Document

PERUBAHAN PERMANEN DAN SEMIPERMANEN
DALAM AKTIVITAS GENOM
(K43-PAG-03)
Diana Setyaningrum (BIJ006056)
Arif Surahman
(BIJ006060)
Yuni Komariah
(BIJ006054)
A. Perubahan Permanen dan Semipermanen di dalam Aktivitas Genom
Perubahan yang permanen dan semipermanen dalam aktivitas genome mendasari
pembedaan selular harus tetap berlaku untuk periode lama, bahkan ketika stimulus yang mulamula menghilang. Oleh karena itu mekanisme yang mengatur dan menyempurnakan perubahan
yang lebih panjang ini akan melibatkan sistem tambahan kepada modulasi penggerak rekaman
dan repressors. Terdapat tiga mekanisme, yaitu:
Perubahan sebagai hasil penyusunan kembali fisik genom;
Perubahan dalam kaitannya dengan chromatin struktur;
Perubahan yang dirawat oleh umpan balik pengulangan/jerat;
1) Penyusunan kembali Fisik Genome
Perubahan struktur fisik genome jelas, nyata, dan drastis, untuk membawa suatu
perubahan permanen di dalam genom.Contohnya jenis kelamin pada ragi dan jasad renik
eukaryotic. Reproduksi organisme ini sebagian besar oleh divisi sel bersifat seperti tumbuhan,
sebagian besar terdiri atas jenis kelamin tunggal dan demikian tidak akan mampu bereproduksi
secara seksual. Sel bisa berubah jenis kelamin melalui proses mating type switching. Pada
Saccharomyces cerevisiae disebut dengan a dan α, ditentukan oleh sejenis cassette (kaset) gen,
yang menempati chromosome III dan spesifikasi oleh gen MAT. Gen ini mempunyai dua alel,
MATa dan MAT α. Di tempat lain terpasang chromosome III yaitu HMLα dan HMRa yang
disebut dengan silent mating type cassettes ( Gambar 12.13). Contoh sel mating-type a. Ho
endonuclease memotong MATa lokus, memulai konversi gen oleh HMLα lokus. Hasilnya adalah
jenis yang matinf-type α.
Gambar 12.13 Mating-type switching pada yeast.
Mating-Type-switching diaktifkan oleh HO endonuclease, yang memotong double
stranded pada suatu 24bp sekuen yang terletak di dalam kaset. Hal ini memungkinkan suatu
peristiwa konversi gen dapat berlangsung. Ujung 3’ diproduksi oleh endonuclease dan dapat
diperluas oleh DNA sintese, menggunakan salah satu dari kaset. DNA yang baru disintesis
menggantikan DNA dalam MAT lokus. Sintesis strand baru mengkonversi gen MAT dari MATa
ke MAT α (lihat Gambar 12.13) yang mengakibatkan mating-type switching. Kode gen MAT
untuk suatu protein yang saling berhubungan dengan suatu penggerak rekaman, MCM1,
menentukan satuan gen apakah dinyalakan oleh faktor ini. MATa dan MAT α produk gen
mempunyai efek berbeda pada MCM1, dan menetapkan alel specific yang berbeda pola gen.
Pola itu adalah suatu semipermanen.
Penyusunan Genom kembali bertujuan untuk immunoglobulin dan T-Cell sel yang peka
rangsangan. Keanekaragaman Immunoglobulins dan T-Cell sel yang peka rangsangan adalah
protein yang disatukan oleh lymphocytes B dan T. Kedua jenis protein menjadi berkait dengan
permukaan luar sel, dan immunoglobulins juga dilepaskan ke dalam bloodstream. Protein
melindungi badan melawan terhadap invasi oleh bakteri, virus dan unsur lain yaitu antigens.
Sesungguhnya manusia dapat membuat kira-kira 108 immunoglobulin berbeda dan T-Cell sel
yang peka rangsangan protein. Tetapi ada hanya 3.5 × 104 dalam genom. Struktur suatu
immunoglobulin protein khas, masing-masing Immunoglobulin adalah suatu tetramer empat
polypeptides yang dihubungkan oleh ikatan disulfide ( Gambar 12.14). Ada dua rantai panjang
dan dua rantai pendek.
Gambar 12.14. Struktur Immunoglobulin.
Table 12.3. Immunoglobulin gene segments in the human genome
komponen
Locus
Chromosome
Number of gene segments
V
D
J
C
Heavy chain
IGH
14
86
30
9
11
Light κ chain
IGK
2
76
0
5
1
Light λ chain
IGL
22
52
0
7
7
Lymphocyte B berkembang, immunoglobulin loci dalam genomenya mengalami penyusunan
kembali. Di dalam loci heavy chain, penyusunan kembali ini menghubungkan salah satu dari VH
gen segmen dengan satu DH gen segmen, dan kemudian menghubungkan kombinasi V-D ini
dengan suatu JH gen segmen, dan akhirnya urutan menghasilkan suatu CH gen segmen ( Gambar
12.15). Hasilnya melengkapi/menyudahi heavy-chain gen, tetapi spesifik untuk satu lymphocyte.
Suatu rangkaian penyusunan kembali DNA mengakibatkan lymphocyte gen light-chain, dan
penyalinan dua gen menghasilkan salah satu dari 108 immunoglobulins tubuh. Keaneka ragaman
T-Cell sel yang peka rangsangan berdasar pada penyusunan kembali yang serupa
menghubungkan segmen gen V, D, J dan C dalam kombinasi berbeda untuk menghasilkan gen
cell yang specificAda dua komponen dalam sistem segmen gen Tβ yaitu V28 dan V29-1.
Gambar 12.15. Immunoglobulin gen segmen dan konstruksi suatu gen fungsional.
(A) Organisasi IGH lokus manusia pada chromosome 14, berisi segmen gen untuk
immunoglobulin rantai berat/lebat.(B) Suatu heavy-chain gen fungsional dibangun oleh genome
yang menghubungkan V, D, J dan C segmen gen.
2) Perubahan struktur chromatin
Sebagian dari efek bahwa struktur chromatin dapat mempunyai ekspresi gen terbentang
dari modulasi transkripsi inisiasi pada nucleosome, melalui silencing segmen DNA yang besar
lebih tinggi chromatin struktur yang penting menyempurnakan long-term perubahan dalam
aktivitas genom dan mencakup sejumlah peristiwa pengatur. Contohnya Polycombinasi gen
keluarga. Protein yang dikode oleh gen ini mengikat
kepada DNA sekuens yang disebut
Polycomb yang menanggapi unsur-unsur dan mempengaruhi pembentukan heterochromatin,
chromatin ada yang mencegah penyalinan gen ( Gambar 12.16). Heterochromatin nucleates di
sekitar Polycomb protein yang berpasangan dan kemudian menyebar sepanjang DNA untuk
sepuluh10kb. Polycomb adalah gen yang homeotic yang harus dimatikan. Suatu titik penting
adalah bahwa heterochromatin yang dibujuk oleh Polycomb setelah divisi, keduanya sel baru
mempertahankan heterochromatin mendirikan di orangtua sel. Peraturan genome aktivitas jenis
ini kemudian permanen tidak hanya dalam sel tunggal, tetapi juga dalam suatu garis keturunan
sel.
Gambar 12.16. Daerah Polycomb pada genome Drosophila oleh inisiasi formasi
heterochromatin
3) Peraturan Genom dengan pengulangan umpan balik (feed back)
Mekanisme terakhir untuk menyempurnakan long-term dalam aktivitas genome
melibatkan penggunaan suatu umpan balik. Didalam sistem ini adalah suatu protein pengatur
mengaktifkan sendiri, ketika gennya telah aktif secara terus-menerus ( Gambar 12.17). Sejumlah
contoh umpan balik peraturan jenis ini adalah Myod, yang terlibat dalam pengembangan otot,
adalah salah satu dari contoh pembedaan selular hewan vertebrata. Suatu sel menjadi terikat
dengan suatu sel otot myoD gen. Actin dan myosin juga secara tidak langsung bertanggung
jawab untuk sel otot ketidakhadiran suatu elemen biasa dalam siklus sel pada tahap G1. Myod
protein juga mengikat ke hulu myoD, memastikan bahwa gen sendiri secara terus-menerus.
DAFTAR REFERENSI
http://joeg.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/6/2/113
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowTOC&rid=genomes.TOC&
depth=10
http://web.centre.edu/bmb/movies/bmb210dnareplication.swf
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.section.7911