Hubungan antara penghapusan 7q11.23, metilasi DNA yang menyimpang, dan pengikatan TF. Kredit: Psikiatri Molekuler (2022). DOI: 10.1038/s41380-022-01921-z
Sebuah studi baru oleh Universitas Tel Aviv dan Hebrew menemukan bahwa proses abnormal menyebabkan gangguan pada ekspresi gen yang penting untuk perkembangan otak pada orang yang menderita sindrom Williams — sindrom genetik multisistem langka yang menyebabkan gangguan pada perkembangan otak. Menurut para peneliti, “Temuan kami dapat berkontribusi pada pengembangan perawatan bertarget di masa depan yang akan memungkinkan ekspresi normal dari gen yang terpengaruh yang kami identifikasi dalam penelitian.”
Penelitian ini dipimpin oleh Dr. Boaz Barak dari Sekolah Ilmu Psikologi dan Sekolah Ilmu Saraf Sagol di Universitas Tel Aviv dan Dr. Asaf Marco dari Fakultas Pertanian, Pangan dan Lingkungan Universitas Ibrani. Turut serta dalam penelitian ini adalah Dr. Sari Trangle, Mr. Gilad Levy dan Ms. Ela Bar dari laboratorium Dr. Barak, serta Dr. Tali Rosenberg dan Ms. Hadar Parnas dari laboratorium Dr. Marco. Temuan penelitian dipublikasikan di Molecular Psychiatry.
Dr. Barak berkata, “Sindrom Williams adalah sindrom genetik multisistem yang langka yang mencakup gangguan dalam perkembangan otak yang mengarah pada peningkatan interaksi sosial, keterbelakangan mental, dan fitur karakteristik lainnya. Penelitian sebelumnya telah mengungkapkan bahwa 25 gen hilang dari DNA pada kromosom orang nomor tujuh dengan sindrom Williams, dan studi tentang sindrom tersebut hingga saat ini terutama berfokus pada gen yang hilang dan fungsinya.”
“Kami ingin memeriksa apakah sindrom ini juga ditandai dengan cacat pada genom yang terkandung dalam sel otak yang mencegah ekspresi gen esensial yang tepat. Secara khusus, kami bertanya: Mungkinkah gen tertentu tidak diekspresikan dengan benar di otak orang dengan Sindrom Williams karena fenomena metilasi—ketika sebuah molekul yang dikenal sebagai gugus metil terletak pada gen tertentu yang ada dalam genom, mencegahnya mengekspresikan dirinya dengan benar?”
Untuk mengilustrasikan fenomena tersebut, Dr. Barak mengambil contoh sebuah buku instruksi di mana beberapa halamannya robek (sebagai paralel dengan gen yang hilang), dan sebagai akibat dari kurangnya halaman ini, siapa pun yang mengikuti instruksi akan membuat kesalahan. Demikian pula, menyembunyikan beberapa huruf di halaman yang tersisa di buku dengan spidol hitam akan menyebabkan instruksi rusak, seperti halnya metilasi pada gen yang ada mengganggu ekspresinya.
Para peneliti menekankan bahwa metilasi dalam banyak kasus merupakan mekanisme normal dalam sel-sel tubuh, karena perannya adalah mencegah ekspresi gen tertentu bila perlu. Namun, ketika ada gangguan dalam penerapan metilasi yang benar, ekspresi gen yang tidak normal dapat menyebabkan gangguan fungsi sel, dan selanjutnya merusak berbagai organ, termasuk kerusakan perkembangan otak normal, seperti yang ditemukan dalam penelitian ini.
Sebagai bagian dari penelitian, para peneliti memeriksa jaringan otak manusia yang diambil dari orang dewasa dengan dan tanpa sindrom Williams yang meninggal karena penyebab yang tidak terkait dengan sindrom tersebut dan menyumbangkan otak mereka untuk ilmu pengetahuan.
Barak menjelaskan, “Kami berfokus pada sampel dari lobus frontal, area otak yang bertanggung jawab atas fungsi otak seperti kognisi dan pengambilan keputusan. Dalam penelitian sebelumnya, kami menemukan di area ini kerusakan pada karakteristik otak sel saraf dan sel yang mendukung aktivitas sel saraf pada orang dengan sindrom Williams.”
“Dalam penelitian ini, kami memeriksa semua gen di semua sel lobus frontal untuk menentukan apakah ada gen pada orang dengan sindrom Williams yang telah mengalami proses metilasi abnormal, yaitu peningkatan atau penurunan pembungkaman gen dibandingkan dengan otak dengan perkembangan tipikal. .”
Para peneliti menemukan bahwa memang pada orang dengan sindrom Williams, metilasi abnormal memang ada di area otak ini, mengakibatkan gangguan ekspresi normal banyak gen yang terkait dengan perkembangan normal fungsi saraf otak, seperti pengaturan perilaku sosial (orang dengan sindrom Williams dikenal terlalu ramah), kognisi, plastisitas otak, dan kelangsungan hidup sel.
Dr. Marco berkata, “Kami menemukan informasi yang signifikan tentang ekspresi gen yang rusak pada orang dengan sindrom Williams, meskipun gen ini sepenuhnya ada dalam genom sel otak — sampai sekarang tidak diketahui bahwa gen yang diatur secara tidak normal ini adalah terlibat dalam sindrom. Selain itu, salah satu temuan utama kami adalah bahwa gangguan pada metilasi tidak harus muncul di dekat gen yang fungsinya terganggu, dan terkadang gangguan terletak pada jarak yang sangat jauh darinya.”
“Informasi ini sangat penting karena memungkinkan kita untuk lebih memahami organisasi spasial DNA dan pengaruhnya terhadap kontrol gen. Selain itu, karena kita mengetahui enzim yang mampu menghilangkan atau menambahkan molekul metil, tantangan selanjutnya adalah mengarahkannya secara tepat. enzim ke situs yang terganggu yang diidentifikasi dalam penelitian kami, dengan tujuan memungkinkan gen diekspresikan dengan benar.”
Dr. Barak menyimpulkan, “Penelitian kami mengungkapkan faktor-faktor baru terkait kecacatan yang menjadi ciri sindrom Williams. Alih-alih berfokus pada efek gen yang hilang, seperti yang telah dilakukan sampai sekarang, kami menyoroti lebih banyak gen yang diekspresikan dalam Berdasarkan temuan kami, akan memungkinkan untuk memfokuskan upaya masa depan pada pengembangan perawatan yang ditargetkan yang akan mencapai situs yang terganggu yang kami identifikasi dalam penelitian untuk ‘memperbaiki’ ekspresi yang rusak.”
Informasi lebih lanjut: Sari Schokoroy Trangle et al, Pada individu dengan sindrom Williams, disregulasi metilasi di daerah non-coding DNA neuronal dan oligodendrosit dikaitkan dengan patologi dan perkembangan kortikal, Molecular Psychiatry (2022). DOI: 10.1038/s41380-022-01921-z
Disediakan oleh Universitas Tel Aviv
Kutipan: Studi mengidentifikasi penyebab baru gangguan perkembangan otak pada sindrom Williams (2023, 16 Januari) diambil 16 Januari 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-01-brain-disorders-williams-syndrome.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.