen IL-12B. Mematikan gen IL-12B akan melemahkan sistem kekebalan Anda dan meningkatkan kelangsungan hidup Mycobacterium tuberculosis.

Kanker

Mutasi tertentu membuat Anda lebih mungkin terkena kanker. Demikian juga, beberapa perubahan cara kerja gen yang dapat meningkatkan risiko kanker.

Contohnya, Anda memiliki mutasi pada gen BRCA1 yang mencegahnya bekerja dengan baik, sehingga membuat Anda lebih mungkin terkena kanker payudara dan kanker jenis lainnya. Demikian pula, peningkatan metilasi DNA yang mengakibatkan penurunan ekspresi gen BRCA1, bisa meningkatkan risiko kanker payudara dan kanker lainnya.

Adanya sel kanker telah meningkatkan metilasi DNA pada gen tertentu, tingkat metilasi DNA secara keseluruhan lebih rendah pada sel kanker dibandingkan dengan sel normal.

Berbagai jenis kanker yang terlihat sama dapat memiliki pola metilasi DNA yang berbeda. Epigenetik dapat digunakan untuk membantu menentukan jenis kanker yang dimiliki seseorang. Di samping itu, memperlajari hal ini juga membantu dokter memutuskan tes skrining kanker lebih lanjut diperlukan atau tidak.

Nutrisi selama masa kehamilan

Lingkungan dan perilaku ibu hamil selama kehamilan, seperti apakah dia makan makanan sehat, dapat mengubah cara kerja gen pada bayi. Beberapa dari perubahan ini dapat bertahan selama beberapa dekade dan mungkin membuat anak lebih mungkin terkena penyakit tertentu.