Sebuah studi baru oleh para peneliti di UC Santa Cruz menunjukkan bagaimana sejenis modifikasi epigenetik yang umum dapat diwariskan melalui sperma, tidak hanya dari orang tua pada keturunannya, tetapi juga pada generasi berikutnya (“cucu”).
Ini disebut “warisan epigenetik transgenerasional”, dan mungkin menjelaskan bagaimana kesehatan dan perkembangan seseorang dapat dipengaruhi oleh pengalaman orang tua dan kakek-neneknya.
Meskipun perubahan itu sendiri tampak jelas, tap mekanismenya masih sulit untuk terungkap. Dan penelitian terbaru ini menunjukkan bagaimana sifat-sifat dari sang kakek diturunkan pada cucu-cucunya.
“Hasil ini menetapkan hubungan sebab-akibat antara tanda histon yang ditransmisikan sperma dan ekspresi dan perkembangan gen pada keturunan dan para cucu,” kata Susan Strome, ahli biologi molekuler dan sel di University of California, Santa Cruz.
Histon adalah protein utama yang terlibat dalam pengemasan DNA dalam kromosom. Tanda epigenetik yang dikenal sebagai H3K27me3 mengacu pada metilasi asam amino tertentu dalam histon H3. Hal ini menyebabkan DNA menjadi lebih padat, membuat gen di wilayah itu kurang dapat diakses untuk aktivasi.
Jika mesin sel yang membaca genomnya tidak dapat mengakses gen tertentu karena molekul besar menghalangi jalannya, maka gen tersebut tidak akan diuraikan menjadi protein. Menggulung untaian panjang DNA di sekitar histon dengan cara yang cukup rapat dapat memiliki efek pembungkaman yang serupa.
Sebagian besar modifikasi epigenetik ini dianggap terhapus dan ‘diatur ulang’ setelah pembuahan, di mana sel-sel kelamin diprogram ulang untuk memastikan perkembangan normal. Tetapi seperti yang ditunjukkan oleh penelitian pada hewan (termasuk jumlah berdasarkan mamalia), tampaknya beberapa perubahan epigenetik dapat lolos dari pemrograman ulang dan ditransfer lintas generasi.
Studi baru ini melibatkan secara selektif menghilangkan tanda histon ini dari kromosom sperma C. elegans, yang kemudian digunakan untuk membuahi telur dengan kromosom yang ditandai sepenuhnya. Pada keturunan yang dihasilkan, para peneliti mengamati pola ekspresi gen abnormal, dengan gen pada kromosom ayah (diwariskan dari sperma) dihidupkan atau “diregulasi” tanpa adanya tanda epigenetik represif.
Hal ini menyebabkan jaringan mengaktifkan gen yang biasanya tidak diekspresikan. Misalnya, jaringan germline (yang menghasilkan telur dan sperma) mengaktifkan gen yang biasanya diekspresikan dalam neuron.
“Di semua jaringan yang kami analisis, gen diekspresikan secara tidak wajar, tetapi gen yang berbeda muncul di jaringan yang berbeda, menunjukkan bahwa konteks jaringan menentukan gen mana yang diregulasi,” kata Strome.
“Kami berspekulasi bahwa jika pola pengemasan DNA ini dipertahankan di garis germinal, itu berpotensi diturunkan selama beberapa generasi.”
Mengurai pengaruh penanda epigenetik dari pengaruh genetik, budaya, dan perilaku juga merupakan tantangan besar. Bagaimana kita mulai memisahkan genetika dari keadaan sosial atau kondisi lingkungan yang bertahan dari generasi ke generasi?
Itulah mengapa penelitian pada hewan seperti ini sangat membantu dalam “menjelaskan bagaimana pewarisan epigenetik dapat membentuk perkembangan dan kesehatan generasi mendatang,” tulis Strome dan timnya.
Tim tersebut mengatakan temuan mereka mencerminkan temuan dari sel mamalia yang tumbuh di laboratorium, dan bahwa penelitian terbaru lainnya telah menyarankan penanda histon yang diwariskan sperma juga merupakan fitur pada tikus.
Meskipun penelitian ini berbicara soal cacing, tapi mekanismenya mungkin juga terjadi serupa pada manusia. Tetapi masih banyak yang belum kita ketahui tentang bagaimana pewarisan epigenetik beroperasi selama beberapa generasi.
Penelitian ini dipublikasikan di PNAS.
