Direkomendasikan oleh: Mikhael Chandra Bayu (Archaea’23)
Nobel Prize adalah sebuah penghargaan yang sangat besar yang diberikan kepada ilmuwan-ilmuwan ternama pada bidangnya. Nobel Prize in Physiology or Medicine tahun ini (2024) memberikan penghargaan kepada 2 ilmuwan Amerika, Victor Ambros dan Gary Ruvkun, atas penemuan mereka terhadap microRNA dalam regulasi aktivitas gen. Artikel ini akan mengisahkan cerita untuk memahami apa, bagaimana, dan seberapa penting penemuan ini sampai memenangkan Nobel!
Penemuan mengejutkan dalam Caenorhabditis elegans
Penemuan miRNA berawal dari grup peneliti terdiri atas Victor Ambros dengan Lee dan Feinbaum yang meneliti gen lin-4 dan lin-14 pada Caenorhabditis elegans (C. elegans) pada tahun 1993. Pada penelitian tersebut. Gen lin-4 saat itu diidentifikasi sebagai gen yang mengkode RNA kecil yang bersifat komplemen (antisense) terhadap gen lin-14. Namun, Victor Ambros dan Gary Ruvkun tertarik meneliti dan mengamati C. elegans lebih lanjut pada tahun 2018. Setelah investigasi lebih lanjut, mereka menemukan adanya suatu hubungan antara kedua gen tersebut dalam ekspresi genetik C. elegans. Gen lin-4 ditemukan sebagai regulator negatif terhadap lin-14. Pengamatan lanjutan dan kerjasama antara kedua peneliti ini berhasil memecahkan misteri bagaimana sistem regulasi ini dapat terjadi.
Ternyata, regulasi gen lin-14 terjadi setelah proses transkripsi karena adanya hasil transkripsi gen lin-4. Hasil transkripsi gen lin-4 ternyata bukan menghasilkan mRNA untuk sintesis protein, melainkan menjadi bagian RNA yang bersifat komplemen terhadap gen lin-14. Komplementasi tersebut menyebabkan pengikatan bagian RNA tersebut dengan mRNA lin-14 sehingga menginhibisi elemen translasi untuk menempel di tempat yang sama dan mensintesis protein dari mRNA lin-14 (Nobel Prize, 2024). Jadi bagian RNA tersebut disebut sebagai microRNA, sebuah RNA mungil hasil transkripsi gen tertentu yang mengendalikan ekspresi gen dengan regulasi mRNA melalui inhibisi sintesis protein atau degradasi mRNA.
MicroRNA dan kita
Meski penelitian microRNA ditemukan awalnya pada C. elegans, penelitian dari kelompok Ruvkun juga menemukan terdapatnya microRNA pada organisme multiseluler eukariotik lainnya seperti gen let-7 yang bersifat konservatif. Penemuan ini pun menciptakan kepercayaan adanya miRNA lainnya sehingga mendorong penelitian lanjut dan mendalam pada berbagai gen penghasil microRNA pada organisme multiseluler eukariotik lain yang lebih luas mencakup manusia, tikus, serangga, reptil, dan lainnya (Nobel Prize, 2024).
Apakah microRNA juga ada pada mikroba prokariotik?
Meski penelitian menunjukan keberadaan microRNA umumnya dimiliki sel eukariotik, penelitian terbaru mengindikasi keberadaan miRNA dalam sel uniseluler prokariotik dengan ukuran sekitar 15-26 nukleotida. Elemen miRNA ini sendiri telah ditemukan pada beberapa mikroba seperti Mycobacterium marinum (patogen ikan), Escherichia coli, dan Streptococcus mutans. Penelitian saat ini menemukan bahwa miRNA berperan dalam regulasi sintesis protein toksin pada prokariotik melalui cara yang sama dengan regulasi sintesis pada sel eukariotik. Namun, masih ada beberapa miRNA juga yang belum terungkap perannya dalam regulasi aktivitas gen. Beberapa virus dan bakteriofaga juga ditemukan memanfaatkan dan memproduksi microRNA tertentu dalam sel inangnya untuk mempermudah dan mengatur siklus hidup virus pada sel inang, contohnya siklus lisogenik yang tergolong pasif (Bloch et al., 2017).
Manfaat penemuan dan penerapan untuk memanfaatkannya
Menunjuk kepada barunya ranah microRNA pada biologi molekuler, penemuan regulator baru dalam regulasi gen ini membuka banyak potensi dalam eksplorasi pemanfaatannya pada ekspresi gen serta juga rekayasa genetika kedepannya. MicroRNA banyak diteliti potensinya dalam treatment serta penanganan kanker dan tumor. Dalam pengembangan terapi kanker dan tumor, targeted delivery digunakan untuk mengirimkan pasangan mimic miRNA target atau antagonir miRNA target kepada sel yang dituju sehingga dapat dilakukan pengendalian jumlah miRNA dengan tujuan regulasi ketidakseimbangan miRNA pada sel (Bravo et al., 2023). Penggunaan miRNA juga dikembangkan sebagai biomarker yang berguna untuk diagnosis, prognosis dan juga tracker respons pada terapi (Sherien et al., 2023)
Jadi, kesimpulannya apa?
Dipelopori dan ditemukan pertama oleh Victor Ambros dan Gary Ruvkun, penemuan microRNA telah melalui perjalanan yang panjang lebih dari 20 tahun. Dimulai pada pada C. elegans, pengembangan penelitian miRNA akhirnya sampai pada penemuan keberadaannya pada organisme eukariotik serta prokariotik berdasarkan perilaku produksi protein pada prokariot. Penemuan microRNA sebagai perangkat baru yang sangat penting memperkuat dasar sentral dogma dalam dunia genetika pada biologi molekuler serta perannya dalam regulasi gen. Dengan adanya kemajuan ini, kiranya ranah penelitian dalam regulasi gen dapat berkembang lebih pesat dengan eksplorasi manfaat kemampuan microRNA sehingga dapat dikembangkan lebih jauh aplikasinya pada sel kanker dan tumor sebagai terapi ataupun alat diagnostik.
Referensi
Ambros, V., & Ruvkun, G. (2018). Recent molecular genetic explorations of Caenorhabditis elegans microRNAs. Genetics, 209(3), 651-673.
Bloch, S., Węgrzyn, A., Węgrzyn, G., & Nejman-Faleńczyk, B. (2017). Small and Smaller-sRNAs and MicroRNAs in the Regulation of Toxin Gene Expression in Prokaryotic Cells: A Mini-Review. Toxins, 9(6), 181. https://doi.org/10.3390/toxins9060181
Bravo-Vázquez, L. A., Méndez-García, A., Rodríguez, A. L., Sahare, P., Pathak, S., Banerjee, A., … & Paul, S. (2023). Applications of nanotechnologies for miRNA-based cancer therapeutics: current advances and future perspectives. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 11. https://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1208547
Nobel Prize Outreach AB (2024). The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2024. NobelPrize.org. pada tanggal 26 Oktober 2024 pukul 07.00 WIB, diakses dari https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2024/summary/
Sherien M. El-Daly, Shaimaa A. Gouhar and Zakaria Y. Abd Elmageed. (2023). Circulating microRNAs as Reliable Tumor Biomarkers: Opportunities and Challenges Facing Clinical Application. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 384(1), 35-51. https://doi.org/10.1124/jpet.121.000896