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
Posting Komentar