Epigenetik II:
Modifikasi Histon dan Chromatin Remodeling
Beranda
Bramadi Arya, S.Si., M.Biotech
Biologi Molekuler II · Pertemuan 3
Program Studi S1 Ilmu Biomedis
Universitas Syedza Saintika
Sasaran pertemuan
Pertemuan 3 · Modifikasi histon, chromatin remodeling, dan kaitan dengan penyakit
Sub-CPMK 3: menganalisis modifikasi histon dan chromatin remodeling dalam regulasi gen.
Mengingat kembali: pengemasan DNA
- DNA melilit protein histon membentuk nukleosom
- Satu nukleosom: DNA melilit oktamer histon (H2A, H2B, H3, H4)
- Nukleosom tersusun menjadi kromatin
- Tingkat kepadatan kromatin menentukan akses ke gen
- Eukromatin: longgar, gen mudah diakses dan aktif
- Heterokromatin: padat, gen sulit diakses dan cenderung bungkam
Ekor histon dan modifikasinya
Ekor histon yang menjulur dapat dimodifikasi secara kimia:
- Asetilasi (oleh HAT): melonggarkan kromatin, mengaktifkan gen
- Deasetilasi (oleh HDAC): memadatkan kromatin, membungkam gen
- Metilasi: dapat mengaktifkan atau membungkam, bergantung posisi
- Fosforilasi, ubikuitinasi: mengatur berbagai proses
“Kode histon”
Kombinasi modifikasi pada berbagai posisi membentuk sinyal yang dibaca sel:
- H3K4me3: penanda promotor aktif
- H3K27me3: penanda pembungkaman (dipasang kompleks Polycomb)
- H3K9ac: penanda kromatin aktif
Pola modifikasi ini menentukan protein mana yang direkrut, sehingga menyalakan atau mematikan gen.
Chromatin remodeling
Kompleks remodeling menggunakan energi ATP untuk menggeser atau melepas nukleosom:
- Membuka wilayah promotor agar faktor transkripsi dapat mengikat
- Contoh keluarga kompleks: SWI/SNF, ISWI
- Bekerja sama dengan modifikasi histon dan metilasi DNA
Hasilnya: akses ke gen diatur secara dinamis, sesuai kebutuhan sel.
Integrasi tiga lapisan epigenetik
Metilasi DNA, modifikasi histon, dan remodeling saling terhubung:
- Promotor termetilasi merekrut protein pengikat metil, yang lalu merekrut HDAC
- HDAC mendeasetilasi histon, kromatin memadat, gen bungkam
- Sebaliknya, sinyal aktivasi membuka kromatin dan mengundang mesin transkripsi
Epigenetik dan kanker
- Hipermetilasi dan deasetilasi dapat mematikan gen penekan tumor
- Perubahan pola histon global sering ditemukan pada sel kanker
- Bersifat reversibel, sehingga menjadi target terapi
Terapi berbasis epigenetik
- Inhibitor DNMT (contoh: azasitidin) untuk membuka gen yang terbungkam keliru
- Inhibitor HDAC (contoh: vorinostat) untuk mengembalikan asetilasi
- Digunakan pada beberapa keganasan darah
Karena epigenom dapat dibalik, ini membedakannya dari mutasi DNA permanen.
Ringkasan
- Kromatin diatur oleh modifikasi histon dan chromatin remodeling
- Asetilasi mengaktifkan, deasetilasi membungkam; metilasi histon bergantung posisi
- Tiga lapisan epigenetik bekerja terpadu
- Perubahan epigenetik berperan pada kanker dan menjadi target terapi yang reversibel
Bacaan: Alberts et al. (2022) Bab 4 dan 7; Lodish et al. (2021).