Efek kupu-kupu dapat menjelaskan beberapa penyebab genetik autisme

Susterslot - Sebuah studi baru menunjukkan bahwa perkembangan autisme mungkin dipengaruhi oleh mutasi pada daerah pengendali aktivitas gen genom. "Efek kupu-kupu" dapat memberikan penjelasan untuk aktivasi gen DNA yang terkait dengan autisme. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa mutasi pada gen yang tidak terkait dengan autisme akhirnya memengaruhi aktivitas gen yang terkait dengan gangguan tersebut melalui efek riak yang rumit ini. 

Bagaimana cara kerjanya? DNA terdiri dari materi genetik yang disebut promotor, yang pada dasarnya mengaktifkan dan menonaktifkan gen. Promotor ini mampu mengendalikan gen yang jauh dari mereka dalam urutan DNA karena DNA dipelintir dan digulung dalam bentuk tiga dimensi. Dengan kata lain, jika Anda merentangkan semua kekusutan dalam DNA, promotor dan gen akan berjauhan, tetapi memperkenalkan lipatan dalam molekul akan mendekatkan keduanya. 

Domain yang terkait secara topologi, atau TAD, adalah "unit" pengatur yang terdiri dari promotor dan gen yang diaturnya. Seseorang yang tidak memiliki mutasi pada gen yang terkait dengan autisme tetap dapat mengembangkan gangguan tersebut sebagai akibat dari mutasi pada promotor di tempat lain dalam genom mereka karena mekanisme yang rumit ini. Itulah gagasan yang dieksplorasi dalam studi baru, yang diterbitkan Jumat (26 Januari) dalam jurnal Cell Genomics. 

Autisme sangat dapat diwariskan — diperkirakan antara 40% dan 80% kasus terkait dengan gen yang diturunkan melalui keluarga. Namun, mutasi DNA yang terjadi sendiri juga dapat mengakibatkan autisme. Mutasi semacam itu baru-baru ini ditemukan di wilayah "non-coding" DNA, yang mencakup sekitar 98,5% genom. Wilayah ini mencakup promotor dan dikenal sebagai "non-coding" karena tidak mengandung instruksi untuk membangun protein, seperti yang dilakukan gen.

Bagaimana mutasi DNA non-coding memengaruhi kemungkinan seseorang mengembangkan gangguan spektrum autisme (ASD) kurang dipahami hingga saat ini. Itulah langkah pertama dalam penyelidikan studi baru tersebut.Penulis studi menganalisis genom lebih dari 5.000 orang dengan autisme, bersama dengan saudara kandung mereka yang tidak memiliki kondisi tersebut dan bertindak sebagai kelompok pembanding. 

Mutasi yang tidak dapat diwariskan menjadi fokus investigasi tim. Mereka mendefinisikan batas TAD di sekitar gen yang terkait dengan autisme dan menangkap konfigurasi tiga dimensi genom menggunakan metode khusus. Para peneliti menemukan hubungan langsung antara autisme dan mekanisme pengaturan gen yang terkait dengan TAD, khususnya TAD yang mengandung gen yang terkait dengan autisme. 

Terkadang, mengubah hanya satu "huruf," atau basa, dalam kode DNA dikaitkan dengan kemungkinan autisme yang lebih tinggi, penulis studi senior Dr. Atsushi Takata, seorang peneliti di Riken Center for Brain Science di Jepang, mengatakan kepada Live Science melalui email. Ia menyatakan, "Hasil penelitian menunjukkan bahwa hanya satu basa perbedaan urutan DNA di wilayah non-pengkode protein dapat memengaruhi ekspresi gen di dekatnya" dan "dapat mengubah keseluruhan profil ekspresi gen dari gen yang jauh dalam genom, yang menyebabkan peningkatan risiko ASD." Hal ini dibandingkan oleh Takata dengan "efek kupu-kupu," yang merupakan fenomena fisika di mana perubahan kecil pada keadaan awal sistem yang kompleks akan menghasilkan perbedaan besar di kemudian hari. 

Misalnya, seekor kupu-kupu mengepakkan sayapnya, dan beberapa minggu kemudian, bermil-mil jauhnya, sebuah tornado menerjang sebuah kota. Dalam konteks yang sama, bahkan perubahan kecil pada promotor dapat memberikan dampak besar pada cara gen diekspresikan di tempat lain. Dalam percobaan terpisah pada sel induk manusia, para peneliti menginduksi mutasi pada promotor TAD tertentu menggunakan teknologi penyuntingan gen CRISPR. 

Mereka menemukan bahwa satu mutasi yang mengurangi aktivitas pada promotor dapat mendorong perubahan aktivitas gen terkait autisme dalam TAD yang sama. Hal ini membantu orang-orang mengonfirmasi temuan mereka sebelumnya. Dr. berkata, "Ini adalah makalah menarik yang mencoba memperluas pemahaman kita tentang kontribusi variasi de novo [tidak dapat diwariskan] yang langka terhadap risiko ASD di wilayah di luar genom pengkode protein." Daniel Rader, seorang profesor kedokteran molekuler di University of Pennsylvania yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut, mengatakan kepada Live Science dan "susterslot" situs terpercaya melalui email. 

Temuan tersebut dapat memiliki implikasi terapeutik yang potensial, kata Rader. Misalnya, mungkin ada cara untuk memodulasi aktivitas promotor tertentu sehingga beberapa gen yang terkait dengan autisme diatur pada saat yang sama, sarannya. Secara teori, ini dapat membantu meringankan gejala ASD, katanya.Menurut Takada, para peneliti sekarang berharap untuk mengidentifikasi jenis mutasi non-coding tambahan yang dapat memengaruhi kemungkinan seseorang mengidap autisme. Artikel ini tidak dimaksudkan untuk memberikan saran medis, melainkan untuk memberikan informasi.