Usus merupakan organ yang mengalami pembaruan sel secara dinamis setiap 5-6 hari melalui aktivitas sel punca yang terletak di kripta usus. Sel punca ini berproliferasi dan berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel epitel usus yang mendukung fungsi pencernaan dan pertahanan imun. Proses ini dikendalikan oleh berbagai jalur sinyal, termasuk Wingless-related integration site (Wnt), Notch, dan Bone Morphogenetic Protein (BMP), serta faktor transkripsi spesifik jaringan. Salah satu faktor yang berperan penting dalam regulasi transkripsi adalah TATA-box binding protein-associated factor 4 (Taf4), subunit dari kompleks transkripsi umum Transcription Factor IID (TFIID). Meskipun diketahui bahwa faktor transkripsi spesifik jaringan berperan dalam homeostasis usus, peran komponen dasar mesin transkripsi seperti Taf4 belum banyak dikaji.
Dalam penelitian terbaru, diungkapkan bahwa Taf4 memiliki fungsi penting dalam mengatur ekspresi gen sel punca usus serta melawan efek represif dari Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2). Inaktivasi Taf4 pada epitel usus menciptakan gangguan pada homeostasis sel punca, menyebabkan remodelasi kromatin yang luas, serta meningkatkan aktivitas komponen PRC2 seperti Enhancer of zeste homolog 2 (Ezh2) dan Suppressor of zeste 12 homolog (Suz12). Lebih jauh, Taf4 yang tidak aktif dikaitkan dengan peningkatan tumorigenesis yang dimediasi oleh mutasi Adenomatous polyposis coli (Apc). Artikel ini akan membahas bagaimana Taf4 berperan dalam menjaga keseimbangan ekspresi gen sel punca usus dan bagaimana mekanisme antagonismenya terhadap PRC2 dalam konteks homeostasis dan tumorigenesis usus.
Studi ini mengungkap bahwa Taf4 memiliki peran yang sangat krusial dalam homeostasis epitel usus dewasa. Inaktivasi Taf4 menyebabkan penurunan jumlah sel punca yang aktif, yang ditandai dengan hilangnya ekspresi gen penanda seperti Olfactomedin 4 (Olfm4) dan Leucine-rich repeat-containing G-protein coupled receptor 5 (Lgr5). Perubahan ini diiringi oleh peningkatan aktivitas PRC2 yang terlihat dari meningkatnya metilasi histon Histone H3 lysine 27 trimethylation (H3K27me3), menandakan adanya represi transkripsi pada gen yang berperan dalam pemeliharaan sel punca. Dalam kondisi normal, PRC2 bertanggung jawab atas pengaturan ekspresi gen selama perkembangan embrionik, tetapi dalam kondisi Taf4 tidak aktif, aktivitas PRC2 yang berlebihan menyebabkan hilangnya sifat stemness pada sel punca usus.
Percobaan lebih lanjut dengan kultur mini organoid dari usus kecil (enteroid) menunjukkan bahwa hilangnya Taf4 tidak hanya menghambat pembentukan tunas (budding) tetapi juga menyebabkan degenerasi struktur enteroid yang sudah terbentuk. Secara molekuler, hilangnya Taf4 menyebabkan perubahan besar pada pola aksesibilitas kromatin, yang ditunjukkan oleh hasil analisis Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput sequencing (ATAC-seq). Hasil tersebut memperlihatkan bahwa banyak motif pengikatan faktor transkripsi yang terkait dengan proliferasi sel, seperti Hepatocyte Nuclear Factor 4 (Hnf4) dan E2F Transcription Factor (E2F), mengalami penurunan aksesibilitas, yang selanjutnya memperburuk kondisi regenerasi sel punca usus.
Selain itu, penelitian ini menunjukkan bahwa hilangnya Taf4 berkontribusi pada perubahan lingkungan mikro imun mukosa usus. Penurunan jumlah limfosit T dan peningkatan sel mast serta basofil mengindikasikan adanya pergeseran dari respons imun protektif ke arah kondisi yang lebih inflamasi. Perubahan ini diperkuat dengan penurunan sinyal Interferon-alpha (IFN-α) dan Interferon-gamma (IFN-γ) yang umumnya berperan dalam mempertahankan keseimbangan imun mukosa usus. Akumulasi perubahan ini menciptakan lingkungan yang lebih rentan terhadap perkembangan tumor.
Dalam konteks tumorigenesis, inaktivasi Taf4 pada model tikus yang memiliki mutasi Apc meningkatkan laju perkembangan tumor usus secara signifikan. Analisis transkriptom menunjukkan bahwa tumor yang berkembang pada kondisi Taf4 tidak aktif mengalami peningkatan jalur Wingless-related integration site/Beta-catenin (Wnt/β-catenin) yang dikenal sebagai pemicu utama karsinogenesis usus. Selain itu, adanya penurunan ekspresi molekul Major Histocompatibility Complex class II (MHC kelas II) menunjukkan bahwa perubahan imun lingkungan yang terjadi akibat hilangnya Taf4 juga berkontribusi terhadap penghindaran imun oleh sel tumor.
Temuan menarik lainnya adalah bahwa penghambatan aktivitas PRC2 dengan inhibitor spesifik Enhancer of zeste homolog 2 (Ezh2), yaitu EPZ6438, mampu membalikkan sebagian besar efek negatif dari inaktivasi Taf4. Pemberian EPZ6438 pada kultur enteroid dengan Taf4 yang tidak aktif berhasil mengembalikan pembentukan tunas, meningkatkan proliferasi sel punca, dan mengembalikan ekspresi gen yang berhubungan dengan sel punca. Hasil ini menegaskan bahwa efek negatif dari hilangnya Taf4 terutama dimediasi oleh peningkatan aktivitas PRC2, yang dapat diatasi dengan strategi farmakologis yang menargetkan kompleks ini.
Penelitian ini menunjukkan bahwa Taf4 memiliki fungsi esensial dalam mempertahankan homeostasis sel punca usus dengan cara menghambat aktivitas PRC2. Ketika Taf4 tidak aktif, terjadi peningkatan aktivitas PRC2 yang menyebabkan represi genetik terhadap program ekspresi sel punca, sehingga menghambat regenerasi epitel usus dan meningkatkan risiko tumorigenesis. Hasil penelitian ini juga menyoroti bahwa pendekatan terapeutik berbasis inhibisi PRC2 dapat menjadi strategi potensial untuk mengatasi gangguan homeostasis usus yang disebabkan oleh disfungsi Taf4. Oleh karena itu, penelitian lebih lanjut mengenai peran Taf4 dan PRC2 dalam konteks penyakit usus serta potensi terapi epigenetik sangat diperlukan untuk mengembangkan pendekatan klinis yang lebih efektif.
Sumber:
Säisä-Borreill, S., Davidson, G., Kleiber, T., Thevenot, A., Martin, E., Mondot, S., Blottière, H., Helleux, A., Mengus, G., Plateroti, M. and Duluc, I., 2023. General transcription factor TAF4 antagonizes epigenetic silencing by Polycomb to maintain intestine stem cell functions. Cell Death & Differentiation, 30(3), pp.839-853.
Leave a Reply