DNA — KOD GENETIK DAN IDENTITI SEL

BAB BESAR KELIMA · CELL WAR · BAHAGIAN I · BAB 02

Jika sel ialah unit asas kehidupan, DNA pula menyimpan maklumat genetik yang membolehkan sel membina, mengekalkan dan mewariskan sebahagian besar sistem biologinya.

1. Setiap Sel Membawa Maklumat Genetik

Tubuh manusia mempunyai pelbagai jenis sel. Sel saraf, otot, kulit dan hati menjalankan tugas yang berbeza walaupun kebanyakan sel berinti memiliki susunan DNA asas yang hampir sama.

Jika DNA mereka hampir sama, mengapa fungsi mereka berbeza? Kerana identiti dan fungsi sel turut bergantung pada gen mana yang diaktifkan, bila ia diaktifkan dan berapa banyak RNA serta protein dihasilkan. Proses ini dikenali sebagai ekspresi gen (gene expression).

Identiti sel bukan sekadar DNA yang dimiliki, tetapi juga cara maklumat genetik itu digunakan.

2. Apakah Sebenarnya DNA?

DNA ialah asid deoksiribonukleik (deoxyribonucleic acid). DNA menggunakan empat jenis bes: A (adenina), T (timina), C (sitosina) dan G (guanina). Dalam DNA dwirantai, A berpasangan dengan T, manakala C berpasangan dengan G.

Satu set haploid genom manusia mengandungi kira-kira 3.2 bilion pasangan bes. Bukan semua urutan DNA mengekod protein; sebahagiannya berfungsi dalam pengawalan gen dan struktur kromosom.

Susunan bes DNA menyimpan maklumat genetik, tetapi DNA sahaja tidak menentukan semua tindak balas sel.

3. DNA Bukan Protein

Dalam aliran maklumat genetik yang lazim, DNA ditranskripsi menjadi RNA, dan mRNA diterjemahkan oleh ribosom menjadi protein. Protein kemudian menjalankan fungsi struktur, enzim, isyarat dan kawalan.

DNA boleh kekal dengan susunan yang sama sedangkan penghasilan protein berubah. Isyarat hormon, misalnya, boleh mengubah aktiviti gen tanpa menyunting urutan DNA.

Bezakan perubahan ekspresi gen, iaitu maklumat dibaca secara berbeza, daripada perubahan genom, iaitu urutan DNA berubah. Perubahan protein bukan bukti automatik bahawa DNA telah disunting.

4. Bolehkah DNA Disunting?

Ya. Teknologi seperti CRISPR-Cas9 membolehkan penyelidik menyasarkan lokasi DNA tertentu. RNA panduan membawa enzim Cas9 ke sasaran; Cas9 boleh memotong DNA, lalu sistem pembaikan sel mempengaruhi hasil perubahan.

DNA juga boleh berubah secara semula jadi melalui mutasi. Namun RNA yang memasuki sel tidak semestinya menyunting DNA. Penyuntingan CRISPR-Cas9 memerlukan komponen dan keadaan khusus.

Bagi CELL WAR, persoalannya ialah sama ada perubahan fungsi sel boleh diikuti oleh perubahan genom yang kekal, dan apakah mekanisme yang benar-benar diperlukan.

5. Apakah yang Menentukan Identiti Sel?

Identiti sel dibentuk oleh gabungan genom, keadaan epigenetik, RNA, protein, rangkaian kawalan gen dan isyarat persekitaran. Ia bukan sekadar satu nombor siri genetik.

Dalam penyelidikan, sel matang tertentu boleh diprogram semula menjadi induced pluripotent stem cells (iPSC) menggunakan faktor pemprograman. Ini menunjukkan keadaan identiti sel boleh berubah tanpa menggantikan keseluruhan genom.

Perubahan identiti sel tidak semestinya sama dengan mutasi DNA.

6. TELOMERE — Perlindungan Hujung Kromosom

Di hujung kromosom manusia terdapat telomer, yang mengandungi pengulangan urutan TTAGGG serta protein pelindung. Telomer membantu mengelakkan hujung kromosom daripada disalah anggap sebagai DNA rosak.

Dalam banyak sel somatik, telomer memendek apabila sel berulang kali membahagi. Apabila perlindungannya terganggu, sel boleh memasuki senescence atau apoptosis. Enzim telomerase boleh membantu mengekalkan panjang telomer.

Telomerase aktif dalam sesetengah sel stem, sel germinal dan banyak jenis sel kanser. Pemeliharaan telomer boleh menyokong pembahagian berpanjangan dalam keadaan tertentu, tetapi tidak menjadikan sel kebal daripada semua punca kematian atau manusia tidak mati.

7. Hipotesis CELL WAR — Daripada Arahan kepada Perubahan Sel

Model penelitian yang dicadangkan ialah: RNA luaran → perubahan penghasilan protein → perubahan fungsi sel → persoalan kemungkinan perubahan genom → persoalan kelangsungan sel.

Setiap anak panah dalam model ini memerlukan mekanisme tersendiri. RNA yang menghasilkan protein tidak dengan sendirinya membawa kepada penyuntingan DNA. Pembahagian sel yang berpanjangan juga tidak membuktikan penggunaan CRISPR-Cas9.

Model ini ialah hipotesis untuk diuji, bukan proses yang telah disahkan berlaku sebagai satu rantaian dalam manusia.

8. DNA Asal dan Modified Cell — Dua Populasi Sel?

Sel yang mengalami mutasi boleh menghasilkan keturunan sel yang mewarisi perubahan itu. Jika perubahan memberi kelebihan pembahagian atau kelangsungan hidup, populasi tersebut boleh berkembang melalui clonal expansion.

Namun sel yang mengalami mutasi, sel yang diprogram semula dan sel yang hanya mengubah ekspresi gennya tidak semestinya mempunyai mekanisme yang sama.

CELL WAR akan memeriksa sama ada populasi sel boleh mengekalkan perubahan, memperoleh kelebihan tertentu dan bersaing dengan sel lain dalam tisu. Persaingan sel ialah fenomena biologi sebenar; hipotesis pengambilalihan seluruh tubuh melalui rantaian khusus yang dicadangkan belum dibuktikan.

9. Daripada DNA kepada Peperangan Daging

Perubahan fungsi sel boleh bermula daripada perubahan isyarat, RNA, protein, epigenetik atau DNA. Kesannya boleh menjadi sementara atau berterusan, bergantung pada mekanisme dan konteks sel.

Tiga persoalan utama ialah: apakah yang berubah; bagaimana perubahan itu dikekalkan; dan bagaimana perubahan pada satu populasi sel mempengaruhi tisu serta seluruh jasad.

Inilah asas penyelidikan CELL WAR: menguji mekanisme satu demi satu, bukan mendahulukan kesimpulan.

RENUNGAN PEMBACA

DNA menyimpan maklumat, tetapi maklumat yang tersimpan tidak semestinya digunakan dengan cara yang sama sepanjang hayat sel.

Sel boleh menerima isyarat. Sel boleh berubah fungsi. Sel boleh membahagi, berhenti membahagi atau mati.

Namun apabila manusia berbicara tentang perubahan DNA, adakah dia memahami perbezaan antara maklumat yang disimpan dengan arahan yang sedang dilaksanakan?

Sebelum mengatakan DNA telah diubah, kenal pasti dahulu apa yang sebenarnya berubah.

Seterusnya — Bab 03: RNA — PEMBAWA ARAHAN BIOLOGI