DNA (Gene) Rearrangement

DNA (Gene) Rearrangement
Oleh :
Purnomo Soeharso
Departemen Biologi Medik FKUI
Mengubah komposisi gen agar menghasilkan
varian yang lebih besar untuk bermacam-macam
keperluan  1 gen dapat mengekspresikan
puluhan/ribuan protein berbeda.
Bakteri  menghasilkan protein baru yang tidak/
sukar dikenali sistem imun 
menghindar dari intervensi imunitas
host.
Manusia/mamalia  gen Ig dan TCR menghasil
kan diversitas yang dapat/mampu
mengenal bermacam-macam antigen
di lingkungan hidupnya.
Neisseria gonorhoeae menghindar respon sIgA
dengan mengubah antigen permukaan.
N. gonorhoeae melekat ke epitel mukosa uretra
atau servix dengan pili  dikonstruksi protein
pilin.
Bakteri mengubah komposisi protein pilin untuk
menghindar respon IgA memori  tidak dikenal
sIgA.
Varian pilin dihasilkan oleh gene rearrangement
dari gen (coding sequence) pilin.
Reseptor antigen
- Reseptor sel T (TCR) – limfosit T  mengenal
kompleks Ag – HLA (reaksi seluler).
struktur molekul :  & 
 &
- Imunoglobulin (Ig) – limfosit B  mengenal Ag bebas
(reaksi humoral).
struktur molekul : H & L, L
Gen yang mengkode subunit TCR dan Ig
Gen
Lokus
TCR




14 q 4
7 q 32 – 35
7 p 15
14 q 4
Ig
L
L
H
2
22
14 q 9
Bentuk gen Ig dan TCR
1. Bentuk germline  gen nonfungsional pada sel
non T/ non B dan presel T / presel B.
2. Bentuk rearrangement  gen fungsional pada sel T
dan sel B yang telah matur  berasal dari
rekombinasi somatik segmen gen bentuk germline
pada waktu deferensiasi sel T dan sel B.
Komposisi gen TCR bentuk germline dan rearrangement
Domain (exon)
Bentuk germline
V
D
J
C
Bentuk rearrangement
Kombinasi
Tambahan N-sequence
Diversitas TCR 
TCR
TCR
50
-50
1
70
2
13
2
2,5 X 103
2,5 X 105
3,6 X 103
3,6 X 105
 1011 kombinasi
Komposisi gen Ig bentuk gerline dan rearrangement
Domain (exon)
Rantai L
Rantai L
Rantai H
Bentuk germline
V
D
J
C
300
-5
1
300
--5
300
50
8
9
1,5 X 103
1,5 X 105
1,5 X 103
1,5 X 105
11 X 104
11 X 106
Bentuk rearrangement
Kombinasi
Tambahan N-sequence
Diversitas Ig
 16,5 X 1011 kombinasi
Rearrangement gen TCR dan Ig sebagai penanda
(marka) galur dan distribusi klon sel T dan sel B.
- Limfosit T/B dari galur tertentu menunjukkan pola
rearrangement gen TCR/Ig yang khas.
- Limfosit T/B anggota dari satu klon mempunyai
patron (gambaran) rearrangement yang sama.
Cara deteksi rearrangement gen TCR dan Ig :
1. RFLP  determinasi fragmen restriksi pada blot
Southern.
- situs restriksi pada intron gen germline akan
terinterupsi oleh rekombinasi segmen gen yang
berpartisipasi/mengalami rearrangement sehingga
komposisi fragmen restriksi akan berubah 
berbeda dari bentuk germline.
- hibridisasi dengan DNA pelacak (probe) menyebab
kan patron hibridisasi pada radioautogram blot
Southern berubah dan berbeda dari patron germline
2. Amplifikasi gen dengan PCR menggunakan primer
yang komplementer dengan intron segmen gen
pasangannya  rearrangement menyebabkan
segmen gen yang berkombinasi tidak teramplifikasi.
Rearrangement gen TCR dan Ig sebagai alat untuk
memantau kelainan dan patologi limfoproliferasi.
1. Leukemia limfositik dan limfoma
Sel leukemia dan neoplasma limfoblastik berasal dari
satu sel ansestor yang berproliferasi lebih agresif dari
pada sel normal, membentuk satu klon dominan
dalam sirkulasi atau kelenjar limfe  analisa
rearrangement pada limfosit yang diisolasi dari darah
tepi atau kelenjar limfe menunjukkan ekspansi klon
sel neoplasia limfositik / limfoblastik.
2. Penyakit-penyakit autoimun
Analisa limfosit yang diisolasi dari organ atau jaringan
yang mengalami lesi karena reaksi autoimun,
menunjukkan adanya prliferasi sel T monoklonal atau
oligoklonal yang spesifik.
- rhematoid arthritis
- autoimun chronic active hepatitis
- psoriasis
3. Penyakit-penyakit infeksi virus dan bakteri intraseluler
Respon imun thd antigen virus menyebabkan
proliferasi sel T spesifik dalam sirkulasi dan jaringan/
organ target  analisa rearrangement pada limfosit
dari sirkulasi/organ memperlihatkan ekspansi
monoklonal atau oligoklonal sel T.
Kesimpulan
1. Rearangement gen TCR dan Ig adalah marka sensitif
untuk mendeteksi galur dan distribusi klon sel T dan
sel B.
2. Rearrangement gen TCR dan Ig adalah metoda
efektif untuk mendiagnosa dan memantau kelainan
atau patologi limfoproliferasi yang disebabkan oleh
neoplasia limfositik, autoimun dan penyakit-penyakit
infeksi.