Language
Country/Area
No result found
Keajaiban gen Landak: Bagaimana ia menentukan rancangan tubuh lalat buah?
Dalam bidang biologi perkembangan, kita sering dihadapkan pada pertanyaan mendasar: Bagaimana telur yang relatif sederhana menjadi struktur tubuh yang kompleks dan teratur? Pertanyaan ini mengarah pada penelitian mendalam tentang gen Hedgehog (Hh), jalur transduksi sinyal yang memengaruhi diferensiasi sel embrionik dan penting untuk memastikan perkembangan normal organisme.
Jalur pensinyalan Hedgehog memainkan peran penting dalam perkembangan hewan dan terdapat pada semua hewan bilateral.
Gen Hedgehog penting untuk perkembangan lalat buah (Drosophila melanogaster). Penelitian telah menemukan bahwa larva lalat buah yang tidak memiliki gen Hh berbentuk seperti landak, yang menjadi asal muasal nama gen tersebut. Gen Hh diklasifikasikan sebagai bagian dari kelompok "gen polaritas segmen" yang memiliki peran utama dalam membangun dasar rencana tubuh lalat buah. Proses ini terus memainkan peran penting selama perkembangan embrionik dan morfogenesis berikutnya.
Dibandingkan dengan lalat buah, mamalia memiliki tiga homolog Hedgehog, yaitu Desert (DHH), Indian (IHH), dan Sonic (SHH). Dari ketiga homolog tersebut, Sonic Hedgehog adalah yang paling banyak dipelajari dan juga penting dalam perkembangan embrio pada vertebrata. Tikus dengan fungsi jalur Hedgehog yang abnormal memiliki organ-organ seperti otak, tulang, otot, saluran pencernaan, dan paru-paru yang tidak dapat berkembang secara normal, yang telah menarik perhatian luas dari para ilmuwan.
Penelitian telah menunjukkan bahwa jalur pensinyalan Hedgehog juga memainkan peran penting dalam mengatur pemeliharaan dan regenerasi sel induk dewasa.
Pada tahun 1970-an, Christiane Nüsslein-Volhard dan Eric Wieschaus berhasil mengisolasi gen yang memengaruhi perkembangan sumbu anterior-posterior tubuh Drosophila dengan menggunakan mutagenesis saturasi. Penelitian mereka meletakkan dasar bagi biologi perkembangan evolusioner dan dianugerahi Penghargaan Nobel pada tahun 1995. Selanjutnya, gen Hedgehog ditetapkan sebagai salah satu gen kunci yang memengaruhi struktur dan bentuk tubuh lalat buah.
Mekanisme operasi jalur pensinyalan Hedgehog cukup kompleks dan melibatkan banyak protein intraseluler. Contoh khas pada Drosophila adalah protein Hh yang mengikat protein Patched (PTCH) pada permukaan sel, dan jika tidak ada protein Hh, PTCH menghambat aktivitas Smoothened (SMO). Ketika Hh mengikat PTCH, ia melepaskan SMO, memulai transduksi sinyal hilir, dan akhirnya mengatur transkripsi gen hilir.
Selama perkembangan, interaksi antara sinyal Hedgehog dan Wingless membentuk demarkasi yang jelas dalam embrio, yang tidak hanya memengaruhi segmentasi tubuh lalat buah, tetapi juga memengaruhi pembentukan anggota badan, mata, otak, gonad, perkembangan saluran pencernaan dan pernapasan. Hedgehog juga memainkan peran penting dalam organisme dewasa, termasuk mendorong proliferasi sel-sel utama.Ketika Hh berada di luar sel, keberadaannya dapat secara efektif memengaruhi sel-sel tetangga. Efek lokal ini merupakan salah satu fungsi utama Hedgehog.
Aktivasi abnormal jalur Hedgehog dikaitkan dengan perkembangan banyak kanker. Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa jalur Hedgehog berperan dalam mendorong pembentukan tumor di banyak organ seperti otak, paru-paru, payudara, prostat, dan kulit. Secara khusus, karsinoma sel basal paling berkorelasi dengan sinyal Hedgehog, dan inaktivasi penghambat jalur Hh PTCH dan mutasi aktivasi agonis SMO telah ditemukan pada pasien.
Oleh karena itu, banyak obat yang dikembangkan untuk secara khusus mengganggu jalur Hedgehog sebagai terapi yang efektif melawan kanker.
Hubungan antara jalur Hedgehog dan kanker tetap kompleks; namun, jelas bahwa aktivasi jalur yang tidak normal dapat menyebabkan proliferasi dan invasi sel tumor. Dalam uji klinis yang relevan, penghambat jalur pensinyalan Hedgehog seperti Vismodegib dan Sonidegib telah disetujui untuk pengobatan karsinoma sel basal, tetapi dengan penggunaan obat-obatan ini, efek samping dan resistensi obat telah muncul, dan ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan obat-obatan baru.
Menengok kembali seluruh penelitian jalur pensinyalan Hedgehog, kita tidak dapat menahan diri untuk bertanya-tanya: Inspirasi dan pelajaran apa yang dimiliki evolusi jalur pensinyalan ini bagi pemahaman kita tentang prinsip-prinsip dasar perkembangan biologis?
