2.1. ini diketahui sebagai telomer yang memendek. Studi terhadap

2.1.
Kajian Pustaka

Sekitar
hampir 50 tahun yang lalu, Leonard Hayflick dan temannya yang bernama Paul
Moorhead menemukan bahwa sel normal manusia mempunyai kapasitas yang terbatas
untuk membelah, di mana sel berhenti tumbuh, membesar,dan mengalami kematian (senescence).
Hayflick dan Moorhead melakukan eksperimen 
dengan melakukan kultur sel manusia, yang hasilnya menunjukkan
bahwa  terdapat suatu mekanisme yang
berperan sebagai “biological clock” di mana saat biological clock  ini mencapai batasnya,  maka sel akan 
berhenti membelah dan akan mengalami kematian. Biological clock
tersebut yang saat ini diketahui sebagai telomer yang memendek. Studi terhadap
replikasi dan kematian sel menjadi informasi penting dalam perkembangan studi
terhadap penuaan (aging), dan tidak kalah pentingnya dalam perkembangan
studi terhadap onkologi sebagai kebalikan dari penuaan, yaitu sel yang  imortal atau terus menerus membelah (1,4,
10).

We Will Write a Custom Essay Specifically
For You For Only $13.90/page!


order now

 

Pada
tahun 1930 akhir, Muller dan McClintock melakukan pengamatan terhadap ujung
dari kromosom sel dengan menggunakan pendekatan sitogenetik. Muller dan
McClintock mengamati bahwa pada ujung kromosom terdapat suatu properti khusus
yang melindungi ujung kromosom untuk mencegah terjadinya fusi antar ujung
kromosom. Penelitian terus berkembang hingga saat ini diketahui bahwa properti
yang melindungi ujung kromosom merupakan suatu susunan DNA berulang dengan
protein-protein terkait. Susunan basa berulang tersebut dikenal dengan nama
telomer. Telomer adalah sekuens DNA berulang (tandem repeat) dengan susunan TTAGGG pada ujung kromosom. Panjang
telomere dapat mencapai 15.000bp dan berbeda-beda pada setiap sel. Telomer
berikatan dengan protein-protein yang berfungsi untuk menjaga dan meregulasi
struktur yang unik (2,4).

Telomer
terlibat pada beberapa fungsi biologis yang esensial. Telomer berperan untuk
menjaga kromosom dari kerusakan karena telomere berperan sebagai tutup (cap) pada ujung kromosom, fusi antar
ujung kromosom, dan pengenalan terhadap kerusakan DNA, berkontribusi dalam
fungsi kromosom dalam inti sel, berpartisipasi dalam regulasi ekspresi gen, dan
berperan sebagai “molecular clock” yang mengkontrol kemampuan replikasi sel dan
permulaan senescence (2,4).

 

Ujung
telomere sendiri terdiri dari 300bp single
stranded yang membentuk T-loop untuk menstabilkan kondisi telomere dan
mencegah ujung telomere untuk dikenali sebagai break point. Pada T-loop tersebut terdapat 6 protein yang disebut
sebagai kompleks shelterin dari
telomere, yaitu protein TRF1, TRF2, TIN2, POT1, TPP1, dan RAP1. Ujung telomere
yang membentuk T-loop akan terbuka pada setiap proses replikasi, kemudian
menutup kembali saat proses replikasi/pembelahan sel selesai (1).

 

Pada
setiap kali proses pembelahan sel, telomere akan kehilangan sekuensnya (umumnya
25-200bp pada setiap pembelahan) yang disebabkan oleh end replication problem. Saat telomere sudah sangat pendek,
kromosom mencapai “critical length”
dan tidak dapat berreplikasi lagi hingga terjadi kematian sel (senescence) (2).

 

Sel
dapat terhindar dari senescence dengan inaktivasi dari gen yang berperan
dalam siklus sel untuk terus membelah, seperti p53, juga dengan mempertahankan
panjang telomer agar pembelahan dapat tetap terjadi, di kebanyakan kasus dengan
mengaktivasi enzim telomerase, hingga sel dapat membelah tanpa terbatas dan
menjadi imortal (4).

 

Gambar
2.  Mekanisme end replication problem.

Sumber:  Cong et al. Human telomerase and its
regulation. Microbiol and Molecular Biology Reviews (4).

 

           Telomerase, juga disebut sebagai telomere terminal transferase, adalah
enzim yang terdiri dari protein dan subunit RNA yang berperan dalam elongasi
kromosom (khususnya pada bagian telomere). Telomerase ditemukan pada fetal tissues, adult germ cells,dan sel
tumor. Enzim telomerase pertama kali ditemukan pada Tetrahymena thermophila
pada tahun 1985. Aktivitas telomerase umumnya tidak ditemukan pada kebanyak sel
somatik normal tetapi ditemukan pada 90% sel kanker dan sel imortal yang
dibiakkan secara in vitro. Telomerase terdiri dari dua komponen utama,
yaitu RNA fungsional (pada manusia disebut hTR atau hTERC), yang berperan
sebagai template untuk sintesis DNA telomer. Komponen lainnya adalah protein
katalitik (hTERT) dengan aktivitas reverse transcriptase. hTR
diekspresikan di semua jaringan tanpa dipengaruhi aktivitas telomerase. Dan
pada sel kanker hTR diekspresikan lima kali lebih tinggi daripada sel normal.
Berbanding terbalik, ekspresi hTERT diperkirakan  kurang dari 1 sampai dengan 5 kopi pada
setiap sel, dan berkaitan erat dengan aktivitas enzim telomerase. hTERT umumnya
ditekan pada sel normal dan di-upregulated pada sel imortal, yang
menunjukkan bahwa hTERT sebagai penentu utama untuk aktivitas enzim. Beberapa
studi belakangan ini menunjukkan bahwa mekanisme telomerase saja cukup untuk
sel menjadi imortal dan berbelok dari jalur senescence (3, 4, 6, 7, 8).

 

           Gen hTERT terdiri dari 16 ekson dan
15 intron dengan pemanjangan lebih dari 40kb. Gen hTERT diptong (splicing)
berbeda-beda dan beberapa transkrip dideteksi pada sel manusia.
Transkrip-transkrip tersebut diekspresikan selama masa perkembangan manusia
pada jaringan yang bersifat age-dependent, tetapi hanya hTERT yang
lengkap yang berperan dalam aktivitas telomerase (4, 6, 12, 13).

 

           Gen hTERT banyak diamplifikasi pada
sel tumor. Hal ini mengindikasikan peningkatan jumlah hTERT mungkin
berkontribusi pada upregulation telomerase. Peningkatan amplifikasi
hTERT ini juga masih diperkirakan lebih disebabkan oleh karena jumlah kromosom
yang membawa gen hTERT meningkat dibandingkan karena peningkatan amplifikasinya
(4, 7, 8, 12, 13).

 

Gen
c-myc adalah gen onkogenik yang mempromosikan proloferasi, pertumbuhan,
dan apoptosis sel. Perubahan pada struktur gen c-myc menyebabkan
ekspresi yang berkaitan dengan kanker. Kelompok gen myc mengkodekan
faktor transkripsi yang berisi domain aktivasi pada ujung N dan C domain bHLHZ
(basic helx loop helix zipper). Target gen dari transkirpsi faktor myc
meliputi berbagai fungsi selular, seperti yang terlibat pada siklus sel,
pertumbuhan sel, diferensiasi sel, dan 
waktu hidup sel. c-Myc juga memiliki kemampuan untuk aktivasi ekspresi
gen hTERT dan aktivitas telomerase yang juga mungkin berkontribusi pada
transformasi dan imortalisasi sel terkait c-myc (4, 12, 13).

 

 

 

2.2  Kerangka Pemikiran

Fungsi
dan peranan telomer pada pembelahan sel diketahui dapat berpengaruh pada
penuaan ataupun sebaliknya berpengaruh pada imortalisasi sel yang berhubungan
dengan penyakit kanker.  Kemampuan
menjaga dan mempertahankan panjang telomer membuat sel dapat melewati tahapan senescence
dan  melakukan proliferasi tidak
terbatas. Panjang telomer dapat dipertahankan akibat adanya aktivitas dari
enzim telomerase, yang mana seharusnya tidak terdeteksi pada sel somatik secara
normal.

 

Peran
telomer tidak dapat lepas dari telomerase. Jika telomerase yang seharusnya
terdeteksi dalam jumlah yang sangat kecil, menunjukkan adanya penginkatan
jumlah, maka dapat dicurigai adanya peningkatan resiko terhadap penyakit
kanker. Selain sebagai informasi resiko, jika aktivitas teloemrase terbukti
meningkat pada penderita kanker maka diharapkan pengembangan terpai kanker
dengan target  telomerase.