Para ilmuwan menangkap struktur genom dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya
Para ilmuwan dari Departemen Kedokteran Radcliffe Oxford telah mencapai pandangan paling rinci tentang bagaimana DNA terlipat dan berfungsi di dalam sel hidup, mengungkap struktur fisik yang mengontrol kapan dan bagaimana gen diaktifkan.
Dengan menggunakan teknik baru yang disebut MCC ultra, tim memetakan genom manusia menjadi satu pasangan basa, mengungkap bagaimana gen dikendalikan, atau, bagaimana tubuh memutuskan gen mana yang akan diaktifkan atau dinonaktifkan pada waktu yang tepat, di sel yang tepat. Terobosan ini memberi para ilmuwan cara baru yang ampuh untuk memahami bagaimana perbedaan genetik menyebabkan penyakit dan membuka jalan baru bagi penemuan obat.
“Untuk pertama kalinya, kita dapat melihat bagaimana saklar kendali genom diatur secara fisik di dalam sel, kata Profesor James Davies, penulis utama studi tersebut.
“Hal ini mengubah pemahaman kita tentang cara kerja gen dan bagaimana hal-hal buruk terjadi pada penyakit. Sekarang kita dapat melihat bagaimana perubahan dalam struktur DNA yang rumit menyebabkan kondisi seperti penyakit jantung, kelainan autoimun, dan kanker.'
Selama lebih dari dua dekade, para ilmuwan telah mengetahui urutan lengkap genom manusia – tiga miliar “huruf” DNA yang membentuk kode genetik kita. Namun bagaimana tepatnya kode tersebut dilipat dan berfungsi di dalam sel, sebagian besar masih tersembunyi.
DNA setiap sel, yang panjangnya sekitar dua meter, dikemas rapat ke dalam ruang mikroskopis yang lebarnya seperseratus milimeter. Di dalam ruang ini, DNA terus-menerus membengkok dan berputar, membuat bagian-bagian yang berjauhan saling bersentuhan. Struktur 3D ini sangat penting karena menentukan gen mana yang aktif atau diam, seperti halnya papan sirkuit menentukan saklar mana yang terhubung dan mana yang tidak.
Hingga saat ini, para peneliti hanya dapat melihat interaksi tersebut pada resolusi yang relatif rendah. Metode Oxford yang baru menangkap mereka hingga menjadi satu pasangan basa – unit terkecil dari DNA – yang menawarkan pandangan molekuler mengenai pengendalian gen.
Tingkat detail ini penting karena lebih dari 90% perubahan genetik yang terkait dengan penyakit umum tidak terletak pada gen itu sendiri, namun pada wilayah “saklar” yang mengaturnya. Kemampuan untuk melihat bagaimana peralihan ini diatur memberi para ilmuwan kerangka kerja baru untuk mengidentifikasi di mana kesalahan regulasi gen dan bagaimana hal itu dapat diperbaiki.
“Kami sekarang memiliki alat yang memungkinkan kami mempelajari bagaimana gen dikontrol dengan sangat rinci,” kata Hangpeng Li, peneliti doktoral yang memimpin penelitian tersebut. 'Ini adalah langkah penting untuk memahami apa yang salah dalam suatu penyakit, dan apa yang dapat dilakukan untuk memperbaikinya.'
Tim Oxford juga berkolaborasi dengan Profesor Rosana Collepardo-Guevara di Universitas Cambridge, yang simulasi komputernya mengkonfirmasi bahwa pola lipatan yang diamati muncul secara alami dari sifat fisik DNA dan protein kemasannya.
Bersama-sama, para ilmuwan mengusulkan model baru regulasi gen di mana sel menggunakan gaya elektromagnetik untuk membawa rangkaian kendali DNA ke permukaan, di mana mereka berkumpul menjadi “pulau” aktivitas gen. Struktur ini, yang sebelumnya tidak terlihat, tampaknya merupakan mekanisme mendasar bagaimana sel membaca instruksi genetiknya.
Penelitian ini mewakili kemajuan besar dalam genetika molekuler, memberikan landasan untuk penelitian masa depan mengenai bagaimana perubahan struktur genom menyebabkan penyakit.
Hal ini merupakan bagian dari upaya Inggris untuk bergerak lebih dari sekadar mengurutkan genom hingga benar-benar memahami cara kerjanya dalam ruang dan waktu.
Makalah, ' Memetakan struktur kromatin pada resolusi pasangan basa mengungkap model terpadu interaksi elemen pengatur cis ', diterbitkan di Sel .
Pergeseran global menuju pola makan nabati dapat mengubah lapangan kerja di sektor pertanian dan mengurangi biaya tenaga kerja di seluruh dunia, demikian temuan studi Oxford
