Minggu, 22 Mei 2011 - Perbandingan detail DNA dan RNA dalam sel manusia telah mengungkapkan sejumlah besar kasus yang berkaitan dengan barisan sesungguhnya tidak identik. Perbedaan RNA-DNA memunculkan protein yang tidak tepat sesuai dengan gen yang menyandikannya.
Penemuan ini diterbutkan tanggal 19 Mei 2011 dalam jurnal Science Express, menyarankan kalau proses seluler yang tidak diketahui bertindak pada RNA untuk membuat barisan yang tidak berupa replika yang eksak dari DNA yang disalinnya. Vivian Cheung, penyelidik dari Howard Hughes Medical Institute yang memimpin studi ini, mengatakan kalau perbedaan RNA-DNA, yang ditemukan pada 27 individu yang barisan genetiknya dianalisa, adalah sumber yang sebelumnya tidak dikenali dari keanekaragaman genetik yang harus dipertimbangkan dalam studi lebih lanjut.
Gen telah lama dipandang sebagai cetak biru genetika semua protein dalam sebuah sel. Untuk menghasilkan sebuah protein, sebuah barisan DNA gen disalin, atau ditranskripsi, menjadi RNA. Salinan RNA tersebut menentukan asam amino mana yang akan disusun untuk membangun protein yang disandikan. “Idenya adalah barisan RNA dan protein hampir identik dengan barisan RNA dan tidak dipertanyakan lagi di masa lalu,” kata Cheung, yang laboratoriumnya berada di University of Pennsylvania School of Medicine.
Dengan kemajuan terbaru dalam teknologi pembarisan, menjadi mungkin untuk melakukan analisa yang dibutuhkan untuk menguji asumsi ini. Dalam studinya, Cheung dan koleganya membandingkan barisan DNA dan RNA dalam sel-sel B (sejenis sel darah putih) dari 27 individu. Barisan DNA yang mereka analisa datang dari proyek-proyek genomik besar berkelanjutan, International HapMap Project dan 1000 Genomes Project. Mereka menggunakan teknologi pembarisan tembus tinggi untuk membariskan RNA dari sel B dari individu yang sama.
Dalam segmen penyandi protein barisan, mereka menemukan 10.210 lokasi dimana barisan RNA tidak sama dengan DNA nya. Mereka menyebut lokasi ini sebagai RNA-DNA Differences atau RDD. Mereka menemukan setidaknya satu lokasi RDD ada dalam sekitar 40 persen gen, dan banyak RDD ini menyebabkan sel menghasilkan barisan protein yang berbeda dari yang diduga berdasarkan pada DNA. Dalam sel-sel yang mereka pelajari, barisan ribuan protein dapat berbeda dari DNA nya, kata para ilmuan. “Penting untuk dicatat kalau karena RDD ini ditemukan dengan hanya 27 individu, mereka umum,” tunjuk Cheung.
Untuk menguji apakah fenomena ini khas sel B, tim ini juga mencari RDD dalam barisan DNA dan RNA di kulit manusia dan sel otak. Mereka menemukan kalau sebagian besar lokasi RDD muncul dalam setidaknya beberapa sampel dari semua tipe sel dan ada dalam sel bayi maupun orang dewasa, menunjukkan kalau RDD bukan karena penuaan atau tahap perkembangan tertentu.
Cheung mengatakan kerancuan RNA-DNA khusus yang mereka temukan tampaknya sistematik. Ada empat basa, atau huruf, yang menyusun sandi DNA: A, T, G, dan C. Ekuivalensi RNA nya adalah A, U, G, dan C. Dalam individu yang memiliki RDD pada lokasi khusus dalam genomnya, basa yang tidak sesuai selalu sama. Dengan kata lain, bila tim ini menemukan sebuah C dalam barisan RNA menggantikan A, semua individu yang memiliki RDD pada daerah ini juga memiliki C dalam barisan RNA mereka – tidak pernah G atau U. “Keseragaman demikian membuat kami yakin kalau ada ‘sandi’ atau ‘panduan’ yang memediasi RDD dan bukan peristiwa acak,” jekas Cheung.
Tahun 1980an, para ilmuan menemukan contoh pertama barisan RNA yang tidak sesuai dengan DNA yang berkaitan. Sekarang, banyak gen manusia dan organisme lain diketahui merupakan target penyuntingan RNA. Contoh penyuntingan RNA yang diketahui adalah yang dimediasi oleh enzim bernama deaminase, yang secara kimia memodifikasi A dan C spesifik dalam barisan RNA, mengubah A menjadi G dan C menjadi U. Cheung mengatakan penyuntingan RNA abnormal pada reseptor glutamat dan serotonin telah berasosiasi dengan gangguan kejiwaan dan hambatan pada obat tertentu dan ini menjadi bukti kalau penyuntingan RNA tradisional sebenarnya kritis untuk merawat fungsi seluler normal.
Hampir separuh RDD yang ditemukan dalam studi ini tidak dapat dijelaskan oleh aktivitas enzim deaminase, menunjukkan kalau proses yang tidak diketahui pasti memodifikasi barisan RNA, baik saat atau setelah transkripsi. Cheung mengatakan kalau ada beberapa kemungkinan. Sebagai contoh, DNA mungkin secara kimia atau struktur dimodifikasi sehingga basa tertentu terlihat berbeda bagi enzim yan menyalin DNA ke RNA, menyebabkan ia memasukkan basa RNA yang salah saat transkripsi. Alternatifnya, RNA yang baru disintesis mungkin terlipat sedemikian hingga mensinyal enzim untuk mengubah basa tertentu menjadi yang lain. Manfaat biologis dari modifikasi ini masih dipelajari, namun karena mereka luas ditemukan dalam berbagai individu dan tipe sel, Cheung dan koleganya menduga mereka punya fungsi khusus.
Walau semua individu yang dianalisa dalam studi ini memiliki RDD dalam jumlah besar, ada keanekaragaman besar dalam RDD spesifik yang ditemukan dalam bahan genetik tiap orang. Keragaman ini tampaknya berperan dalam perbedaan kerentanan terhadap penyakit, kata Cheung. Para ilmuan secara umum mencari perbedaan baris DNA untuk menjelaskan mengapa beberapa orang menjadi lebih rentan terhadap penyakit tertentu, sementara studi RNA dan protein dipandang pada level ekspresi bukan barisan. Namun penyumbang genetik utama banyak penyakit tetap tidak diketahui, dan Cheung mengatakan akan sangat berharga untuk mulai memasukkan barisan RNA dalam studi asosiasi penyakit.
Cheung mencatat kalau analisa timnya tidak akan mungkin tanpa proyek genomik skala besar, yang hingga sekarang masih berfokus pada DNA. “Tanpa proyek genom skala besar ini, kami tidak akan memiliki volume baris DNA untuk dibandingkan dan tidak akan memiliki teknologi yang memungkinkan kami membariskan sampel RNA,” katanya.
“Studi kami memberi dukungan mengapa data skala besar diperlukan. Sebelumnya fokusnya ada pada DNA, sekarang penelitian kami menyarankan kalau barisan RNA juga perlu diperiksa. Eksplorasi data ini, saat dibangun dalam biologi dasar, akan membawa pada penemuan ilmiah yang berguna.”
Sumber berita:
Referensi jurnal:
Mingyao Li, Isabel X. Wang, Yun Li, Alan Bruzel, Allison L. Richards, Jonathan M. Toung, and Vivian G. Cheung. Widespread RNA and DNA Sequence Differences in the Human
Tidak ada komentar:
Posting Komentar