Hubungan DNA Diet: Mengapa serat lebih penting dari yang kita duga

(Gambar oleh 9dream studio di Shutterstock)

STANFORD, California — Di dalam sistem pencernaan kita terdapat komunitas triliunan bakteri yang membantu memecah makanan yang kita makan. Bahan pembantu mikroskopis ini menghasilkan berbagai senyawa, termasuk asam lemak rantai pendek yang telah lama membingungkan para ilmuwan yang mencoba memahami perannya dalam kesehatan manusia. Penelitian kini mengungkap bagaimana dua asam lemak ini, propionat dan butirat, bertindak sebagai pembawa pesan molekuler antara makanan kita, bakteri usus, dan kemasan DNA kita.

Metabolisme mikroba di usus kita mengubah serat makanan menjadi asam lemak rantai pendek, yang kemudian menyebar ke seluruh tubuh kita dan mempengaruhi berbagai proses biologis. Meskipun para ilmuwan telah mengetahui manfaatnya bagi kesehatan secara umum, mekanisme spesifik yang mempengaruhi sel-sel kita masih belum jelas – hingga saat ini.

Tim yang dipimpin oleh para peneliti di Fakultas Kedokteran Universitas Stanford telah menemukan bahwa propionat dan butirat secara langsung mengubah cara DNA kita diatur dan diakses di dalam sel, khususnya dalam konteks kanker kolorektal. Asam lemak ini bertindak seperti saklar molekuler, menempel pada protein spesifik yang disebut histon yang mengemas DNA kita, yang pada akhirnya memengaruhi gen mana yang diaktifkan atau dinonaktifkan.

Para ilmuwan secara tradisional memandang asam lemak ini terutama sebagai sumber energi untuk sel atau sebagai senyawa yang menghalangi protein tertentu yang terlibat dalam regulasi DNA. Namun, penelitian baru ini menunjukkan bahwa mereka memainkan peran yang lebih langsung: menempel secara fisik pada protein kemasan DNA dan mengubah cara gen diekspresikan.

“Kami menemukan hubungan langsung antara mengonsumsi serat dan modulasi fungsi gen yang memiliki efek anti-kanker, dan kami pikir ini kemungkinan merupakan mekanisme global karena asam lemak rantai pendek yang dihasilkan dari pencernaan serat dapat menyebar ke seluruh tubuh,” kata rekan penulis studi Dr. Michael Snyder, seorang profesor genetika di Stanford, dalam sebuah pernyataan. “Pada umumnya pola makan masyarakat sangat miskin serat, dan itu berarti mikrobioma mereka tidak tercukupi dengan baik dan tidak dapat menghasilkan asam lemak rantai pendek sebanyak yang seharusnya. Hal ini tidak memberikan manfaat apa pun bagi kesehatan kita.”

Dengan menggunakan teknik molekuler canggih, tim peneliti memetakan dengan tepat di mana modifikasi asam lemak ini terjadi di seluruh genom baik pada sel usus besar yang sehat maupun yang bersifat kanker. Mereka menemukan bahwa ketika sel terkena propionat dan butirat, senyawa ini menempel pada titik tertentu pada protein histon, sehingga meningkatkan aksesibilitas gen tertentu, khususnya gen yang terlibat dalam pertumbuhan sel, diferensiasi, dan transpor ion.

Apa yang membuat temuan ini sangat menarik adalah betapa berbedanya modifikasi ini mempengaruhi sel sehat dan sel kanker. Dalam sel usus normal, asam lemak membantu menjaga pola ekspresi gen yang sehat. Namun, pada sel kanker kolorektal, serat mengganggu pola aktivasi gen abnormal yang membantu sel kanker berkembang, sehingga berpotensi menjelaskan mengapa asupan serat makanan dikaitkan dengan penurunan risiko kanker kolorektal.

Untuk memvalidasi temuan mereka pada organisme hidup, para peneliti juga meneliti efek ini pada tikus yang diberi makanan kaya serat. Hasilnya menunjukkan pola modifikasi histon yang serupa pada jaringan usus hewan, membenarkan bahwa pilihan makanan memang dapat mempengaruhi bagaimana gen kita diatur melalui metabolit bakteri ini.

Mungkin yang paling menarik adalah bagaimana penelitian ini menghubungkan berbagai aspek biologi manusia – pola makan, bakteri usus, dan regulasi gen – menjadi satu cerita yang koheren. Makanan yang kita makan tidak hanya memberi makan kita tetapi juga bakteri usus kita, yang kemudian menghasilkan senyawa yang secara langsung dapat mempengaruhi bagaimana gen kita diekspresikan, yang pada akhirnya mempengaruhi kesehatan kita.

Bagi mereka yang peduli dengan kesehatan usus besar, penelitian ini memberikan alasan kuat lainnya untuk mempertahankan pola makan kaya serat. Efek menguntungkan dari serat makanan dapat bekerja tidak hanya melalui cara mekanis (seperti membantu pergerakan) tetapi juga melalui mekanisme molekuler canggih yang mempengaruhi pola ekspresi gen.

“Dengan mengidentifikasi target gen dari molekul penting ini, kita dapat memahami bagaimana serat memberikan efek menguntungkannya dan apa yang salah selama kanker,” kata Snyder.

Ke depan, penemuan ini membuka kemungkinan baru untuk pendekatan terapeutik. Memahami dengan tepat bagaimana asam lemak ini mengubah ekspresi gen dapat mengarah pada pengobatan yang lebih tepat sasaran untuk kanker kolorektal dan penyakit lain yang mempengaruhi kesehatan usus.

Dalam puisi ilmiah yang tepat, ternyata pepatah lama “kamu adalah apa yang kamu makan” mencakup bagaimana gen kita diatur, dengan penghuni mikroskopis usus kita yang berperan sebagai juru masak molekuler.