Peneliti di MIT menemukan bahwa struktur tiga dimensi genom tidak sepenuhnya hilang selama pembelahan sel, seperti yang diyakini selama ini. Sebaliknya, loop kecil yang dikenal sebagai mikrokompartemen tetap utuh dan bahkan menguat, yang berpotensi menjelaskan lonjakan aktivitas gen singkat dalam mitosis. Penemuan ini menantang pandangan tradisional tentang bagaimana sel mempertahankan regulasi genetik melintasi pembelahan.
Selama beberapa dekade, para ilmuwan mengasumsikan bahwa selama mitosis—fase pembelahan sel di mana kromosom mengalami kondensasi dan duplikasi—arsitektur 3D rumit genom menghilang sementara, hanya untuk terbentuk kembali setelahnya. Model ini menyarankan 'papan kosong' tanpa struktur terkait gen, memungkinkan penyetelan ulang aktivitas genetik yang bersih.
Temuan baru dari MIT, yang diterbitkan di Nature Structural and Molecular Biology, membalikkan gagasan ini. Menggunakan teknik pemetaan resolusi tinggi yang disebut Region-Capture Micro-C (RC-MC), yang dikembangkan oleh tim pada 2023, para peneliti mengidentifikasi 'mikrokompartemen'—loop kecil yang menghubungkan enhancer (segmen DNA pengatur) ke promoter (titik awal gen). Loop ini bertahan melalui mitosis, menjadi lebih menonjol saat kromosom memadat.
"Studi ini benar-benar membantu menjelaskan bagaimana kita harus memikirkan mitosis. Di masa lalu, mitosis dianggap sebagai papan kosong, tanpa transkripsi dan tanpa struktur terkait aktivitas gen. Dan sekarang kita tahu bahwa itu tidak sepenuhnya benar," kata Anders Sejr Hansen, profesor associate bidang rekayasa biologis di MIT.
Loop yang menguat mungkin membantu sel 'mengingat' interaksi genetik pra-pembelahan, menghubungkan struktur genom ke fungsi—tantangan lama di bidang ini. Penulis utama Viraat Goel PhD '25 mencatat, "Temuan ini membantu menghubungkan struktur genom ke fungsinya dalam mengelola bagaimana gen dinyalakan dan dimatikan, yang telah menjadi tantangan utama di bidang ini selama beberapa dekade."
Kepersistentan ini juga menjelaskan ledakan transkripsi misterius yang diamati sejak 1960-an, dengan lonjakan yang dikonfirmasi dalam studi 2016 dan 2017. Mikrokompartemen di dekat gen aktif terbentuk secara tidak sengaja karena pemadatan, mengaktifkan transkripsi secara singkat sebelum sel memangkasnya di fase G1 pasca-pembelahan.
Penulis senior termasuk Hansen dan Edward Banigan, dengan rekan penulis Leonid Mirny dari MIT dan Gerd Blobel dari University of Pennsylvania. Karya ini, yang didanai oleh NIH dan lainnya, membuka pertanyaan tentang bagaimana ukuran dan bentuk sel memengaruhi struktur ini.