Langsung ke konten utama

Cluster and Repeats (3)

Bagian akhir materi ini...

Gen dari rRNA membentuk Pengulangan Tandem

RNA ribosom adalah hasil utama transkripsi, menyusun sekitar 80-90% dari massa total RNA selular baik di eukariot dan prokariot. Kurangnya beberapa variasi yang ditemukan dalam molekul rRNA mengindikasikan bahwa semua salinan dari tiap gen harus sama atau setidaknya harus mempunyai perbedaan di bawah tingkatan pendeteksian di dalam RNA (~1%). Dalam bakteri, berbagai rRNA pasangan gen dipisahkan. Dalam kebanyakan inti eukariot, RNA gen terdapat di sebuah cluster tandem atau cluster. Kadang-kadang daerah ini disebut rDNA. Keutamaan diagnosa terpenting dari tandem cluster adalah bahwa itu menghasilkan peta restriksi sirkuler.

Menduga bahwa masing-masing unit pengulangan memiliki 3 daerah restriksi. Umpamakan bahwa pengulangan masing-masing unit mempunyai tiga lokasi pembatasan. Jika cluster-nya besar, fragmen internal akan memiliki jumlah jauh lebih besar daripada fragmen terminal (X , Y) yang menghubungkan cluster itu ke DNA bersebelahan. Ini dapat membuat sukar untuk memperoleh akhir gen cluster untuk memetakan tujuan.

Daerah inti dimana sintesis rRNA terjadi mempunyai penampilan karakristik, dengan suatu inti fibrillar alami yang dikepung oleh granula korteks (bentukan partikel ribonukleoprotein ke dalam dimana rRNA dirakit). Daerah kromosom tertentu berhubungan dengan suatu nukleolus yang disebut nucleolar organisator. Pasangan rRNA utama mentranskripsikannya sebagai sebuah tanda pada bakteri dan nukleus eukariot. Berdasarkan rekaman, tanda dibelah untuk melepaskan molekul rRNA yang sendiri. Polimerase menjadi sangat lekat memenuhi RNA transkripsi format matriks karakteristik yang menunjukkan peningkatan panjangnya sepanjang unit rekaman.

Pengulangan Gen untuk rRNA mempertahankan konstan sekuennya

Dalam proses duplikasi terjadi pengulangan sekuen gen. Terdapat bagian spacer yang tidak ditranskripsikan. Keadaan ini menyebabkan spacer yang tidak dikodekan selama transkripsi akan tidak digunakan (dibuang), sehingga menyebabkan terjadinya variasi dan panjang sekuen juga berubah, namun tidak mengubah fungsi sekuen. Bagian pengulangan yang terpisah dari rantai konstan skuen disebut Bam Islands. Keadaan ini lambat laun akan menyebabkan timbulnya variasi. Dilemma yang muncul berikutnya, bagaimana cara kita mengetahui spacer yang tidak ditranskripsikan bukan bagian dari mutasi?

Fiksasi Crossover dapat Mempertahankan Pengulangan Identik

Perubahan dalam urutan asam amino karena proses evolusi tidak akan menghilangkan protein fungsional suatu organisme karena urutan asam amino asli terus dikodekan membentuk salinan. Adanya tekanan selektif membuat dua salinan gen identic menjadi tersebar hingga salah satu mengalami mutasi lanjut dari fungsi awalnya. Setelah proses duplikasi, perubahan mungkin terjadi secara signifikan pada salah satu salinan sehingga muncul fungsi baru atau gen tersebut dalam bentuk pseusogen. Fungsi baru inilah yang membedakan fungsi gen pada masa embrio dengan masa dewasa.

Namun, ada juga gen yang setelah diduplikasi mempertahankan fungsinya, dengan mengkode protein yang identic atau yang hamper identik. Pada manusia protein identik dikode oleh dua gen α-globin, dan hanya ada satu asam amino berbeda diantara kedua protein γ- globin. Hal ini terjadi karena kedua gen tidak benar-benar memiliki fungsi yang sama, tetapi dimungkinkan memiliki beberapa hal yang berbeda, seperti waktu atau tempat untuk mengekspresikan gen. Kemungkinan lain adalah bahwa kebutuhan untuk dua salinan bersifat kuantitatif.

Prinsip dasar untuk menjelaskan pemeliharaan identitas pada hasil duplikasi adalah gen nonallelic tidak diwariskan secara bebas, tetapi terus menerus diregenerasi dari salah satu salinan dari generasi sebelumnya. Model fiksasi crossover yang mengandaikan bahwa seluruh cluster dikenakan penataan ulang terus menerus dengan mekanisme persilangan yang tidak merata. Pada DNA yang tidak berulang, rekombinasi terjadi diantara titik yang sesuai pada dua kromosom homolog, menghasilkan rekombinan timbal balik yang saling menyelaraskan secara cepat. Model fiksasi crossover memprediksi bahwa urutan DNA yang tidak di bawah tekanan selektif akan diambil alih oleh serangkaian pengulangan tandem identik yang dihasilkan. Fiksasi crossover relatif cukup cepat untuk menyebabkan mutasi sehingga mutasi dapat mengambil alih seluruh gugus.

Satelit DNAs sering Terdapat di Heterochromatin

DNA repetitif didefinisikan sebagai pertumbuhan yang pesat dari renaturasi. Komponen yang mengalami renaturasi paling cepat dalam genom eukariotik disebut DNA tinggi mengalami perulangan, dan terdiri dari urutan sekuen yang sangat pendek yang mengalami banyak perulangan dalam formasi dua-dua pada suatu gugus yang besar. Perulangan dalam formasi dua-dua pada sekuen yang pendek dapat menyebabkan pemecahan sifak fisik yang digunakan dalam suatu isolasi. Dalam beberapa kasus, urutan berulang memiliki komposisi dasar yang berbeda dari genom, yang memungkinkan untuk membentuk fraksi tersendiri berdasarkan kerapatan yang berbeda. Sebuah fraksi semacam ini disebut DNA satelit. Istilah DNA satelit pada dasarnya identik dengan urutan DNA sederhana. DNA ini tidak ditranskripsi atau diterjemahkan. Tandem urutan berulang terutama bertanggung jawab dalam ketidaksejajaran pasangan kromosom, dan dengan demikian ukuran gugus cenderung sangat polimorfik disetiap individu bahkan kelompok.

Satelit banyak terdapat dalam genom eukariotik. Mereka mungkin lebih berat atau lebih ringan dibanding pita utama, tetapi hal ini jarang terjadi bagi mereka untuk mewakili> 5% dari DNA total. DNA satelit sering menunjukkan anomali pada kerapatan gradien. Seringkali, sebagian besar DNA yang sangat repetitif dapat diisolasi dalam bentuk satelit. Saat DNA yang berulang tidak terpisah sebagai satelit, isolasi komponen membuktikan adanya komponen serupa dengan DNA satelit. Pada pemanjangan asam nukleat dengan teknik hibridisasi, lokasi urutan satelit dapat ditentukan secara langsung yang komplemen dengan kromosom.

DNA satelit ditemukan di daerah heterokromatin. Heterokromatin adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan daerah kromosom yang sangat tergulung dan lebam, hal inilah yang membedakan dengan eukromatin yang mewakili sebagian besar genom. Heterokromatin umumnya ditemukan di sentromer (daerah mana kinetokor dibentuk pada mitosis dan meiosis untuk pengendalian gerakan kromosom). Lokasi sentromerik DNA satelit menunjukkan bahwa iamemiliki beberapa fungsi struktural dalam kromosom yang dapat dihubungkan dengan proses segregasi kromosom.

Satelit Arthropoda memiliki pengulangan identic yang sangat pendek.

Pada arthropoda, masing-masing satelit DNA muncul lebih homogeny. Biasanya, satu dan unit pengulangannya sangat pendek, yaitu >90% dari satelit. Drosophila virilis memiliki tiga satelit utama dan satelit cryptic, yang menyajikan >40 % genom. Seperti pada gambar 7 dibawah.


Sekuen satelit I muncul pada spesies lain Drosophila yang terkait virilis dan mengarah kepada spesies. Sekuens dari satelit II dan III tampaknya merupakan spesifik D. virilis, dan mungkin berevolusi dari satelit I setelah spesiasi. Satelit ini sangat pendek, hanya sekitar 7 basa. Masing-masing satelit telah dimunculkan dengan amplifikasi lateral dari sekuen yang sangat pendek. Satelit akan terus menerus dbentuk dan hilang dari genom, sehingga sulit untuk memastikan hubungan evolusinya, karena satelit yang ada dapat mungkin telah berevolusi dari satelit sebelumnya yang telah hilang. Satelit menyajikan pemanjangan DNA dari kompleksitas sekuen yang sangat pendek, dimana sekuen yang tetap dapat diperbaiki.

Satelit Mamalia yang terdiri dari Pengulangan Herarki

Pada mamalia yang diwakili oleh tikus, urutan yang terdiri dari masing-masing satelit menunjukkan perbedaan diantara pengulangan tandem. Sebagian besar sekuen pendek umumnya dapat dikenali di antara fragmen oligonukleotida yang dirilis oleh bahan kimia atau perlakuan enzimatik. Namun, sekuen pendek yang dominan biasanya berada dalam jumlah salinan yang sedikit. Sekuen pendek lainnya terkait dengan sekuen dominan karena berbagai substitusi, penghapusan, dan sisipan.

Tapi serangkaian varian dari unit pendek dapat merupakan unit yang berulang-ulang dalam suatu tandem dengan berbagai variasi. Jadi, DNA satelit mamalia terstruktur dari pengulangan unit hirarki Ketika setiap DNA satelit dicerna dengan enzim yang memiliki situs pengenalan dalam unit yang berulang, satu fragmen akan diperoleh untuk setiap unit berulang pada sisi kejadian. Pada kenyataannya, ketika DNA dari genom eukaryotic dicerna dengan enzim restriksi, sebagian besar memberikan pelumas agar distribusi situs pembelahan terjadi secara acak. DNA satelit menghasilkan ikatan-ikatan yang tajam, karena sejumlah besar fragmen ukuran yang identik atau hampir identik diciptakan oleh perpecahan di situs restriksi yang terletak terpisah jarak yang teratur.

Segmen individu dari satelit dapat dimasukkan ke dalam plasmid untuk kloning. Kesulitannya adalah bahwa urutan satelit cenderung dihilangkan dari plasmid chimeric oleh rekombinasi di sel inang bakteri. Namun, ketika kloning berhasil, adalah mungkin untuk menentukan urutan segmen kloning yang jelas. Sementara itu agar dapat memberikan sekuen yang sebenarnya dari sebuah unit yang berulang, kita perlu memiliki sekuen banyak individu untuk merekonstruksi jenis perbedaan khas dari satelit secara keseluruhan.

Minisatellites yang Berguna untuk Pemetaan Genetik

Urutan yang menyerupai satelit dalam terdiri dari pengulangan tandem unit pendek, tapi bahwa secara keseluruhan jauh lebih pendek, yang terdiri dari (misalnya) dari mengulangi 5-50, yang pada umumnya berada dalam genom mamalia. Mereka ditemukan secara kebetulan sebagai fragmen yang ukurannya sangat bervariasi di perpustakaan genom DNA manusia. Variabilitas ini terlihat ketika populasi berisi fragmen berbagai ukuran yang mewakili wilayah genomik yang sama, ketika individu diperiksa, ternyata bahwa ada polimorfisme yang luas, dan bahwa alel yang berbeda dapat ditemukan.

Urutan ini disebut minisatellite atau VNTR (jumlah variabel ulangi tandem) daerah. Penyebab dari variasi adalah bahwa alel individu memiliki nomor yang berbeda dari unit berulang. Misalnya, satu minisatellite seperti memiliki panjang pengulangan 64 bp, dan ditemukan penduduk dengan distribusi berikut:

7%             18 repeats
11%           16 repeats
43%           14 repeats
36%           13 repeats
4%             10 repeats

Penyebab variasi ini karena rekombinasi genetik diantara unit pengulangan sejajar, dengan cara yang sama pada DNA satelit. Tingkat pertukaran genetik pada urutan minisatellite tinggi, 10^(-4) per kb DNA. (Frekuensi pertukaran per lokus sebenarnya diasumsikan sebanding dengan panjang minisatellite)). Tingkat ini, 10 x lebih besar daripada tingkat rekombinasi homolog pada meiosis, yaitu, dalam urutan DNA acak. Jadi minisatellite mungkin hotspotsfor rekombinasi meiosis.

Kadang-kadang kehadiran minisatellite yang berkorelasi dengan tingkat tinggi pertukaran di sekitarnya, tetapi dalam beberapa kasus peristiwa rekombinasi terjadi antara kromatid saudara. Dalam kasus terakhir itu perubahan panjang minisatellite tidak berpengaruh pada penanda pengapitan, karena hal ini identik pada kedua molekul penggabungan DNA. Variabilitas yang tinggi dalam minisatellites membuat mereka sangat berguna untuk pemetaan genom, karena ada kemungkinan besar bahwa individu akan bervariasi dalam alel mereka di sebuah  lokus.


Sumber: Lewin, Benjamin. 2004. Genes VIII. New Jersey: Pearson Prentice Hall

Komentar

Postingan populer dari blog ini

SILOGISME

Saya sering mengalami kesulitan dalam materi silogisme ketika tes TPA. Sebenarnya bisa menalar secara langsung, tetapi sering meras tidak yakin, jadi saya mulai belajar tentang materi ini. Saya pelajari konsep ini di Belajar Matematika Bersama Marfi-ario . Kunjungi situsnya ya...   jadi kita ada aturan umum dan khusus. ATURAN UMUM Setiap Premis Bernilai benar (jangan dibantah atau dipertentangkan dengan kenyataan). Misalnya seluruh orang itu baik. Kenyataannya kan tidak semua orang itu baik, tapi kita tidak boleh berdasarkan pada Jangan menyimpulkan yang tidak disebutkan (kecuali ada keterangan lain)   ATURAN KHUSUS Aturan ini ada tiga, Ponnen, Tollen dan Silogisme, jika tidak mengikuti salah satu itu, langsung saja jawab: TIDAK BISA DISIMPULKAN . hehehehe A.  Modus Ponnen P -> Q P _____ Q   Misal 1 Premis 1: Jika makan (P) maka kenyang (Q) Premis 2: Makan (P) Kesimpulan: Kenyang (Q)   B. Modus Tollen P -> Q -Q

Translasi

Setelah mRNA keluar dari dalam inti, selanjutnya ia bergabung dengan ribosom dalam sitoplasma. Langkah berikutnya adalah penerjemahan kode genetik (kodon) yang dilakukan oleh tRNA . Caranya, tRNA akan mengikat asam amino tertentu sesuai yang dikodekan oleh kodon, lalu membawa asam amino tersebut dan bergabung dengan m RNA yang telah ada di ribosom. Langkah tersebut dilakukan secara bergantian oleh banyak tRNA yang masing-masing mengikat satu jenis asam amino yang lain. Mungkinkah tRNA keliru membawakan jenis asam amino sehingga tidak sesuai dengan kodon? Kecuali terjadi mutasi, kemungkinan hal ini sangat kecil terjadi. Karena setiap tRNA yang membawa asam amino akan berpasangan tepat sama dengan mRNA membentuk pasangan kodon – antikodon . Dengan cara demikian kecil kemungkinan ARNt ‘salah membawa’ asam amino. Setelah asam amino dibawa tRNA bergabung dengan mRNA di ribosom, selanjutnya akan terjadi ikatan antar asam amino membentuk polipeptida. Protein akan terbentuk setelah berla

Transkripsi Pada Eukariot

Transkripsi merupakan pembentukan/sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, sehingga terjadi proses pemindahan informasi genetik dari DNA ke RNA. Secara fungsional, transkripsi diartikan sebagai transfer informasi genetik yang terdapat dalam urut-urutan nukleotida DNA menuju ke urut-urutan nukleotida RNA (Ayala, 1984 dalam Corebima, 2002); atau penyalinan atau perekaman informasi genetik yang ada pada DNA (berupa urutan nukleotida) yang menghasilkan salinan atau rekaman berupa urutan nukleotida RNA dan menggunakan DNA sebagai template (cetakannya) (Corebima, 2002) . Perhatikan Gambar 1 berikut!   Gambar 1. Proses Transkripsi Sebagaimana dibahas sebelumnya, bahwa dalam transfer informasi genetik dari DNA ditranskripsikan menjadi RNA. N amun telah diketahui bahwa DNA merupakan untai ganda , sedangkan RNA hanya memiliki untai tunggal (Gardner, E.J., Simmons, M.J., & Snustad, D.P., 1991) . Sebelum proses transkripsi, perlu diketahui terlebih dahulu untai DNA pengkode R