Metode Gene Silencing: Membungkam Pengkhianat Tingkat Gen ala Biomedis

Tidak semua kehidupan dapat berjalan lancar, pasti ada suatu saat dimana ada masalah. Masalah tersebut bisa berasal dari faktor eksternal ataupun internal, seperti pengkhianatan. Apakah kalian tahu? Ternyata pada tingkat gen juga terdapat pengkhianatan, yang dapat menyebabkan penyakit pada tubuh seperti kanker dan penyakit neurodegeneratif.

Pengkhianatan dalam tingkat gen biasanya berupa ekspresi gen berlebih yang berdampak buruk untuk kesehatan, atau bisa juga berupa pemberian informasi palsu kepada DNA ataupun RNA. Lalu, bagaimana cara mengatasinya? Biomedis telah menjawabnya, yaitu melalui metode yang dikenal sebagai Gen Silencing. Apa itu Gen Silencing? Bagaimana prosesnya? Semua pertanyaan tersebut akan dijelaskan pada artikel ini, selamat membaca.

Apa itu Gen Silencing?

Gen Silencing adalah sebuah metode modifikasi DNA dengan cara mengurangi sejumlah komponen makromolekul, seperti RNA atau protein. Gen Silencing berfungsi untuk menghambat dan membatalkan ekspresi gen yang bersifat berbahaya untuk sel^[2].

Bagaimana Mekanisme Kerja Gen Silencing?

Ada beberapa jenis metode Gene Silencing, diantaranya RNA inference (RNAi), Transcriptional Gen Silencing (TGS), micro-RNA (miRNA) mediated Gen Silencing, dan Virus Induced Gen Silencing (VIGS)^[5].

RNAi merupakan metode yang paling banyak digunakan dalam proses Gen Silencing. Metode RNAi terjadi pada saat setelah proses transkripsi. Adapun proses ini dimulai dari dicernanya dsRNA (double stranded RNA) rantai panjang di dalam enzim dicer hingga dihasilkan dsRNA rantai pendek dengan jumlah nukleotida sebanyak 21-26 nukleotida. Enzim dicer merupakan enzim yang berfungsi untuk mempercepat proses penguraian dsRNA menjadi single RNA^[3].

dsRNA secara alami akan terurai menjadi siRNA, dimana selanjutnya siRNA bersama dengan family agronauts akan membentuk sebuah kompleks yang dikenal sebagai RNA induced silencing complex (RISC). RISC kemudian akan mencari RNA messenger yang bermasalah dan dengan family agronauts, RISC akan menghentikan ekspresi dari gen bermasalah tersebut^[6].

Metode selanjutnya  adalah metode TGS. Pada metode TGS, Gen Silencing terjadi pada saat proses transkripsi. Metode TGS menitikberatkan prosesnya pada proses metilasi dan permodelan ulang kromosom. Proses metilasi DNA dan permodelan ulang tersebut akan menghalangi faktor transkripsi yang bermasalah agar tidak berhubungan langsung dengan promoter. Promoter adalah bagian dari DNA yang baru akan mengarahkan DNA dalam proses transkripsi. Faktor transkripsi adalah sekelompok protein penting yang berperan dalam mengontrol transkripsi. Terkadang, terdapat beberapa faktor transkripsi yang mengalami mutasi dan berbahaya untuk sel, sehingga faktor transkripsi tersebut harus dihalangi dengan proses metilasi^[5].

Metode terakhir adalah Virus Induced Gen Silencing. Pada metode ini, digunakan virus untuk membawa gen dengan jumlah nukleotida 23 buah, yang serupa dengan gen target yang akan dibungkam. VIGS dikenal sebagai metode terbaru dan cara tercepat dalam proses Gen Silencing^[1].

Saat ini, metode Gen Silencing telah banyak digunakan untuk meningkatkan ketahanan pangan, mengobati kanker, mengobati penyakit neurodegeneratif, dan lain lain. Walaupun telah banyak dimanfaatkan, metode ini masih memiliki banyak kelemahan, diantaranya sulitnya menseleksi mRNA yang akan dibungkam, sehingga saat ini penelitian terkait seleksi tersebut masih menjadi tugas untuk ilmuwan di masa depan.

Referensi:

[1] Chen, T.Z., Lv, Y.D., Zhao,T.M., 2013. Comparative Transcriptome Profiling of a Resistant vs. Susceptible Tomato (Solanum lycopersicum) Cultivar in Response to Infection by Tomato Yellow Leaf Curl Virus, Public Library of Science One 8(11), e80816.  

[2] Dash, S.K., Mohapatra, S.K., Malik, H.N. 2015. RNA Interference – A Fine Tuner of Gene Regulation : A Review. International Journal of Biotechnology and Molecular Biology Research vol. 6: 35 – 39.

[3] Fire, A., Xu, S., Montgomery, M.K., Kostas, S.A., Driver, S.E., Mello, C.C. 1998. Potent and Specific Genetic Interference by double-stranded RNA in C. elegans. Nature vol. 398: 806-811.

[4] Ruiz, M.T., Voinnet, O., Baulcombe, D.C., 1998. Initiation and Maintenance of Virus-Induced Gene Silencing. Plant Cell vol.10 : 937-946.

[5] Shreya, Pandey, A.K., Bhandari, H.R., 2018. Gene Silencing: The Mechanism to Down Regulate the Target Gene. International Journal of Bio-resource and Stress Management 9(6): 682-690.

[6] Waterhouse, P.M., Graham, M.W., Wang, M.B., 1998. Virus Resistance and Gene Silencing can be Induced by Simultaneous Expression of Sense and Antisense RNA. Proceedings of National Academy of Science, USA 95, 13959-13964.

[7] Wu, S.Y., Lopez-Berestein, G., Calin, G.A., Sood, A.K., 2014. RNAi Therapies: Drugging the Undruggable, Science Translational Medicine vol. 6: 240-255.