SAYAt sedih, tetapi benar, banyak dari apa yang diketahui tentang cara kerja otak manusia telah dipelajari dengan mempelajari otak yang rusak. Cedera yang disebabkan oleh penyakit atau kecelakaan menunjukkan, dari daftar fungsi yang dinonaktifkan demikian, pekerjaan bagian otak yang telah rusak. Demikian pula, “cedera” pada genom, mengakibatkan penghapusan atau duplikasi bentangan DNA, terkadang memiliki efek yang jelas yang dapat menerangi fungsi otak yang sehat. Pada AAAS bertemu dengan Karen Berman dari Institut Kesehatan Mental Nasional Amerika dan Carrie Bearden dari Universitas California, Los Angeles, memberi tahu para peserta tentang temuan terbaru tentang dua cedera genetik ini.
Browser Anda tidak mendukung elemen
Beberapa segmen genom berisiko hilang atau terduplikasi selama proses meiosis, ketika pasangan kromosom menukar materi genetik sebelum pembentukan sel telur dan sperma. Pasalnya, mereka diapit oleh bentangan DNA yang memiliki urutan huruf genetik yang cocok. Sisi-sisi yang cocok ini dapat membingungkan mesin molekuler yang melakukan pertukaran. Terkadang kebingungan ini menyebabkan bagian yang bersangkutan ditinggalkan. Terkadang bagian yang dipermasalahkan akhirnya digandakan. Setiap individu yang mewarisi kromosom yang diubah sedemikian rupa akan memiliki kekurangan atau kelebihan gen yang merupakan bagian dari bagian yang terpengaruh.
Dr Berman bekerja pada bagian dari kromosom 7, penghapusan yang menyebabkan sindrom Williams, diidentifikasi pada tahun 1961 oleh seorang dokter dengan nama itu. Dr Bearden bekerja pada sindrom DiGeorge, juga diidentifikasi secara eponymous pada tahun 1968, dan disebabkan oleh penghapusan bagian dari kromosom 22. Keduanya memiliki rekan, dicatat baru-baru ini, yang dihasilkan dari salinan ekstra dari bagian kromosom labil. Seperti yang dijelaskan kedua peneliti, membandingkan representasi yang kurang dan berlebihan dari bagian ini telah memperdalam pemahaman tentang peran neurologis gen di atasnya.
Orang dengan sindrom Williams memiliki berbagai gejala. Beberapa bersifat anatomis, seperti bentuk wajah yang khas. Lainnya adalah perilaku — kecenderungan untuk banyak bicara, mudah bergaul, pandai mengenali wajah (meskipun buruk dalam tugas visual-spasial) dan memiliki empati yang baik dengan orang lain. Intinya, ini kebalikan dari autisme. Mereka yang memiliki kebalikan sindrom, yang dikenal sebagai Dup7, memiliki bentuk wajah yang berbeda. Mereka juga belajar berbicara lebih lambat dari biasanya, buruk dalam mengenali wajah (meskipun sebaliknya bagus dalam tugas visual-spasial), dan tidak ramah. Ciri-ciri terakhir ini adalah yang terkait dengan autisme.
Dr Berman menjelaskan peran dua gen ini, GTF2SAYADan LIMK1ditemukan di daerah yang terkena dampak. GTF2SAYA mengkodekan jenis protein yang disebut faktor transkripsi umum. Faktor transkripsi memulai produksi RNA salinan gen yang kemudian bertindak sebagai instruksi untuk membuat protein. Seperti yang disarankan, GTF2SAYA terlibat dalam banyak inisiasi tersebut, yang dapat membantu menjelaskan manifestasi yang berbeda dari sindrom Williams. LIMK1 mengkodekan enzim yang diketahui terlibat dalam perkembangan otak.
Salinan keras
Dr Berman dan kelompoknya telah menunjukkan korelasi antara “dosis” gen ini (apakah ada satu, dua atau tiga salinan) dan ukuran area otak yang terkena. Pencitraan resonansi magnetik (MRI) menunjukkan bahwa volume total otak meningkat dengan jumlah salinan daerah kromosom yang terpengaruh (jadi lebih kecil dari normal dengan penghapusan, dan lebih besar dari normal dengan Dup7). Tapi semua pertumbuhan ini terjadi di bagian terbesar, otak besar. Di bagian terbesar kedua, otak kecil, kebalikannya terjadi.
Dia sekarang telah mempersempit segalanya. Di dalam otak besar, dia telah menemukan, jumlah materi abu-abu di area yang disebut sulkus intraparietal, yang diketahui terlibat dalam perhatian visual (dan dengan demikian kesadaran visual-spasial), bergantung pada dosis LIMK1. Sebaliknya, volume area lain, insula, yang dikaitkan dengan emosi seperti welas asih, bergantung pada dosis GTF2SAYA. Temuan itu dengan baik mencocokkan gen dengan fungsi otak.
Dr Bearden memiliki pendekatan yang mirip dengan sindrom DiGeorge dan kebalikannya. Seperti sindrom Williams dan Dup7, menghapus atau menambahkan bagian dari kromosom memiliki banyak efek. Dalam hal ini, salah satu yang paling menarik adalah bahwa penghapusan sering mengakibatkan gejala skizofrenia, sedangkan penambahan melindungi dari kondisi ini.
Menggunakan MRI, Dr Beardon mampu mengkorelasikan semua ini dengan perbedaan sistematis dalam ketebalan dan luas permukaan bagian korteks serebral. Mereka dengan segmen yang dihapus memiliki korteks yang lebih tebal, tetapi lebih sedikit terlipat dibandingkan dengan kromosom utuh. Mereka yang memiliki duplikasi memiliki korteks yang lebih tipis, tetapi lebih terlipat.
Bagaimana salinan tambahan dari bagian ini DNA melindungi terhadap skizofrenia belum jelas, tetapi penyelidikan terus berlanjut. Jika dapat ditentukan, itu mungkin merupakan langkah penting untuk mengobati kondisi yang menyusahkan ini. ■
Ingin tahu tentang dunia? Untuk menikmati liputan sains kami yang memperluas wawasan, daftar ke Simply Science, buletin khusus pelanggan mingguan kami.
