LAPORAN DISKUSI TUTORIAL

BLOK 3 BIOLOGI MOLEKULAR

SKENARIO 3

EPIGENETIK DAN PERUBAHAN EKSPRESI GEN

Disusun Oleh :

Kelompok 4

Amirul Zakiya Bravery (G 0011019)

Aryanda Widya T.S (G 0011041)

I Kd. Ludi Junapati (G 0011109)

Muh. Faizal (G 0011143)

Naili N.S.N (G 0011147)

Nia Anggarani (G 0011149)

Nisa’u Luthfi N.A (G 0011151)

Novy Wahyunengsi L (G 0011155)

Rindy Saputri (G 0011175)

Risky Pratiwi P (G 0011177)

Shinta Amalia K (G 0011197)

Tutor : dr. Afiono Agung Prasetyo, Ph.D

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

FAKULTAS KEDOKTERAN

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN DOKTER

2011

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Di dunia ini selalu terdapat perbedaan yang menyebabkan berbagai

macam variasi. Begitu pula dengan genom pada manusia. Perbedaan ini

muncul disebabkan oleh banyak hal misalnya mutasi. Variasi genom pada

manusia ini disebut dengan Polymorphisme.

Polymorphisme sering ditemukan dalam lingkungan sehari-hari.

Polymorphisme ini dapat terjadi karena perubahan sebuah basa nukleotida

ataupun beberapa basa nukleotida. Polymorphisme dilaporkan oleh sekelompok

peneliti memiliki korelasi dengan epigenetik.

Epigenetik adalah perubahan fenotip atau ekspresi suatu gen tanpa

adanya perubahan dari urutan atau sekuens nukleotida di DNA. Selanjutnya

akan dibahas mengenai keanekaragaman genomik manusia.

Dalam skenario ini, mahasiswa dihadapkan pada skenario, “Wanita

yang sering bekerja pada malam hari memiliki peningkatan risiko terkena

kanker payudara. Hal ini menimbulkan dugaan bahwa gen yang berperan

dalam memelihara ritme circadian berperan dalam proses terjadinya kanker.

Terkait dugaan ini, sekelompok peneliti melaporkan adanya korelasi antara

Single Nucleotide Polymorphims (SNPs) yang terkait regulator circadian

central CLOCK dengan risiko kanker payudara. Peneliti tersebut juga

melaporkan bahwa hipermetilasi pada promoter CLOCK menurunkan resiko

terjadinya kanker payudara. RNAi pada CLOCK secara in vitro yang diikuti

dengan pemeriksaan microarray menunjukkan adanya perbahan ekspresi

transkripsi yang terkait dengan kanker.”

B. RUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana terjadi variasi genomik pada manusia?

2. Apa penyebab perubahan ekspresi transkripsi?

3. Apa genetik dan epigenetik?

C. TUJUAN

1. Mengetahui macam-macam keanekaragaman genomik pada manusia.

2. Mengetahui macam-macam Polimorphisme.

3. Mengetahui prinsip dasar epigenetik.

4. Mengetahui teknik pemeriksaan molekuler.

D. MANFAAT

1. Dapat menjelaskan macam-macam keanekaragaman genomik pada

manusia.

2. Dapat menjelaskan macam-macam Polimorphisme.

3. Dapat menjelaskan prinsip dasar epigenetik.

4. Dapat menjelaskan teknik pemeriksaan molekuler.

BAB II

LANDASAN TEORI

DISKUSI

STEP 1 Istilah-istilah

• Microarray : uji sampel DNA dari susunan sekuens DNA yang berupa titik-titik dan berdiameter 200 nm, biasanya digunakan untuk mencocokkan DNA yang sudah diketahui ataupun yang belum diketahui.

Keywords : SNPs, perubahan ekspresi transkripsi

STEP 2 Penetapan Masalah

1. Variasi genomik pada manusia.

2. Penyebab perubahan ekspresi transkripsi

3. Perbedaan genetik dan epigenetik

STEP 3-4 Analisis dan Inventarisasi Masalah

1. Bagaimana proses terjadinya variasi genomik pada manusia?

2. Apa penyebab perubahan ekspresi transkripsi?

3. Apa SNPs?

4. Apa perbedaan SNPs dengan mutasi?

5. Apa Polimorphisme?

6. Apa genetik dan epigenetik?

7. Apa saja teknik pemeriksaan molekuler?

STEP 5 Tujuan Pembelajaran

1. Menjelaskan proses terjadinya variasi genomik pada manusia.

2. Menjelaskan penyebab perubahan ekspresi transkripsi.

3. Menjelaskan SNPs.

4. Menjelaskan perbedaan SNPs dengan mutasi.

5. Menjelaskan Polimorphisme.

6. Menjelaskan genetik dan epigenetik.

7. Menjelaskan teknik pemeriksaan molekuler.

STUDI PUSTAKA

A. Epigenetik

Epigenetik menunjukkan bahwa gen dapat dipengaruhi oleh lingkungan

dengan mekanisme struktur nuclease yang secara langsung maupun tidak langsung

mengubah fenotip (Prasetyo,2010).

Adapun metode dalam epigenetik ini dibagi menjadi tiga yaitu : Metilasi,

Modifikasi Histon, Post Transkripsi/ RNA interference (Prasetyo,2011).

Metilasi merupakan penambahan gugus metil pada basa DNA umumnya

terjadi pada CpG island (Baylin,2009).

CpG island merupakan daerah yang memiliki banyak C dan G mencapai

200-3000 bp, ciri-cirinya adalah dekat dengan gen. Pada orang normal CpG island

ini tidak mengalami metilasi (Bird,2008).

Apabila termetilasi maka akan mengakibatkan gene silencing (Bird, 2002).

Adapun mekanisme metilasi ini adalah ketika metilasi pada CpG island

maka metilsitosin akan mengundang MBP, dan MBP ini akan mengundang MBP-

MBP lain sehingga sekuen DNA tidak bisa dikenali. Hal ini mengakibatkan protein

aktivator tidak dapat menempel dan mengaktifkan enhancer sehingga tidak terjadi

transkripsi sehingga tidak ada protein. Gene silencing inilah yang memicu kanker

(Prasetyo,2011).

Untuk modifikasi histon melibatkan asetilasi yang berfungsi untuk

melonggarkan histon dan deasetilasi yang berfungsi untuk mengencangkan ikatan

histon (Prasetyo, 2010).

Asetilasi histon mengakibatkan aktivasi transkripsional apabila deasetilasi

maka tidak ada aktivitas transkripsi (Jacobson, 2004).

Untuk RNAi atau RNA interference adalah RNA yang mengganggu pada

transkripsi maupun sebelum translasi (Prasetyo, 2011).

Epigenetik pada intinya merupakan perubahan fenotip yang tidak permanen

(Tuschl, 2002).

Epigenetik tidak diwariskan apabila terjadi perubahan stimulus saat masa

kehamilan (Prasetyo, 2011).

B. Genetik

DNA adalah materi genetik pembawa informasi yang dapat diturunkan

kepada keturunannya (Herawati dan Helena, 2005).

Hal itu dikarenakan metode analisis dan teknik histokimia terkini telah

mengidentifikasi bahwa DNA di nukleus merupakan bagian dari badan kromatin

atau kromosome (Guyton, 1997).

Genetik bersifat permanen dan diwariskan (Prasetyo, 2011).

C. Variasi Genom

Genom adalah komplemen lengkap gen-gen suatu organisme (Campbell,

2002).

Variasi genom adalah perbedaan sekuen DNA dari satu orang dengan orang

yang lain (Yuwono, 2005).

Bentuk variasi genom adalah adanya polymorphisme (Prasetyo, 2011).

Polymorphisme itu sendiri adalah keberadaan bersama dua atau lebih bentuk

individu yang lebih jelas terlihat (karakter polymorphic dalam populasi yang sama)

(Campbell, 2002).

Polymorphic mengacu pada suatu populasi dimana dua atau lebih bentuk

fisik ditemukan dalam frekuensi yang mudah sekali terlihat (Campbell, 2002).

Salah satu teknik variasi genom adalah Single Nucleotida Polymorphisms

(SNPs) merupakan teknik dimana secara langsung mengidentifikasi banyak

polymorphisme di dalam genom manusia yang dimana varian DNA ini merupakan

penanda untuk penyakit atau terletak di dalam gen tertentu yang ikut berperan

dalam perkembangan penyakit (Price, 2006).

D. Perubahan Ekspresi Gen

Penyebab dari perubahan ekspresi gen dalam epigenetik adalah metilasi,

modifikasi histon, RNAi (Campbell, 2002).

Penyebab perubahan ekspresi gen dalam genetik adalah mutasi yaitu

perubahan pada sekuen DNA (Elrod et all, 2007).

Jenis mutasi ada Non Sense, Misssense (Mutasi Salah Makna), Framshift

(Mutasi Bergeser Kerangka) (Elrod et all, 2007).

Nonsense adalah perubahan pada sebuah kodon dari pengkode asam amino

menjadi kodon stop mengakibatkan terminasi prematur rantai asam amino saat

translasi (Subandono, 2011).

Missense adalah perubahan sebuah kodon yang mengubah spesifitasnya

menjadi asam amino yang berbeda, sehingga mengubah sekuen primer rantai

polipeptida dan mengubah fungsi protein (Elrod et all, 2007).

Frameshift adalah pergeseran bingkai pembacaan yag disebabkan oleh

delesi atau insersi dari satu atau beberapa nukleotida yang menghasilkan banyak

kodon missense dan nonsense kearah hilir peristiwa mutasional (Elrod et all, 2007).

BAB III

PEMBAHASAN

Genom adalah komplemen lengkap gen-gen suatu organisme sehingga

variasi genom adalah perbedaan sekuen DNA dari satu orang dengan orang yang

lain.

Bentuk variasi genom adalah adanya polymorphisme

Single Nucleotida Polymorphisms merupakan teknik dimana secara

langsung mengidentifikasi banyak polymorphisme di dalam genom manusia. SNPs

terjadi di salah satu basa nukleotida yang diturunkan dari generasi ke generasi.

Sehinnga generasi yang baru mewarisi SNPs dari induknya kemudian dia bisa

mengalami SNPs dan akan terjadi terus menerus kepada generasinya sehingga

terjadilah variasi genom. Tetapi SNPs hanya terjadi 0,1% dari jumlah total genom

manusia yang ada. Setiap orang mengalami SNPs karena tidak ada seorang manusia

yang identik. SNPs hanya terjadi pada satu nukleotida saja. Jadi pada intinya

perbedaan mutasi dan SNPs terdapat pada prosentase kejadian dan genom yang

terlibat.

Epigenetik dan genetik memiliki beberapa perbedaan, yaitu epigenetik

dapat di-reprogram sedangkan genetik tidak bisa karena epigenetik dapat tidak

bersifat pemanen asalkan stimulannya digantikan. Epigenetik bergantung pada

lingkungannya sedangkan genetik bersifat permanen. Contohnya larva lebah dengan

gen yang sama bila salah satu makanannya bipolen maka akan menjadi lebah

pekerja, sedangkan bila asupannya royal jelly menjadi lebah ratu. Contoh tersebut

menjelaskan mengenai epigenetik yang bergantung pada stimulan yang individunya

memiliki genetiknya yang sama. Jadi epigenetik dapat bersifat permanen dapat

diturunkan jika tidak ada stimulan yang mempengaruhinya dalam proses

perkembangan.

Seorang ibu hamil dapat me-reprogam janin dalam kandungannya.

Tetapi hanya dapat merubah fenotipnya, tidak bisa merubah genotip dari janin

tersebut. Jika tidak ada stimulan yang merubah stimulan sebelumnya, apa yang

diderita ibunya akan menurun kepada janinnya sehingga epigenetik tersebut bersifat

dapat diturunkan. Contoh dari genetik bisa dari Diabetes Mellitius, yaitu suatu

penyakit yang bersifat herediter yang pasti diturunkan kepada keturunannya.

CpG island merupakan daerah yang memiliki banyak C dan G

mencapai 200-3000 bp, ciri-cirinya adalah dekat dengan gen, pada orang normal

CpG island ini tidak mengalami metilasi. Apabila termetilasi maka akan

mengakibatkan Gene Silencing. Adapun mekanisme metilasi ini adalah ketika

metilasi pada CpG island maka Metilsitosin akan mengundang MBP, dan MBP ini

akan mengundang MBP-MBP lain sehingga sekuen DNA tidak bisa dikenali. Hal

ini mengakibatkan protein aktivator tidak dapat menempel dan mengaktifkan

enhancer sehingga tidak terjadi transkripsi sehingga tidak ada Protein. Gene

silencing inilah yang memicu kanker.

Ada berbagai bentuk perubahan ekspresi genom yang diakibatkan oleh

genetik dan epigenetik.

Pada epigenetik perubahan yang terjadi diakibatkan oleh Metilasi

DNA, Histon Modification dan RNAi atau Post Transcriptional.

Pada Genetik perubahan yang terjadi diakibatkan oleh mutasi pada

sebagian besar kasus. Perubahan yang terjadi bisa dalam proses transkripsi maupun

translasi.

BAB IV

SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

1. Perbedaan Genetik dan Epigenetik yaitu dimana epigenetik bersifat tidak

permanen, dipengaruhi oleh lingkungan dan dapat direprogram, sedangkan

genetik bersifat permanen, tidak dipengaruhi oleh lingkungan dan tidak

dapat direprogram. Sedangkan persamaannya dimana keduanya mengalami

perubahan basa nukleotida.

2. Perbedaan mutasi dan SNPs terdapat pada prosentase kejadian dan Genom

yang terlibat.

3. Perubahan Ekspresi Gen bisa terjadi dalam Genetik maupun Epigenetik

pada Fase Transkripsi maupun Translasi.

B. Saran

1. Sebaiknya pada tutorial selanjutnya kita lebih mengarah pada PBL

bukan problem solving.

2. Permasalahan yang ada kita bahas dari hal yang khusus mengarah

yang lebih universal.

3. Sebaiknya pada step ke enam kita sudah mendiskusikan hasil LO

yang telah didapat.

DAFTAR PUSTAKA

Baylin, Stephen B. 2009. DNA Methylation And Gene Silencing in Cancer.

Bird, Adrian. 2008. DNA Methylation Pattern and Epigenetic Memory.

Bird, Adrian. 2002. Genes Deviation.

Campbell, Reece. 2002. Biology. Jakarta: Erlangga

Elrod, Susan, et all. 2007. Genetika. Jakarta: Erlangga

Guyton, A.C., John E. Hall, 1997. Buku ajar fisiologi kedokteran. Jakarta : EGC.

Jacobson, S. 2004. Molecular Cell Biology.

Prasetyo, A.A. 2010. Kuliah Penunjang Biologi Molekuler 2010 : Epigenetics.

Prasetyo, A.A. 2011. Kuliah Penunjang Biologi Molekuler 2011

Price, Sylvia A. 2006. Patofisiologi Volume 1. Jakarta : EGC

Subandono, Jarot. 2011. Kuliah Penunjang Biologi Molekular 2011: Variasi

Genom.

Tuschl, T. 2002. Natural Biotechnology.

Sudoyo, herawati, L. Helena. 2005. Identifikasi DNA. www.eijkman.go.id/Layanan/Identifikasi+DNA&hl=id&ct=clnk&cd=4&gl=id

Yuwono, Triwibowo. 2005. Biologi Molekular. Jakarta: Erlangga