Nutrigenomik: Mengkonsumsi Makanan Sesuai dengan Profil Genetik

Makanan terdiri dari sejumlah zat gizi dan senyawa kimia bioaktif (makro dan mikro nutrien) baik yang diketahui maupun tidak diketahui, mampu mengatur perbedaan proses biologis dan mempertahankan metabolisme dalam keadaan homeostasis. Makanan fungsional, mengandung komponen bioaktif yang bekerja sama dengan zat gizi, dapat menunda atau mencegah timbulnya penyakit kronis dengan memberikan efek yang menguntungkan secara fisiologis. Jaringan dan organ memiliki pengaruh spesifik terhadap makanan fungsional, meliputi pola ekspresi gen (transkriptome), organisasi kromatin (epigenome), pola ekspresi protein, termasuk modifikasi pasca translasi (proteome), dan profil metabolit (metabolome). Pengembangan makanan fungsional untuk pencegahan multifaktorial penyakit memerlukan pemahaman dan gambaran tentang fase awal dari proses penyakit yang berkaitan dengan makanan.

Makanan yang dikonsumsi tersusun atas molekul kimia yang mampu menginduksi ekspresi gen. Komponen bioaktif pada makanan baik yang esensial maupun nonesensial dapat mengubah proses seluler yang berkaitan dengan kesehatan dan pencegahan penyakit, termasuk keseimbangan hormon, pemberian sinyal pada sel, kontrol siklus sel, apoptosis, angiogenesis, dan metabolisme karsinogen. Seringkali, beberapa proses ini diubah secara simultan oleh bahan kimia bioaktif pada makanan. Diet yang tidak seimbang dapat memodifikasi interaksi antara gizi dan gen, sehingga meningkatkan risiko penyakit kronis.

Semakin banyak bukti penelitian dengan pendekatan genetika berhasil menerangkan patogenesis penyakit yang sebelumnya tidak pernah didiskusikan dengan tinjauan genetika. Gizi dapat mempengaruhi ekspresi gen secara langsung atau tidak langsung. Pada tingkat selular, zat gizi dapat bertindak langsung sebagai ligan untuk reseptor pada proses transkripsi, dapat dimetabolisme pada jalur metabolik, sehingga menyebabkan perubahan konsentrasi substrat yang terlibat dalam regulasi gen atau pemberian sinyal pada sel serta mengubah jalur sinyal dan transduksi sinyal. Bahan kimia dalam makanan merupakan molekul yang memberikan sinyal pada tingkat sel melalui mekanisme yang tepat, sehingga mengakibatkan perubahan pada ekspresi gen, protein, dan metabolit.

Gen dapat didefinisikan sebagai sebuah segmen molekul DNA yang memiliki informasi biologis/genetis, merupakan cetak biru untuk pembentukan RNA dan molekul polipeptida. Gen sebagai komponen operasional pembawa informasi genetik bekerja melalui berbagai tahapan. Gen atau dalam hal ini DNA tidak bisa diterjemahkan langsung menjadi urutan asam amino, melainkan ditranslasikan terlebih dahulu menjadi mRNA. mRNA kemudian ditranskripsikan dengan cara mengkopi DNA sebagai cetakannya. 

Hasil akhirnya adalah rangkaian ribonukleat yang komplemen dari DNA. Selanjutnya mRNA ditranslasikan menjadi rangkaian asam amino-asam amino sesuai dengan urutan kode genetiknya. Gen diaktifkan melalui sinyal metabolik yang diterima oleh nukleus dari faktor-faktor internal maupun eksternal. Gizi sangat berpengaruh pada stimulus lingkungan yang mengatur ekspresi genetik dalam pengkodean protein, mulai dari metabolisme energi, diferensiasi dan pertumbuhan sel.

Genom merupakan keseluruhan dari urutan DNA pada suatu organisme yang berisikan semua urutan nukleotida, termasuk struktur gen, pengaturan urutan, dan urutan non-coding DNA, sementara gen merupakan komponen-komponen kecil yang secara operasional akan membawa informasi genetik tersebut, atau dengan kata lain setiap gen akan mengkode sebuah polipeptida tertentu. Dengan cara seperti inilah informasi genetik yang dibawa dalam genom dipecah-pecah dan diterjemahkan. Komponen bioaktif dari suatu makanan dapat mempengaruhi genom manusia, dengan mengubah transkriptome ataupun profil dari ekspresi gen. 

Genom melakukan respon terhadap berbagai jenis rangsangan, termasuk makanan. Jadi, ekspresi gen sangat tergantung pada gizi, mikronutrien, dan phytochemical yang terdapat dalam makanan. Interaksi yang terjadi antara gen dan lingkungannya, mungkin menimbulkan dampak keseimbangan antara kondisi sehat dengan kondisi sakit. Berbagai komponen makanan dapat mengubah genetik, sehingga berpengaruh secara signifikan terhadap kesehatan.

Genomik adalah studi dari genom, yang merupakan disiplin ilmu, mencakup pemetaan, urutan, dan analisa semua gen ada dalam genom, dengan berfokus pada penentuan variasi genom antara individu. Kebutuhan akan urutan genom manusia dalam rancangan genom manusia telah menyebabkan munculnya bidang penelitian ilmiah baru, metodologi baru, dan alat/teknologi baru, yang mungkin dikembangkan melalui pendekatan penempatan genom itu sendiri.

Nutrigenomik merupakan revolusi dalam bidang gizi klinik dan gizi masyarakat adalah ilmu yang mempelajari dasar mekanisme biologis interaksi molekular antara gizi dan respons gen yang memiliki komposisi spesifik dan mampu menginduksi ekspresi gen dalam tubuh. Nutrigenomik merupakan aplikasi genomik dalam pengembangan teknologi baru yang melihat pengaruh (interaksi) antara makanan yang dikonsumsi dan perkembangan penyakit yang didasarkan atas profil genetik individu, melihat pengaruh zat gizi terhadap genome (DNA), proteome (protein), dan metabolome (metabolit) atau transkriptome yang berbasis pada analisis fungsi dan ekspresi gen. Transkriptome adalah himpunan semua molekul RNA termasuk didalamnya mRNA, rRNA, tRNA, dan RNA non-coding yang diproduksi dari sel ataupun jaringan. Ruang lingkup nutrigenomik melibatkan efek dari zat-zat gizi terhadap struktur, integritas, dan fungsi dari genom. 

Dengan mengkaji komposisi kebutuhan gizi berbasis profil genotip memberian pengetahuan tentang jenis-jenis pangan apa saja yang sesuai untuk dikonsumsi, sehingga penting untuk menjaga kesehatan dan menghindari risiko penyakit kronis yang mungkin terjadi bertujuan agar dapat meramalkan bagaimana perubahan pada unsur-unsur tersebut dapat mempengaruhi kesehatan manusia. Dalam nutrigenomik, makanan yang masuk ke dalam tubuh dianggap sebagai sinyal yang dapat mempengaruhi aktivitas gen pada tubuh. Dengan mengoptimalkan nutrisi,gaya hidup sehat dan mengelola stres, akan minimalisir ketidaksempurnaan genetik yang dimiliki untuk mencapai status kesehatan yang optimal.

Semua sel memantau lingkungan sekitarnya dan menghasilkan respons yang tepat pada perubahan kondisi. Melalui jalur transduksi sinyal, informasi disalurkan secara berurutan dari satu komponen protein ke komponen berikutnya. Kejadian ini adalah mekanisme yang menghubungkan sinyal yang masuk dan respons yang dikeluarkan (signal transduction pathways). Pada organisme multiseluler pemeliharaan homeostasis bergantung pada aliran kontinu dan proses informasi melalui jejaring kompleks dari sel. Lebih dari itu, dalam upaya organisme memberi respons pada lingkungan yang selalu berubah, sinyal sel harus ditransduksi, diperkuat, dan akhirnya diubah ke tanggapan (respons) fisiologik yang tepat.