Mengubah pemrograman genetik seseorang lebih mudah daripada yang Anda kira. Sementara teknik untuk mengubah DNA pada tingkat molekuler menjadi lebih banyak digunakan, juga dimungkinkan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan gen tanpa secara permanen mengubah bahan genetik yang mendasarinya. Itu berarti kita dapat memengaruhi instruksi genetik yang dikirim ke tubuh organisme dengan mengubah lingkungannya atau dengan obat-obatan.
Bidang "epigenetik" ini sudah membantu dokter memahami cara kerja penyakit tertentu, mengapa olahraga bisa sangat bermanfaat, dan bagaimana kita dapat mengubah proses penuaan. Tetapi saya dan kolega saya mencoba untuk menyelidiki peran epigenetik pada bakteri.
Kami baru-baru ini mempelajari cara yang mungkin untuk mempengaruhi epigenetika bakteri yang mungkin dapat menghentikan infeksi tanpa menggunakan obat antibiotik. Dan mengingat bahwa banyak bakteri menjadi resisten terhadap antibiotik yang ada, yang dapat membuka cara baru yang vital untuk mengobati penyakit.
Penelitian kami mengamati bakteri Acinetobacter baumannii, yang merupakan penyebab utama infeksi yang dapat ditangkap orang di rumah sakit dan yang membunuh hingga 70 persen orang yang terinfeksi. Antibiotik tidak lagi bekerja pada beberapa jenis A. baumannii - dan Organisasi Kesehatan Dunia baru-baru ini menempatkannya sebagai ancaman bakteri terbesar bagi kesehatan manusia.
Kami memang sudah memiliki beberapa obat yang disebut antivirulence yang tidak membunuh bakteri tetapi membuatnya tidak berbahaya sehingga sistem kekebalan tubuh dapat membersihkannya tanpa meninggalkan zat yang menjadi resisten terhadap obat. Menghadirkan cara untuk memengaruhi epigenetika bakteri sehingga membuat bug tidak berbahaya dapat membantu kita menciptakan obat antivirulensi baru yang akan memberi kontribusi besar pada pengobatan.
Untuk memulai proses ini, pertama-tama kita beralih ke epigenetika manusia. Cara paling umum untuk memengaruhi epigenetika kita adalah dengan menambahkan tag molekuler kecil ke materi genetik kita yang menghidupkan atau mematikan gen terkait. Secara khusus, kita dapat menambahkan tag yang dikenal sebagai grup asetil ke protein penting yang disebut histone.
Menambahkan tag asetet ke histone (CNX OpenStax, CC BY) Histone mengatur molekul DNA sepanjang 2 meter kami sehingga mereka dapat masuk dengan rapi di dalam sel sepanjang 100 mikrometer kami. Menambahkan tag asetil adalah mekanisme alami yang digunakan sel untuk mengubah cara histone berinteraksi dengan DNA. Menambahkan tag asetil biasanya mengaktifkan gen tertentu, yang berarti mereka mengubah cara sel berperilaku. Kegagalan dalam proses modifikasi histone ini terkait dengan kanker, penyakit jantung dan banyak gangguan neurodegeneratif.
Sel-sel bakteri memiliki versi histone mereka sendiri yang dikenal sebagai HU, yang mengatur DNA mereka dan terlibat dalam membuat semua fungsinya bekerja. Bakteri yang disebut sebagai "Gram-positif", seperti yang ada di sistem pencernaan kita yang membantu kita memecah makanan, tidak dapat bertahan hidup tanpa bekerja HU. Dan "bakteri Gram-negatif", yang biasanya membuat kita sakit seperti Salmonella enterica, menjadi jauh lebih berbahaya tanpa HU.
Obat baru
Dalam penelitian kami, kami menemukan bahwa menambahkan tag asetil pada HU secara signifikan mempengaruhi cara berinteraksi dengan DNA. Ini berarti sangat mungkin modifikasi semacam itu membuat perubahan epigenetik, memengaruhi bagaimana bakteri tumbuh dan menginfeksi organisme lain. Jadi jika kita dapat membuat obat yang membuat perubahan pada protein bakteri dengan cara ini, kita dapat memiliki cara baru untuk menghentikan infeksi.
Ini adalah tantangan yang sangat penting dalam pengobatan saat ini, karena bakteri yang resisten terhadap antibiotik membunuh 700.000 orang per tahun di seluruh dunia. Jika kami tidak menemukan perawatan baru, angka kematian tahunan bisa meningkat menjadi 10 juta pada tahun 2025.
Setelah kami memverifikasi hubungan antara perubahan epigenetik spesifik dan infeksi bakteri, kami dapat mulai mencari zat yang mengubah epigenetik bakteri dengan cara ini agar lebih tidak berbahaya. Sudah ada beberapa molekul yang menargetkan epigenetika manusia dengan cara yang sama dalam pengembangan praklinis atau dalam uji klinis. Jadi obat yang "mematikan" kemampuan bakteri untuk menyebabkan infeksi mungkin tidak terlalu jauh.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Yu-Hsuan Tsai, Dosen Kimia Organik, Universitas Cardiff
