Gunakan MimeTex/LaTex untuk menulis simbol dan persamaan matematika.

Welcome to Forum Sains Indonesia. Please login or sign up.

April 20, 2024, 05:06:33 PM

Login with username, password and session length

Topik Baru

Artikel Sains

Anggota
Stats
  • Total Tulisan: 139,653
  • Total Topik: 10,405
  • Online today: 231
  • Online ever: 1,582
  • (Desember 22, 2022, 06:39:12 AM)
Pengguna Online
Users: 1
Guests: 193
Total: 194

Aku Cinta ForSa

ForSa on FB ForSa on Twitter

DNA Packaging dan Chromatin-based Epigenetic Information

Dimulai oleh Hendy wijaya, MD, April 22, 2010, 11:17:33 AM

« sebelumnya - berikutnya »

0 Anggota dan 1 Pengunjung sedang melihat topik ini.

Hendy wijaya, MD

Sel eukariot, terutama sel tubuh manusia, telah mengembangkan cara bagaimana membungkus rantai DNA sepanjang 2 meter dalam inti sel yang hanya berdiameter 2-4 µm selama sepanjang sejarah evolusi makhluk hidup. Ia bisa memampatkan panjang rantai DNA dalam kromosom sampai 10 ribu kali. Walaupun telah dimampatkan sampai sedimikian padatnya, sel ini masih memiliki kemampuan untuk mengekspresikan gen yang ada di dalamnya selama sel itu hidup. Bila di analogikan dalam skala yang biasa kita pakai sehari-hari, masalah pembungkusan ini sama seperti bagaimana membungkus daftar belanjaan sepanjang 20 km sedemikian rupa sehingga dapat dimasukkan ke dalam sebuah bola ping pong? Pertanyaan yang susah dijawab atau bahkan tidak mungkin dapat dilakukan. Tidak saja hanya dimasukkan tapi juga harus tetap intak dan tiap tulisan yang tertera di atas pita tersebut dapat dibaca setiap saat tanpa harus dikeluarkan dari dalam bola pingpong.
Sistem packaging yang rumit dan memiliki derajat keteraturan tinggi sangat diperlukan di sini. Namun, perlu diingat pula bahwa sistem packaging ini juga harus tetap menunjukkan fleksibilitasnya yang tinngi atau permisif terhadap semua bentuk modifikasi fungsi sehingga memungkinkan informasi yang terkandung di dalamnya untuk dapat diekspresikan. Sifatnya yang fleksibel tampak  pada karakter nukleosom yang fluid (akan dijelaskan di bawah).
Tantum valet auctoritas, quantum valet argumentatio

Hendy wijaya, MD

Pada derajat pertama packaging terbentuk struktur yang disebut nukleosom, yaitu rantai DNA yang terlilit pada molekul core histone. Core histone adalah protein yang bersifat basa (basic protein) multisubunit yang tersusun dari dua rantai polipeptida heterotetramer, yaitu H3, H4, H2A dan H2B. DNA terlilit pada core histone ini sebanyak 1,75 kali membentuk partikel nukleosom. Nukleosombukanlah struktur yang statis, melainkan dinamis atau memiliki sifat fluiditas yang tinggi, satu atau lebih subunit rantai polipeptidanya dapat dimodifikasi ataupun ditukar. Modifikasi dan penukaran subunit core histone sangat menentukan aksesibilitas DNA yang terlilit padanya terhadap protein-protein regulator dalam ekspresi gen. Lilitan rantai DNA pada core histone  pun juga memiliki sifat yang dinamis, ia dapat terlepas dari histon nya dengan frekuensi 4 kali setiap detiknya, dan sekali terlepas dapat bertahan dalam keadaan tak terikat selama 10-50 milidetik. Osilasi kondisi ini ikut meningkatkan aksesibilitas DNA lebih lanjut. Diameter nukleosom lebih kurang sekitar 11 nm. Antar nukleosom yang satu dengan nukleosom yang lain memiliki penampakan seperti "bead on string" atau seperti kalun mutiara. Selain core histone terdapat histon jenis lain yang fungsinya menambahkan lilitan DNA pada core histone kurang lebih seperempat kali agar struktur bead on string bisa saling silang untuk membentuk solenoid fiber nantinya, yaitu linker histone.
Tantum valet auctoritas, quantum valet argumentatio

Hendy wijaya, MD

Pada tingkatan packaging selanjutnya, nukleosom-nukelosom yang berdekatan saling bertumpukan membentuk kumparan memanjang dengan diamter 30 nm yang disebut dengan solenoid fiber atau chromatin fiber (benang-benang kromatin).  Benang-benang kromatin ini tampak pada sel-sel eukariot interfase dan memampatkan rantai DNA sebesar 500 kali. Bagaimana tepatnta butir-butir nukelosom tersusun sedemikian sehingga membentu kumparan solenoid masih merupakan misteri, tapi beberapa teknik dasar penyusunannya telah menjadi hipotesis, yaitu teknik klasik, zig-zag, saling silang dan pola acak.
Setelah chromatin fiber terbentuk, ia masih harus membentuk kumparan lagi dengan bantuan protein-protein non histon yang tergolong dalam SMC (Structural Maintanance of Chromosome). SMC terdiri dari condensin, cohesin dan DNA topoisomerase II. Kumparan dari chromatin fiber ini disebut sebagai chromonema fiber. Chromonema  fiber adalah tahapan akhir dalam packaging DNA di mana tumpukan chromonema fiber ini tampak sebagai kromosom metafase sel eukariot.
Tantum valet auctoritas, quantum valet argumentatio

Hendy wijaya, MD

Telah disinggung di atas bahwa struktur kromatin menunjukkan sifat yang fluid demi meregulasi aksesibilitas DNA di dalamnya terhadap protein regulator ekspresi gen. Fluiditas struktur kromatin dapat diatur dengan cara:
1.   Mengganti core histone atau linker histone (H1)
2.   Memodifikasi core histone.
Fungsi histon yang sentral dalam menentukan aksesibilitas DNA lewat perubahan struktur kromatin, sifatnya yang fluid dan kemampuannya untuk diturunkan pada sel anak mengimplikasikan bahwa ia peran serta dalam meregulasi ekspresi gen. Kombinasi modifikasi ekor rantai polipeptida sub unit core histone (asetilasi, metilasi, fosforilasi, SUMOilation –Small Ubiquiton related MOdifier) menghasilkan kode yang hanya bisa dibaca oleh protein pembaca tertentu (reader protein). Selanjutnya protein pembaca ini menentukan apakah struktur kromatin perlu diubah untuk meregulasi aksesibilitas DNA nya. Kombinasi kode hasil modifikasi ini disebut sebagai combinatorial regulatory code. Misalkan asetilasi lisin ke-9 pada ekor subunit H3 (H3K9Me) akan menyebabkan terikatnya protein pembaca HP1 (Heterochromatin Protein 1), kemudian HP1 akan merekrut protein-protein lain yang disebut sebagai protein penulis (writer protein) yaitu histone deacetylase, histone methyltransferase dan DNA methyltransferase. Kesemua writer protein tersebut dan siklus berulang code reader-writer menyebabkan terbentuknya struktur kromatin kompak (heterochromatin) dan menurunkan aksesibilitas DNA sampai hampir nol. Siklus silencing ini dapat menyebar dalam kromatin dan disebut sebagai positional effect variegation. Gen-gen yang letaknya berdekatan dengan struktur heterokromatin seperti misalnya yang letaknya dekat dengan sentromer akan cenderung untuk ikut disilence, kecuali jika ia memiliki insulator. Insulator berfungsi untuk mencegah penyebaran struktur heterokromatin. Struktur heterokromatin ini dapat terus dipertahankan selama kehidupan sel diturunkan ke sel anak.
Dari penjelasan di atas, diperoleh kesimpulan bahwa regulasi struktur kromatin termasuk dalam epigenetic regulation, sedangkan informasi mengenai bagaimana struktur kromatin tersebut seharusnya dibentuk oleh protein-protein code reader-writer cycle melalui histone code dan histon alternatif disebut sebagai chromatin-based epigenetic information.
Tantum valet auctoritas, quantum valet argumentatio