Proses biologis mendasar yang mengatur pemasangan kromosom selama perkembangan sel telur dan sperma kini dipahami dengan kejelasan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Penelitian baru dari University of California, Davis, yang diterbitkan di Nature, mengungkapkan bagaimana kesalahan dalam proses ini secara langsung berkontribusi pada infertilitas, keguguran, dan kondisi genetik seperti sindrom Down.
Peran Penting Persilangan Kromosom
Manusia mewarisi 23 pasang kromosom – satu set dari setiap orang tua. Selama pembentukan sperma dan sel telur, pasangan ini harus bertukar materi genetik dalam proses yang disebut crossover. Hal ini memastikan keragaman genetik pada keturunannya sekaligus menghubungkan pasangan kromosom secara fisik. Tanpa persilangan yang tepat, kromosom dapat salah berpisah selama pembelahan sel, sehingga menghasilkan sel telur atau sperma dengan jumlah kromosom yang salah. Ini adalah penyebab utama banyak kegagalan reproduksi.
Cara Kerja Proses: Persimpangan Holliday Ganda
Proses persilangan melibatkan struktur yang disebut persimpangan Holliday ganda tempat untaian DNA dari kromosom berpasangan saling berjalin. Enzim kemudian memotong dan menyatukan kembali untaian ini, membentuk sambungan yang stabil. Para peneliti yang dipimpin oleh Profesor Neil Hunter menggunakan rekayasa genetika pada ragi (model organisme dengan proses yang sangat mirip dengan manusia) untuk mengamati peristiwa molekuler ini secara real-time.
Masalah Koneksi Rusak
Jika sambungan ini gagal terbentuk dengan baik, kromosom bisa terputus, seperti orang kehilangan kendali di tengah keramaian. Hal ini menyebabkan sel telur atau sperma memiliki terlalu banyak atau terlalu sedikit kromosom. Sindrom Down, ketika seseorang memiliki salinan tambahan kromosom 21, adalah akibat langsung dari kesalahan ini. Keguguran dan infertilitas juga merupakan akibat yang umum terjadi.
Mengapa Perempuan Lebih Rentan
Sel telur menghadapi tantangan unik: mereka membentuk persilangan pada awal perkembangannya namun tetap tidak aktif selama beberapa dekade di indung telur wanita. Mempertahankan koneksi ini dalam jangka waktu yang lama sangatlah penting, karena persilangan yang rusak dapat menyebabkan kesalahan saat sel telur akhirnya diaktifkan. Sebaliknya, sel sperma membelah dan mendistribusikan kromosom jauh lebih cepat, sehingga mengurangi risiko kegagalan koneksi jangka panjang.
Protein Kunci Teridentifikasi
Tim Hunter mengidentifikasi protein seperti cohesin yang melindungi persimpangan ganda Holliday dari kerusakan dini. Kompleks lainnya, kompleks STR (atau kompleks Bloom pada manusia), dijaga oleh protein pelindung ini, untuk memastikan bahwa persilangan terbentuk dengan benar. Dengan menonaktifkan protein dalam sel ragi secara sistematis, para peneliti memetakan jaringan protein yang diperlukan untuk keberhasilan pembentukan persilangan.
Dari Ragi ke Manusia: Konservasi Evolusioner
Keindahan penelitian ini terletak pada relevansinya yang luas. Mekanisme dasar persilangan kromosom tidak banyak berubah seiring evolusi. Protein yang sama yang berfungsi dalam ragi juga berfungsi pada manusia, artinya wawasan yang diperoleh dari organisme model dapat diterapkan secara langsung pada kesehatan reproduksi manusia. Pemahaman ini dapat menghasilkan diagnosis dan pengobatan yang lebih baik untuk infertilitas dan kelainan genetik.
Studi ini menggarisbawahi betapa rapuhnya proses reproduksi pada tingkat molekuler. Melindungi hubungan ini bukan hanya tentang mencegah kesalahan, namun juga menjaga kelangsungan hidup generasi mendatang.
