Ekspresi gen dan pembungkaman gen

Semua eukariota mengklaim untuk mengontrol gen yang ditranskripsi menjadi protein oleh berbagai sistem. Serangkaian mekanisme yang mencegah transkripsi gen disebut pembungkaman gen. Mekanisme pembungkaman gen eukariotik beroperasi pada dua tingkat: pembungkaman gen transkripsi (SGT atau TSG) dan pembungkaman gen pasca-transkripsi (SGPT atau PTSG). Berkat mekanisme ini, sel memodulasi ekspresi gen dari DNA mereka sendiri dan juga mencoba menghindari ekspresi gen yang bukan miliknya (gen parasit intraseluler seperti virus, bakteri, dan eukariota lainnya).

Mekanisme pembungkaman gen transkripsi mencegah transkripsi gen (dari DNA ke RNA). Biasanya mekanisme ini tidak langsung dan mempengaruhi kondisi seluler yang menekan promotor gen yang tidak akan ditranskripsi, serta dapat mengubah kondensasi kromatin untuk mencegah akses RNA polimerase ke DNA. Di antara modifikasi epigenetik paling umum yang membungkam transkripsi gen adalah metilasi DNA dan histon. Beberapa metilase yang bertanggung jawab untuk membungkam dikenal baik pada hewan maupun tumbuhan.

Mekanisme pembungkaman gen kelompok SGPT lebih sering terjadi dan bekerja langsung pada RNA pembawa pesan. Memodifikasi untaian RNA ini untuk menghindari terjemahannya menjadi protein. RNA eukariotik sangat sering diproses sebelum diterjemahkan ke dalam ribosom. Selama penghilangan intron dan sekuens aksesori, RNA juga dapat dimodifikasi sehingga tidak ditranskripsi.

Di dalam SGPT ada beberapa sistem protein yang dikenal mampu mengirimkan messenger RNA untuk degradasi. Protein “pemain dadu”, argonaut dan kompleks RISC (RNA-induced silencing complex) dan RIST adalah penyebab utama degradasi RNA. Tetapi selain itu, mekanisme pembungkaman lainnya telah ditemukan. Pada dekade pertama abad ke-21, ditemukan bahwa sekuens RNA tertentu dapat mengganggu terjemahan RNA messenger, RNA ini disebut interferensi RNA (RNAi).

Urutan ini biasanya berukuran kecil (sekitar 20 hingga 25 nukleotida). Tiga jenis RNAi dibedakan: siRNA, miRNA, dan piRNA. Metode kerjanya masih kurang dipahami, tetapi secara umum urutan DNA pendek, biasanya dikodekan di dekat sentromer dan telomer yang ditranskripsi dan membentuk RNA untai ganda kecil yang diproses oleh protein dari keluarga pemain dadu dan diikat ke RISC kompleks sehingga protein argonaut dalam kompleks tersebut dapat mendegradasi mRNA yang memiliki homologi sekuens yang sama. Dengan cara ini, sel eukariotik dirancang untuk menghilangkan RNA untai ganda (untuk menghindari virus dan RNA yang tidak dapat diterjemahkan).

Pembungkaman gen terkait dengan proses kunci dalam individu, seperti embriogenesis dan perkembangan, serta diferensiasi sel. Selain itu, penyakit yang disebabkan oleh kegagalan dalam pembungkaman gen diketahui, yang paling sering adalah kanker karena tidak adanya pembungkaman gen yang terkait dengan siklus sel.

Kegunaan pembungkaman gen dalam bioteknologi atau sebagai metode untuk mencegah infeksi sedang berkembang dan meskipun tampaknya menjadi bidang yang sangat menjanjikan, seperti misalnya pada tanaman transgenik, tidak adanya informasi tentang cara kerjanya mencegahnya untuk digunakan.