Dokumentasi Berita Sains (2008-2013)
HOME - ARSIP - PENCARIAN

Pemetaan Latar Belakang Misteri Metilasi DNA Proses Evolusi

(KeSimpulan) Analisis pada 17 spesies mengisi sejarah evolusi proses perubahan DNA dari leluhur segala makluk hidup sekitar 1,6 miliar tahun yang lalu. Dengan memodifikasi kimia, kemudian sekuensing DNA dari 17 spesies yang berbeda, para peneliti di California datang lebih dekat dalam memahami misteri di sekitar metilasi DNA (DNA methylation). Ini merupakan proses penting dalam regulasi seluler pada banyak perkembangan mamalia.

Banyak tanaman, hewan dan jamur memiliki DNA yang berubah dengan modifikasi kimia. Di antaranya adalah metilasi, penambahan grup metil untuk sitosin (cytosine), salah satu dari empat basis yang membentuk DNA. Tetapi beberapa organisme, seperti lalat, ragi dan cacing nematoda hidup dengan baik tanpa mekanisme ini.

"Salah satu misteri besar metilasi DNA adalah kenapa anda memiliki beberapa organisme dengan metilasi DNA dan beberapa organisme tidak? Saya tidak akan mengatakan bahwa kami telah mendapatkan jawabannya, tapi saya mengatakan bahwa kami telah menyediakan versi yang masuk akal dari jawaban tersebut," kata Daniel Zilberman, penulis senior yang melaporkan di Science, 15 April.

Untuk melakukan hal ini, tim University of California, Berkeley, menetapkan pola metilasi DNA dari 17 organisme (lima tanaman, tujuh hewan dan lima jamur), memilih spesies di berbagai bagian pohon evolusi untuk merekonstruksi bagaimana kemungkinan metilasi berevolusi. Dari sini, tim memprediksi proses apa yang mungkin tampak seperti sekitar 1,6 miliar tahun yang lalu saat terakhir kali bersama sebagian besar leluhur tanaman, hewan dan jamur.

Tim peneliti menciptakan peta genome metilasi untuk setiap spesies, menggunakan urutan yang paling tinggi dalam hubungannya dengan suatu teknik untuk mengkonversi kimia dasar setiap sitosin dalam genome ke basis lain yaitu uracil, kecuali sitosin yang dimetilasi (suatu proses yang dikenal dengan bisulphite sequencing).

"Sebelumnya, orang-orang melihat secara sekilas metilasi DNA dalam berbagai organisme, tapi studi ini mencoba untuk memberikan pandangan yang lebih global dan sangat berharga," kata Eric Selker, biolog dari University of Oregon di Eugune yang tidak terlibat dalam penelitian.

Pada mamalia dan tanaman, metilasi telah banyak diamati pada transposons (potongan DNA aktif yang dapat menyebabkan mutasi pada genome), menunjukkan bahwa proses tersebut berfungsi untuk menjaga transposon. Namun dalam studi terbaru pada tanaman, kelompok Zilberman juga mengidentifikasi metilasi di tengah gen aktif. Hasil analisis terbaru menemukan peluasan ke organisme yang lain, mulai dari padi dan jamur Phycomyces hingga ikan puffer dan anemones.

Zilberman mengatakan bahwa fakta metilasi yang terjadi dalam gen aktif pada banyak organisme menunjukkan bahwa hal itu merupakan fenomena purba. Sementara metilasi DNA pada tanaman, jamur dan vertebrata terkonsentrasi di transposon, invertebrata menunjukkan pola yang berlawanan dengan modifikasi yang terjadi terutama di gen aktif.

Zilberman menduga apa yang mungkin menjelaskan perbedaan itu adalah seks. Dalam organisme yang bereproduksi secara seksual, transposon (genomika dasar parasit), cenderung lebih agresif bergerak dalam genome dan mendatangkan malapetaka mutasi. Sebaliknya, pada organisme aseksual, transposon biasanya cukup jinak, jika mereka mengurangi kejantanan dari induk semang, mereka beresiko punah.

Zilberman mengusulkan bahwa leluhur dari tanaman secara umum, hewan dan jamur membawa enzim metilasi di kedua transposon dan badan gen. Ketika hewan memisahkan diri dari jamur, mereka mungkin bersel tunggal, organisme dengan reproduksi aseksual tidak membutuhkan sebuah mekanisme untuk mengontrol transposon, sehingga enzim metilasi hilang. Vertebrata kembali berevolusi, tapi tidak pada invertebrata tanpa mengembangkan mekanisme yang lain untuk menangani transposon mereka.

Namun kritik tetap ada dan tidak semua peneliti setuju dengan penjelasan ini. "Ini adalah jenis studi yang menyenangkan, tetapi memiliki banyak masalah," kata Timothy Bestor, genetikawan perkembangan dari Columbia University di New York. Untuk memulai, analisis tim tidak membedakan antara transposon yang benar-benar melompat di sekitar genome, seperti pada mamalia dan yang sangat berat untuk bermutasi (hampir stabil), seperti pada jamur Neurospora. Kedua jenis transposon yang mungkin memiliki pola metilasi berbeda.

Bestor mengatakan bahwa keberadaan leluhur yang diajukan oleh Zilberman dan rekan-rekannya "adalah keberadaan leluhur yang lumayan baru" dan tidak menjelaskan di mana metilasi DNA berasal dari tempat yang pertama.

Misteri lain yang tersisa untuk dipecahkan adalah mengapa metilasi DNA hanya terjadi pada semua badan gen, karena sepertinya tidak terganggu dengan ekspresi gen. "Saya rasa pertanyaan di masa depan adalah, apa sih yang metilasi lakukan?" kata Selker.
  1. Zemach, A., McDaniel, I. E., Silva, P. & Zilberman, D. Science doi:10.1126/science.1186366 (2010).
  2. Tran, R. K. et al Current Biology 15, 154-159 (2005). doi:10.1016/j.cub.2005.01.008
  3. Katsnelson, A., (15 April 2010). Nature. doi:10.1038/news.2010.185

Artikel Lainnya:

No comments:

Post a Comment