REGULASI STRUKTUR KROMATIN BERPENGARUH TERHADAP REGULASI EKSPRESI GEN

Ingatlah bahwa DNA sel eukariotik dikemas bersama protein dalam kompleks rumit yang dikenal sebagai kromatin, dengan nukleosom sebagai satuan dasar. Organisasi struktural kromatin tidak hanya mengemas DNAmenjadi bentuk padat sehingga muat di dalam nukleus namun juga membantu meregulasi ekspresi gen dalam beberapa cara. Lokasi promoter gen terhadap nukleosom dan situs tempat DNA
melekat ke perancah kromosom atau lamina nukleus dapat mempengaruhi apakah gen tersebut di transkripsikan atau tidak. Selain itu gen gen dalam heterokromatin yang sangat terkondensasi biasanya tidak di ekspresikan. Efek represif heterokromatin telah di amati dalam sejumlah percobaan berup penyisipan gen yang aktif ditranskripsikan ke dalam heteokromatin menjadi tidak lagi terekspresi. Dan seperti yang terungkap dalam banyak penelitian akhir akhir ini,modifikasi terhadap histon dan DNA kromatin akan mempengaruhi struktur kromatin dan ekspresi gen.

MODIFIKASI HISTON

Ada bukti yang mendukung bahwa modifikasi kimiawi terhadap histon, protein protein yang di lilit oleh DNA dalam nukleosom memainkan peranan langsung dalam regulasi transkripsi gen. N terminus dari setiap molekul histon dalam nukleosom menonjol keluar dari nukleosom. Ekor ekor histon ini bisa di akse oleh berbagai enzim pemodifikasi yamg mengatalisis atau membuang gugus gugus kimiawi spesifik.

Dalam asetilasi histon gugus asetil (COCH₃ ) dilekatkan ke lisin pada ekor histon. Deasetilasi merupakan pembuangan gugus asetil. Saat lisin terasetilasi muatan positifnya ternetralkan dan ekor histon tidak lagi berikatan dengan nukleosom di sebelahnya. Ingatlah bahwa ikatan semacam ini mendorong penggulungan kromatin menjadi bentuk yang lebih padat. Ketika pengikatan ini tidak terjadi maka struktur kromatin melonggar. Akibatnya protein protein transkripsi lebih mudah mengakses gen gen di wilayah yang terasetilasi. Para peneliti telah menunjukan bahwa sejumlah enzim yang mengasetilasi atau deasetilasi histon berasosiasi rapat dengan faktor transkripsi yang berikatan ke promoter, atau bahkan komponen dari faktor tersebut. Hasil hasil pengamatan ini menunjukan bahwa enzim asetilasi histon tampaknya mendorong inisiasi transkripsi. Tidak hnya melalui pemodelan ulang kromatin melainkan pengikatan ke, sekaligus perekrutan komponen komponen mekanisme transkripsi. Beberapa jenis gugus kimiawi yang lain dapat melekat secara reversibel ke asam asam amino di ekor histon. Misalnya gugus metil dan gugus phosphat. Penambahan gugus metil ke ekor histon dpat mendorong kondensasi kromatin. Sedangkan fosforilasi disebelah asam amino yang termetilasi bisa memiliki efek yang bertolak belakang. Temuan terbaru bahwa modifikasi ini dan banyak modifikasi lainya terhadap ekor histon dapat mempengaruhi struktur kromatin dan ekspresi gen telah memunculkan hipotesis kode histon. Hipotesis ini menyatakan bahwa kombinasi yang spesifik dari modifikasi bukan keseluruhan tingkat asetilasi histon yang mempengaruhi konfigurasi kromatin yang kemudian mempengaruhi transkripsi.

METILASI DNA

Sementara sejumlah enzim memetilasi ekor ekor dari protein histon, seperangkat enzim yang berbeda dapat memetilasi basa basa tertentu dalam DNA itu sendiri. Bahkan kebanyakan DNA dari tumbuhan, hewan, dan fungi mengandung basa basa termetilasi, biasanya sitosin. DNA yang inaktif, misalnya pada kromosom X mamalia yang terinaktifikasi biasanya lebih termetilasi daripada DNA yang di transkripsi secara aktif, walaupun ada beberapa pengecualian.

Pembandingan dari gen gen yang sama dalam jaringan yang berbeda menunjukan bhwa gen biasnya lebih banyak termetilasi dalam sel sel yang tidak mengekspresikan gen gen tersebut. Penyingkiran gugus metil tambahan dapt menyalakn sejumlah gen ini. Terlebih lagi, para peneliti telah menemukan protein protein yang berikatan dengan DNA termetilasi dan merekrut enzim  enzim deasetilasi histon. Dengan demikian mekanisme ganda, melibatkan metilasi DNA dan deasetilasi histon dapat merepresi transkripsi.

Setidaknya pada bebrapa spesies metilasi DNA tampaknya esensial untuk inaktivasi jangka panjang dari gen gen yang terjadi saat diferensiasi sel normal dalam embrio. Misalnya, sejumlah percobaan telah menunjukan bahwa kurangnya metilasi DNA akibat ketiadaan enzim pemetilasi menyebabkan perkembangan embrio yang abnormal dalam organisme yang sedemikian  jauh berbeda seperti mencit dan Arabidopsis. Begitu termetilasi gen biasanya tetap seperti itu itu melaui pembelahan sel yang berturut turut dalam satu individu. Pada situs situs DNA tempat  satu umtai telah termetilasi enzim enzim metilasi memetilasi dengan benar untai anakan setelah setiap putaran replikasi DNA. Dengan demikian pola metilasi di wariskan dan sel sel yang membentuk jaringan terspesialisasi menyimpan catatan kimiawi tentang apa yang terjadi selama perkembangan embrio. Pola metilasi yang di pertahankan seperti ini juga menyebabkan penanaman genomik, pada mamalia berupa regulasi ekspresisecra permanen oleh metilasi terhadap alel maternal atau alel paternal gen tertentu pada awal perkembangan.

PEWARISAN EPIGENETIK

Modifikasi kromatin tidak menyebabkan perubahan dalam sekuens DNA namun dapat turut di wariskan ke generasi generasi sel berikutnya. Pewarisn sifat yang diteruskan melalui mekanisme yang tidak secara langsung melibatkan sekuens nukleotida di sebut pewarisan epigenetik. Sementara mutasi dalam DNA merupakan perubahan yang permanen, modifikasi kromatin bisa di balikan oleh proses proses yang belum di pahami benar. Sistem sistem molekular untuk modifikasi kromatin mungkin berinteraksi satu sama lain dalam cara yang teregulasi. Pada Drosophila, misalnyasejumlah percobaan menujukan bahwa sejenis enzim pemodifikasi histon tertentu tamapaknya merekrut enzim metilasi DNA ke sebuah wilayah dan dua enzim berkolaborasi membisukan seperangkat gen tertentu.

Para peneliti mengumpulkan semakin banyak bukti tentang nilai penting dari informasi epigenetik dalam regulasi ekspresi gen. Variasi epigenetik dapat membantu menjelaskan mengapa salah satu kembar identik mengidap penyakit berbasis genetik misalnya skizofrenia sedangkan yang lain tidak, meskipun genom keduanya identik.