Kromosom

GPS untuk kromosom: Reorganisasi genom saat perkembangan

!File:Chromosome-upright.pngOriginal version: Magnus Manske, this version with upright chromosome: User:Dietzel65Vector: derivative work Tryphon / CC BY-SA

Tubuh kita terdiri dari beragam sel dengan ragam fungsi. Terlepas dari menjadi sel jantung, hati atau saraf, mereka semua mengandung informasi genetik yang sama. Alasan mengapa sel berkembang secara berbeda adalah hanya sebagian kromosomnya yang dibaca. Sehingga menghasilkan beberapa gen menjadi aktif sementara yang lain, sebaliknya, diam.

Untuk aktivasi gen, baik cara gen dikemas maupun organisasi spasialnya dalam inti sel memainkan peran yang menentukan. Tim Prof. Susan Mango di Biozentrum University of Basel telah menyelidiki arsitektur 3D ini lebih dekat. Menggunakan teknik baru, mereka mampu melacak kromosom individu selama perkembangan embrionik dalam nematoda dan menunjukkan bahwa mereka mengatur ulang diri mereka sendiri selama fase awal.

Susunan kromosom tidak acak

Jika direntangkan, semua molekul DNA sel akan mencapai sekitar dua meter panjangnya. Jadi DNA harus padat untuk masuk ke dalam inti sel yang hanya berukuran beberapa mikrometer. Untaian DNA sangat melingkar dan berlipat untuk membentuk struktur hemat-ruang, yang disebut kromosom. Pengemasan dan pengaturan DNA kromosom menentukan aktivitas gen.

Dalam studi ini, para peneliti yang dipimpin oleh Prof. Susan Mango melacak kromosom individu dan menyelidiki organisasinya selama perkembangan embrionik awal. Sel-sel embrionik dari nematoda C. elegans berperan sebagai model. “Dengan menggunakan teknik baru, kami dapat mengikuti penataan ulang kromosom dalam sel tunggal pada awal embriogenesis,” jelas Mango. “Keuntungan dari metode ini yaitu sel-sel dan jaringan tetap benar-benar utuh.”

Kromosom awal menyerupai barbel

Daerah kromosom dengan sifat fungsional yang serupa diketahui saling berhubungan dan berinteraksi. Ini berarti bahwa domain kromosom dipisahkan menjadi dua kompartemen, aktif dan tidak aktif.
“Namun, selama embriogenesis awal, kromosom diatur secara berbeda,” ucap Ahilya Sawh, penulis pertama penelitian. “Pada embrio awal, mereka diorganisasikan ke dalam struktur seperti barbell yang tidak konvensional, dengan kompartemen tidak aktif yang dipisahkan oleh central active region” Para peneliti menemukan bahwa nuclear lamina – jaring protein yang melapisi permukaan bagian dalam inti sel – diperlukan untuk mencapai pengaturan barbel ini. Lamina melekat pada bagian yang tidak aktif dan meregangkan kromosom.

Kromosom mengatur ulang selama embriogenesis

“Hanya pada tahap perkembangan embrionik selanjutnya, ketika lapisan sel berkembang, kita benar-benar melihat pemisahan yang terkenal menjadi wilayah aktif dan tidak aktif,” jelas Mango. “Dengan menggunakan pelacakan kromosom, kami dapat memetakan seluruh arsitektur kromosom 3D dan dapat menunjukkan untuk pertama kalinya bahwa kromosom menata ulang selama pengembangan awal, proses pematangan yang membutuhkan nuclear lamina.”

Reorganisasi kromosom menyertai pematangan sel dan merupakan tonggak penting dalam perkembangan organisme kompleks. Arsitektur kromosom yang benar sangat penting untuk mencegah gangguan perkembangan.

Jurnal Referensi:

Ahilya N. Sawh, Maxwell E.R. Shafer, Jun-Han Su, Xiaowei Zhuang, Siyuan Wang, Susan E. Mango. Lamina-Dependent Stretching and Unconventional Chromosome Compartments in Early C. elegans Embryos. Molecular Cell, 2020; DOI: 10.1016/j.molcel.2020.02.006

Tautan ke artikel asli: GPS for chromosomes: Reorganization of the genome during development / University of Basel

Diterjemahkan oleh saintifia dengan seizin dari yang bersangkutan, segala kesalahan translasi menjadi tanggungjawab kami.