Setelah genom manusia ini diurutkan pada tahun 2001, para ilmuwan sedang berburu untuk gen yang membuat kita masing-masing unik. Tetapi para ilmuwan di Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) di Heidelberg, Jerman dan Universitas Yale dan Stanford di Amerika Serikat telah menemukan bahwa kita berbeda antara satu sama lain terutama karena adanya perbedaan yang bukan dalam gen kita, tapi dalam bagaimana mereka diatur – diaktifkan atau dinonaktifkan, misalnya. Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan hari ini di Science, mereka adalah yang pertama yang membandingkan seluruh genom manusia dan menentukan perubahan peregangan DNA yang terletak di antara gen-gen. Hal ini membuat regulasi gen bervariasi dari satu orang ke orang lain. Temuan mereka memanggil cara baru uintuk berpikir tentang diri kita dan penyakit.
Kemajuan teknologi pada dekade terakhir telah menjadi begitu besar sehingga para ilmuwan sekarang dapat memperoleh sekuens genetik – atau genom – dari beberapa orang dalam sepersekian dari waktu dan hanya menghabiskan sebagian kecil dari biaya yang diperlukan untuk menentukan genom manusia pertama. Selain itu, kemajuan ini sekarang memungkinkan para peneliti untuk memahami bagaimana gen diatur pada manusia.
Sekelompok ilmuwan yang dipimpin oleh Jan Korbel di EMBL dan Michael Snyder di Yale pada awalnya dan sekarang di Stanford adalah para ilmuan pertama yang membandingkan sequencing genom manusia secara individual untuk mencari apa yang menyebabkan perbedaan dalam regulasi gen di antara sepuluh orang yang berbeda. Mereka berfokus pada daerah non-coding – peregangan DNA yang terletak di antara gen dan, tidak seperti gen, tidak memegang petunjuk untuk memproduksi protein. Sekuens DNA ini, yang mungkin berbeda dari orang ke orang, dapat berfungsi sebagai jangkar yang terpasang dengan protein regulator, yang dikenal sebagai faktor transkripsi, untuk mengaktifkan atau menonaktifkan gen.
Korbel, Snyder, dan rekan-rekan menemukan bahwa hampir seperempat dari semua gen manusia diatur secara berbeda di setiap orang yang berbeda. Ini merupakan jumlah yang lebih daripada jumlah variasi genetik dalam gen itu sendiri. Para ilmuwan menemukan bahwa banyak perbedaan-perbedaan dalam cara bertindak protein regulator disebabkan oleh perubahan dalam urutan DNA yang mereka ikat. Dalam beberapa kasus, perubahan tersebut dapat menjadi perbedaan dalam satu huruf dari kode genetik, sedangkan di bagian lain, sebagian besar DNA dapat diubah. Tapi mengejutkannya, mereka menemukan bahwa lebih banyak variasi tidak bisa begitu mudah dijelaskan. Mereka beralasan bahwa beberapa perbedaan yang tampaknya tak dapat dijelaskan mungkin timbul jika protein regulator tidak bertindak sendirian, tetapi berinteraksi dengan satu sama lain.
“Kami telah mengembangkan sebuah pendekatan baru yang memungkinkan kita untuk mengidentifikasi kasus-kasus di mana kemampuan protein untuk mengubah atau menonaktifkan gen dapat dipengaruhi oleh interaksi dengan protein lain berlabuh ke daerah terdekat dari genom,” Korbel menjelaskan. “Dengan itu, kita dapat mulai mengerti di mana interaksi semacam itu terjadi tanpa harus mempelajari setiap protein regulator di luar sana.”
Para ilmuwan menemukan bahwa bahkan jika orang yang berbeda memiliki salinan identik gen – ORMDL3 misalnya, sebuah gen yang diketahui telah terlibat dalam asma pada anak-anak – cara sel-sel mereka mengatur bahwa gen dapat berbeda di setiap orang.
“Temuan kami dapat membantu mengubah cara kita berpikir tentang diri sendiri, dan penyakit”, Snyder menyimpulkan: “serta mencari gen penyakit, kita bisa mulai melihat bagaimana gen diatur, dan bagaimana variasi individu dalam regulasi gen dapat mempengaruhi reaksi pasien.”
Akhirnya, Korbel, Snyder dan koleganya membandingkan informasi pada manusia dengan yang dari simpanse, dan menemukan bahwa sehubungan dengan regulasi gen tampaknya ada hampir sama banyaknya variasi antara manusia, yaitu di antara kita, dan sepupu primata kita – margin kecil yang mungkin memiliki petunjuk penting baik mengenai bagaimana kita berevolusi dan apa yang membuat kita manusia berbeda satu sama lain.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan online di Nature kemarin, para peneliti yang dipimpin oleh Snyder di Amerika Serikat dan Lars Steinmetz di EMBL di Heidelberg telah menemukan bahwa perbedaan serupa tentang regulasi gen juga terjadi pada suatu organisme yang lebih jauh dari kita di pohon evolusi: ragi tukang roti.
Sumber: Laboratorium Biologi Molekuler Eropa