Mengenal Mikro RNA sebagai Biomarker Penyakit di Indonesia

Dekade terakhir merupakan era baru dalam pemahaman tentang pengaturan gen pada perkembangan sel normal maupun pada berbagai penyakit, termasuk kanker. Telah diterima secara luas bahwa sel manusia normal mengekspresikan RNA (mRNA) yang merupakan cetakan (template) bagi translasi gen menjadi protein. 

Berbagai penelitian membuktikan bahwa sel normal, di samping mengekspresikan RNA (mRNA) yang menyandi seperti disebut di atas, juga mengekspresikan beribu-ribu molekul RNA fungsional yang tidak menyandi (non-coding RNA). RNA yang tidak menyandi ini ditranskripsikan dari sekuen RNA (yang karena merupakan molekul kecil disebut sebagai microRNA atau miRNA) dan terbukti mempunyai fungsi regulasi dalam sel normal.

MicroRNA pertama kali ditemukan pada penelitian Lee (1993) saat melakukan sekuen gen lin-4. Pada penelitian itu diketahui bahwa gen tersebut terlibat dalam menentukan waktu dan progresi siklus hidup nematoda serta perkembangan larva. Eksperimen Lee ini mengungkapkan bahwa lin-4 tidak menyandi protein, tetapi memproduksi sepasang RNA kecil yang mengatur translasi lin-14 secara negatif melalui interaksi anti-sens antara RNA-RNA, dan peran penting interaksi RNA-RNA ini. Kemudian juga dibuktikan dengan penelitian-penelitian lain yang dilakukan kemudian.

Istilah miRNA dikemukakan pada 2001, dan pada tahun itu pula miRNA diidentifikasi dan di-klon pada berbagai spesies, termasuk mamalia. Genom manusia menyandi sedikitnya1000 miRNA yang terletak pada semua kromosom, kecuali kromosom Y, dan dibuktikan bahwa miRNA memegang peran penting pada berbagai jalur proliferasi, diferensiasi, dan apoptosis sel.

MicroRNA dibentuk dari miRNA primer (sering juga disebut pri-miRNA) yang ditranskripsikan oleh RNA polymerase II dengan ekor cap dan poly A. MicroRNA primer dipecah oleh ribonuklease III Drosha dan protein pengikat DNA untaian ganda (double stranded DNA) Pasha/DCGR8 menjadi struktur pre-miRNA berbentuk seperti jepit rambut (hair-pin) yang besarnya 70-100 nukleotida, kemudian diekspor ke sitoplasma oleh exportin 5/Ran GTP. Selanjutnya, Dicer (enzim ribonuclease III) memproses pre-miRNA menjadi dupleks miRNA yang besarnya 19-24 nukleotida. Dicer juga mengawali pembentukan RNA-induced silencing complex yang bertanggung jawab atas terjadinya gene silencing dengan cara mengikat dupleks miRNA. 

MicroRNA dapat ditranskripsikan sebagai unit tunggal atau sebagai cluster. MicroRNA yang ditranskripsikan sebagai cluster disebut sebagai "polycistronic miRNA". Dicer bersama-sama dengan partnernya Loqs-TRBP melaksanakan pemotongan kedua pada pre-miRNA untuk menghasilkan dupleks mi-RNA matang (mature miRNA). Dupleks ini kemudian masuk ke dalam kompleks protein ketiga yang disebut RNA-induced silencing complex (RISC), yang menghasilkan dan mengarahkan miRNA matang ke sasarannya. MiRNA matang kemudian berikatan pada regio 3'UTR dan regio penyandi mRNA sasaran. Secara khusus, sasaran miRNA sebagian besar merupakan pasangan basa dalam untaian (sekuen) kecil. 

Untaian ini terdiri atas 7 nukleotida pada ujung 5' miRNA yang sekuen-nya cocok atau merupakan sekuen komplementer (matching sequences, sequence complementarity) dari mRNA. Derajat kecocokan kecil yang disyaratkan ini memberikan fleksibilitas yang besar. Karena itu, miRNA diduga dapat mengatur sepertiga dari semua gen penyandi dalam sel manusia. Karena itu pula, tidak heran kalau ada crosstalk yang nyata antara miRNA dengan faktor pengatur siklus sel, dan bahwa sel kanker sering memodifikasi fungsi regulasi miRNA tersebut untuk keuntungan proliferasinya sendiri. Seperti telah disebut di atas, miRNA mengenali sasarannya berdasarkan sekuen komplementer. Sebagian miRNA matang komplementer dengan satu atau lebih mRNA. 

Pada manusia, situs komplementer ini biasanya terletak pada regio 3' mRNA sasaran yang tidak tertranslasi. Agar supaya menjadi efektif, miRNA matang membentuk kompleks dengan RNA-induced silencing complex. MiRNA yang terinkorporasi dalam silencing complex tersebut dapat berikatan dengan mRNA sasaran melalui pasangan basa (base pairing). Base pairing ini selanjutnya menyebabkan inhibisi translasi protein dan atau degradasi mRNA. Konsekuensinya adalah kadar protein gen sasaran berkurang, tetapi di lain pihak kadar mRNA sendiri dapat berkurang atau tidak.

Makin lama makin banyak literatur yang mengungkapkan peran miRNA pada berbagai keganasan, termasuk keganasan hematologik. Dugaan ini muncul karena adanya beberapa bukti sebagai berikut: 1) miRNA yang paling dahulu diidentifikasi pada C-elegans dan Drosophila terbukti mengontrol proliferasi dan apoptosis sel, dan disregulasi miRNA ini dapat mengakibatkan penyakit proliferatif seperti kanker; 2) Saat miRNA manusia ditemukan, ternyata banyak gen miRNA terletak pada situs fragil genom atau regio yang biasanya diamplifikasi atau didelesi pada kanker; 3) tumor ganas dan cell line tumor diketahui menunjukkan disregulasi ekspresi miRNA yang lebih tersebar luas dibanding jaringan normal. 

Penelitian tentang miRNA saat ini difokuskan pada mempelajari fungsinya. Dampak miRNA pada patologi dan fisiologi sel ternyata sangat kompleks karena: 1) aktivitasnya berlangsung dalam bentuk "satu-terhadap banyak" (one-to-many ), yaitu tiap miRNA dapat mengontrol translasi berpuluh bahkan beberapa ratus mRNA yang berbeda, dan 2) setiap mRNA dapat dikontrol oleh lebih dari satu miRNA.

Micro-RNA memiliki potensi sebagai onkogen maupun sebagai gen supresor tumor, tergantung sasarannya. Kalau mRNA yang menjadi sasarannya adalah supresor tumor maka miRNA berfungsi sebagai onkogen sedangkan kalau mRNA sasarannya adalah onkogen maka ia berfungsi sebagai supresor.