Epigenetik II:
Modifikasi Histon dan Chromatin Remodeling

Bramadi Arya, S.Si., M.Biotech
Biologi Molekuler II · Pertemuan 3

Program Studi S1 Ilmu Biomedis
Universitas Syedza Saintika

Sasaran pertemuan

Pertemuan 3 · Modifikasi histon, chromatin remodeling, dan kaitan dengan penyakit

Sub-CPMK 3: menganalisis modifikasi histon dan chromatin remodeling dalam regulasi gen.

Mengingat kembali: pengemasan DNA

  • DNA melilit protein histon membentuk nukleosom
  • Satu nukleosom: DNA melilit oktamer histon (H2A, H2B, H3, H4)
  • Nukleosom tersusun menjadi kromatin
  • Tingkat kepadatan kromatin menentukan akses ke gen
  • Eukromatin: longgar, gen mudah diakses dan aktif
  • Heterokromatin: padat, gen sulit diakses dan cenderung bungkam

Ekor histon dan modifikasinya

Ekor histon yang menjulur dapat dimodifikasi secara kimia:

  • Asetilasi (oleh HAT): melonggarkan kromatin, mengaktifkan gen
  • Deasetilasi (oleh HDAC): memadatkan kromatin, membungkam gen
  • Metilasi: dapat mengaktifkan atau membungkam, bergantung posisi
  • Fosforilasi, ubikuitinasi: mengatur berbagai proses

“Kode histon”

Kombinasi modifikasi pada berbagai posisi membentuk sinyal yang dibaca sel:

  • H3K4me3: penanda promotor aktif
  • H3K27me3: penanda pembungkaman (dipasang kompleks Polycomb)
  • H3K9ac: penanda kromatin aktif

Pola modifikasi ini menentukan protein mana yang direkrut, sehingga menyalakan atau mematikan gen.

Chromatin remodeling

Kompleks remodeling menggunakan energi ATP untuk menggeser atau melepas nukleosom:

  • Membuka wilayah promotor agar faktor transkripsi dapat mengikat
  • Contoh keluarga kompleks: SWI/SNF, ISWI
  • Bekerja sama dengan modifikasi histon dan metilasi DNA

Hasilnya: akses ke gen diatur secara dinamis, sesuai kebutuhan sel.

Integrasi tiga lapisan epigenetik

Metilasi DNA, modifikasi histon, dan remodeling saling terhubung:

  • Promotor termetilasi merekrut protein pengikat metil, yang lalu merekrut HDAC
  • HDAC mendeasetilasi histon, kromatin memadat, gen bungkam
  • Sebaliknya, sinyal aktivasi membuka kromatin dan mengundang mesin transkripsi

Epigenetik dan kanker

  • Hipermetilasi dan deasetilasi dapat mematikan gen penekan tumor
  • Perubahan pola histon global sering ditemukan pada sel kanker
  • Bersifat reversibel, sehingga menjadi target terapi

Terapi berbasis epigenetik

  • Inhibitor DNMT (contoh: azasitidin) untuk membuka gen yang terbungkam keliru
  • Inhibitor HDAC (contoh: vorinostat) untuk mengembalikan asetilasi
  • Digunakan pada beberapa keganasan darah

Karena epigenom dapat dibalik, ini membedakannya dari mutasi DNA permanen.

Ringkasan

  • Kromatin diatur oleh modifikasi histon dan chromatin remodeling
  • Asetilasi mengaktifkan, deasetilasi membungkam; metilasi histon bergantung posisi
  • Tiga lapisan epigenetik bekerja terpadu
  • Perubahan epigenetik berperan pada kanker dan menjadi target terapi yang reversibel

Bacaan: Alberts et al. (2022) Bab 4 dan 7; Lodish et al. (2021).

Terima kasih