Peneliti Temukan Perbedaan Fundamental dalam Proses Biologis Antara Pria dan Wanita
Para peneliti di UNSW Sydney telah menemukan mekanisme baru kompensasi dosis kromosom seks pada platipus dan ayam, menantang asumsi sebelumnya dan memberikan wawasan baru tentang regulasi genetik lintas spesies.
Sebuah studi baru mengungkapkan bahwa platipus dan ayam menyeimbangkan kadar protein antara jenis kelamin melalui mekanisme kompensasi dosis yang unik, berbeda dari manusia, menantang asumsi genetika yang sudah lama ada dan meningkatkan pemahaman kita tentang evolusi dan regulasi genetika.
Para peneliti di UNSW Sydney telah mengungkap perbedaan mendasar dalam proses biologis antara jantan dan betina dengan memeriksa sistem kromosom seks yang unik dan beragam pada platipus dan ayam.
Temuan tersebut, yang dipublikasikan di Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional (PNAS)merupakan kejutan di bidang genetika. Penemuan ini akan membantu membangun pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana kromosom seks berevolusi, bagaimana tubuh kita berfungsi—dan dapat mengarah pada penemuan baru dalam biologi.
“Mamalia, seperti manusia, memiliki betina dengan dua kromosom X dan jantan dengan satu kromosom X dan satu kromosom Y, yang menciptakan ketidakseimbangan antara jenis kelamin,” kata penulis utama Dr Nicholas Lister dari Fakultas Bioteknologi dan Ilmu Biomolekuler UNSW. “Ketidakseimbangan ini dikoreksi melalui proses yang disebut kompensasi dosis kromosom seks.”
Para ilmuwan telah lama mengetahui bahwa hewan memiliki solusi untuk menyeimbangkan perbedaan kromosom seks dan mencapai fungsi ‘normal’.
Dr Lister berkata: “Pada mamalia betina, seperti manusia dan tikus, betina XX dan jantan XY memiliki jumlah kromosom X yang berbeda. Untuk menyeimbangkan perbedaan ini, salah satu kromosom X pada betina biasanya dibungkam. Membungkam satu kromosom X pada betina akan menyamakan produk gen pada kromosom seks. Hal ini mencegah betina memproduksi dua kali lipat jumlah protein dari kromosom X dibandingkan dengan jantan.”
Menyeimbangkan timbangan
Setiap sel dalam tubuh kita menggunakan protein untuk melakukan fungsi tertentu.
“Mereka diterjemahkan dari mRNA, yang membawa instruksi bagi sel untuk membuat protein,” kata pimpinan penelitian tersebut, Associate Professor Paul Waters, juga dari Sekolah Bioteknologi dan Ilmu Biomolekuler UNSW. “Berjenis kelamin laki-laki atau perempuan memengaruhi kadar mRNA gen kromosom X, yang kemudian kami perkirakan akan memengaruhi produksi protein.”
Platipus dan ayam memiliki sistem kromosom seks yang sangat berbeda dengan manusia—yang dapat memberi kita wawasan berharga tentang cara kerja tubuh kita sendiri. Kredit: Shafagh Waters dan Lisa Melisa
Namun, A/Prof. Waters mengatakan penelitian ini menunjukkan—untuk pertama kalinya—bahwa keseimbangan protein terjadi antara kedua jenis kelamin, bahkan ketika kadar mRNA tidak seimbang.
“Temuan ini menunjukkan bahwa kompensasi dosis adalah proses penting dalam jenis dengan kromosom seks yang dibedakan untuk memastikan bahwa kadar protein seimbang,” katanya. “Hasil ini penting karena menunjukkan bahwa kompensasi dosis kromosom seks penting—dan di semua spesies vertebrata, bukan hanya mamalia berplasenta dan berkantung.”
Mengapa platipus dan ayam?
Penelitian ini difokuskan pada platipus dan ayam—dua spesies dengan sistem kromosom seks yang sangat berbeda yang menawarkan wawasan berharga tentang evolusi dan mekanisme kompensasi dosis.
“Platipus adalah mamalia monotremata, dengan sistem kromosom seks yang menarik,” kata Dr. Lister. “Mereka memiliki lima pasang kromosom X pada betina dan lima pasang kromosom X dan lima pasang kromosom Y pada jantan. Burung—seperti ayam—memiliki sistem ZW, di mana jantan memiliki dua salinan kromosom Z dan betina memiliki kromosom Z dan W.”
A/Prof. Waters mengatakan para ilmuwan telah mengamati kompensasi dosis kromosom seks yang hampir sempurna RNA antara jantan dan betina pada mamalia berplasenta dan berkantung.
“Namun, pada burung dan monotremata, terjadi ketidakseimbangan mRNA antara jenis kelamin,” katanya. “Kami pikir ini tidak mungkin. Untuk pertama kalinya, kami menunjukkan bahwa ketidakseimbangan ini diperbaiki pada tingkat protein. Ini berarti platipus dan ayam memiliki mekanisme kompensasi dosis baru yang berbeda dari cara manusia melakukannya.”
Apakah gen kita benar-benar memegang kendali?
Rekan penulis Profesor Jenny Graves, dari Departemen Lingkungan dan Genetika di Universitas La Trobe, telah menunjukkan bahwa gen pada kromosom X manusia yang tidak aktif tidak disalin menjadi RNA pada tahun 1986.
Pembungkaman pada tingkat RNA kemudian menjadi paradigma untuk semua pembungkaman epigenetik.
“Karena gen-gen tersebut dibungkam karena gagal membuat RNA, pengendalian kompensasi dosis diasumsikan hanya pada tingkat RNA—bukan pada tingkat pembuatan protein,” kata Prof. Graves.
“Namun, kadar mRNA untuk gen pada kromosom seks tidak seimbang pada platipus atau ayam,” katanya. “Jadi, para ilmuwan mempertanyakan asumsi bahwa kompensasi dosis penting bagi kehidupan.”
A/Prof. Waters mengatakan bahwa mengukur kadar protein merupakan upaya yang jauh lebih rumit daripada mengukur kadar mRNA, karena tantangan teknologi.
“Dan sekarang teknologinya lebih sensitif, kita dapat melihat bahwa kompensasi dosis kromosom seks antara jantan dan betina diamati pada tingkat protein pada platipus dan ayam,” kata A/Prof. Waters. “Jantan dan betina dari spesies ini menghasilkan jumlah protein yang sama, meskipun ada perbedaan dalam jumlah mRNA.”
Bagaimana pengetahuan ini akan diterapkan?
Para penulis menekankan kompleksitas regulasi genetik dan pentingnya mempertimbangkan berbagai tingkat kontrol dalam ekspresi gen.
Rekan penulis Dr Shafagh Waters dari Sekolah Ilmu Biomedis UNSW mengatakan penelitian ini membuka jalan bagi pemahaman yang lebih dalam tentang regulasi genetik.
“Mempelajari spesies unik seperti platipus memberi kita wawasan baru tentang mekanisme seluler dan molekuler yang dapat mengatur berbagai aspek fisiologi manusia, atau terlibat dalam kondisi penyakit,” katanya. “Jadi, meskipun proses ini mungkin tidak secara langsung berlaku untuk kompensasi dosis manusia, proses ini menjelaskan bagaimana tubuh kita mengelola ekspresi gen dan produksi protein. Temuan kami berpotensi untuk memajukan pengetahuan dalam biologi evolusi dan mengarah pada terapi inovatif dalam genetika medis. Memahami mekanisme ini di berbagai spesies dapat membantu mengidentifikasi target baru untuk penyakit yang disfungsi proteinnya menjadi kunci.”
Dr Lister mengatakan penelitian masa depan akan meneliti mekanisme yang berkontribusi terhadap kompensasi dosis.
“Penelitian ini akan membantu kita menemukan sistem kompensasi dosis lain di alam,” katanya. “Kita dapat mengetahui bagaimana sistem ini berevolusi dan bagaimana sistem ini bekerja pada spesies lain.”
A/Prof. Waters berkata, “Memahami proses-proses ini pada spesies lain dapat meningkatkan pemahaman kita tentang regulasi gen pada tingkat dasar.”
Referensi: “Kompensasi dosis transkripsi yang tidak lengkap pada kromosom seks ayam dan platipus diimbangi oleh kompensasi pascatranskripsi” oleh Nicholas C. Lister, Ashley M. Milton, Hardip R. Patel, Shafagh A. Waters, Benjamin J. Hanrahan, Kim L. McIntyre, Alexandra M. Livernois, William B. Horspool, Lee Kian Wee, Alessa R. Ringel, Stefan Mundlos, Michael I. Robson, Linda Shearwin-Whyatt, Frank Grützner, Jennifer A. Marshall Graves, Aurora Ruiz-Herrera dan Paul D. Waters, 29 Juli 2024, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
DOI: 10.1073/pnas.2322360121
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
