Category: Genome

1 Genes Are DNA and Encode RNAs and Polypeptides

Introduction

DNA is the genetic material of bacteria and viruses

  • Bacterial transformation provided the first evidence that DNA is the genetic material of bacteria. We can transfer genetic properties from one bacterial strain to another by extracting DNA from the first strain and adding it to the second strain.
  • Phage infections showed that DNA is the genetic material of some viruses. When the DNA and protein components of bacteriophages are labeled with different radioactive isotopes, only the DNA is transmitted to the progeny phages produced by infecting bacteria.

DNA is the genetic material of eukaryotic cells

  • DNA can be used to introduce new genetic traits into animal cells or whole animals.
  • In some viruses, the genetic material is RNA.

Polynucleotide chains have nitrogenous bases linked to a sugar-phosphate backbone

  • A nucleoside consists of a purine or pyrimidine base linked to the 1′ carbon of a pentose sugar.
  • The difference between DNA and RNA is in the groups at the 2′ position of the sugar. DNA has a deoxyribose sugar (2′-H); RNA has a ribose sugar (2′-OH).
  • A nucleotide consists of a nucleoside linked to a phosphate group on either the 5′ or 3′ carbon of the (deoxy)ribose.
  • Successive (deoxy)ribose residues of a polynucleotide chain are joined by a phosphate group between the 3’carbon of one sugar and the 5’carbon of the next sugar.
  • One end of the chain (conventionally written on the left) has a free 5′ end and the other end of the chain has a free 3′ end.
  • DNA contains the four bases adenine, guanine, cytosine, and thymine; RNA has uracil instead of thymine.

Supercoiling affects the structure of DNA

DNA is the double helix

DNA replication is semiconservative

Polymerases act on separated DNA strands at the replication fork

Genetic information can be provided by DNA or RNA

Nucleic acids hybridize by base pairing

Mutations change the sequence of DNA

Mutations can affect single base pairs or longer sequences

The effects of mutations can be reserved

Mutations are concentrated at hotspots

Many hotspots result from modified bases

Some hereditary agents are extremely small

Most genes encode polypeptides

Mutations n the same gene cannot complement

Mutations may cause loss of function or gain of function

A locus can have many different mutant alleles

A locus can have more than one wild-type allele

Recombination occurs by physical exchange of DNA

 

 

Daftar isi buku Lewin’s Genes XII

Daftar Isi

  • Part  1  Genes and Chromosomes
  • Chapter  1  Genes Are DNA and Encode RNAs and Polypeptides
  • Chapter  2  Methods in Molecular Biology and Genetic Engineering
  • Chapter  3  The Interrupted Gene
  • Chapter  4  The Content of the Genome
  • Chapter  5  Genome Sequences and Evolution
  • Chapter  6  Clusters and Repeats
  • Chapter  7  Chromosomes
  • Chapter  8  Chromatin
  • Part  2  DNA Replication and Recombination
  • Chapter  9  Replication Is Connected to the Cell Cycle
  • Chapter  10  The Replicon: Initiation of Replication
  • Chapter  11  DNA Replication
  • Chapter  12  Extrachromosomal Replicons
  • Chapter  13  Homologous and Site-Specific Recombination
  • Chapter  14  Repair Systems
  • Chapter  15  Transposable Elements and Retroviruses
  • Chapter  16  Somatic DNA Recombination and Hypermutation in the Immune System
  • Part  3  Transcription and Posttranscriptional Mechanisms
  • Chapter  17  Prokaryotic Transcription
  • Chapter  18  Eukaryotic Transcription
  • Chapter  19  RNA Splicing and Processing
  • Chapter  20  mRNA Stability and Localization
  • Chapter  21  Catalytic RNA
  • Chapter  22  Translation
  • Chapter  23  Using the Genetic Code
  • Part  4  Gene Regulation
  • Chapter  24  The Operon
  • Chapter  25  Phage Strategies
  • Chapter  26  Eukaryotic Transcription Regulation
  • Chapter  27  Epigenetics I
  • Chapter  28  Epigenetics II
  • Chapter  29  Noncoding RNA
  • Chapter  30  Regulatory RNA

Link bagus

Ekspresi monoalel

Sekarang, kita juga bisa memiliki ekspresi monoalel. Itu hanya satu alel yang diekspresikan. Kami tidak membicarakan tentang X-inaktivasi di mana salah satunya diremas. Tetapi untuk beberapa alasan dan bisa acak, kita mungkin hanya memiliki ekspresi satu alel. Jadi, mari kita lihat beberapa cara di mana kita bisa mendapatkan ekspresi monoalel.

Pertama-tama, kita bisa memiliki pilihan acak seperti yang saya katakan. Itu bisa terjadi karena pencetakan genom.

Kami akan melihat kedua kasus tersebut dan terjadi dari X-inaktivasi. Jadi ini adalah tiga cara berbeda yang mungkin kita akhiri hanya dengan satu alel yang diekspresikan meskipun keduanya benar-benar ada di sana. Jadi, ketika kita melihat ekspresi monolitik sebagai pilihan acak, ada dua kemungkinan yang muncul. Salah satunya adalah pembungkaman alelik, di mana secara harfiah satu alel dibungkam oleh mekanisme epigenetik.

Jadi, baik kita memiliki metilasi DNA atau modifikasi histone atau salah satu mekanisme epigenetik yang secara harfiah membuat DNA tidak dapat diakses oleh proses transkripsional. Cara lain yang bisa kita miliki adalah dengan penataan ulang somatik.

Ini adalah salah satu tempat di mana kita berbicara tentang inversi. Katakanlah inversi terjadi tepat di dalam gen. Jadi, breakpoint dari salah satu ujung inversi berada tepat di tengah gen.

Potongan DNA itu membalik dan dimasukkan kembali. Sekarang, kami telah merusak sebuah gen. Jadi secara acak, gen itu mungkin tidak lagi dapat dinyatakan hanya menyisakan satu alel atau kondisi monoelektik. Hal berikutnya yang harus kita pertimbangkan adalah pencantuman genom. Pencetakan genom akan muncul lebih detail ketika kita melihatnya dalam ceramah tentang gangguan gen tunggal. Karena pencetakan genom adalah sesuatu yang terjadi pada kromosom, itu ditandai secara epigenetis sehingga diekspresikan dengan satu cara pada laki-laki daripada pada perempuan. Jadi, mari kita lihat bagaimana itu terjadi. Kami akan mulai dengan bagian atas angka ini. Anda dapat melihat bahwa kita memiliki oosit sepanjang jalan di sisi kanan. Oocyte itu telah dibuahi oleh sperma. Kami melihat bahwa ia memiliki kromosom merah muda yang menunjukkan bahwa kromosom itu berasal dari induk keibuan. Sekarang, sperma laki-laki datang dan menyuburkan telur. Ini membawa kromosom. Itu kromosom, yang biru adalah dari orang tua laki-laki.

Jadi kita bisa mengikuti itu di kedua arah. Kromosom-kromosom dalam sel-sel itu akan tetap menandai bagaimana mereka sel-sel itu menjalani pertumbuhan dan perkembangan dan kita telah menjadi dewasa. Jadi, orang dewasa akan memiliki tanda kromosom yang sama dari kromosom yang diwariskan secara paternal dan kromosom yang diwariskan secara maternal.

Tanda-tanda itu akan tetap ada di sepanjang kehidupan orang itu sampai mereka, mereka sendiri membuat gamet. Di situlah kami melihat versi abu-abu kromosom di sini karena penanda epigenetik sebenarnya dihapus dari kromosom selama pembentukan gamet atau sperma dan telur sehingga mereka dapat dilabel ulang sebagai berasal dari telur atau dari sperma. Jadi, ketika kita melanjutkan dan memiliki pembuahan, mereka diberi label sebagai warisan maternal atau paternal. Sekarang, mengapa ini penting? Itu penting karena ungkapannya, ada beberapa kondisi, salah satunya akan kita lihat secara lebih rinci di kemudian hari di mana ia memiliki manifestasi yang sepenuhnya berbeda, apakah mutasi diwariskan secara paternal atau maternal.

Jadi, satu individu dapat memiliki hasil yang sama sekali berbeda berdasarkan kromosom atau mutasi yang berasal dari orang tua, orang tua laki-laki atau orang tua perempuan. Ini memang situasi yang rumit, tetapi percayalah, kami akan menyelidikinya lebih detail nanti. Ini akan lebih masuk akal atau mungkin akan menjadi lebih membingungkan.

Tetapi ini tentu saja kasus yang menarik. Ini jelas berbeda dari X-inaktivasi yang merupakan sesuatu yang telah kita lihat sebelumnya yang juga memengaruhi ekspresi gen yang bergantung pada seks. Tetapi itu benar-benar berbeda karena tidak bergantung pada orang tua mana asalnya. X-inaktivasi, kami sudah mempertimbangkan sebelumnya. Kompensasi dosis adalah apa yang harus terjadi. Pria memiliki satu kromosom X dan Y. Rupanya, dalam kasus kromosom X, itu adalah jumlah yang sempurna. Wanita, baik kita kebetulan memiliki sedikit terlalu banyak dan jadi salah satu dari mereka perlu dinonaktifkan.

Yang mana yang tidak aktif? Itu sebenarnya cukup acak sejauh yang kami tahu. Kami sepertinya mengatakan hal-hal ini acak sepanjang waktu tetapi mungkin itu hanya berarti bahwa kami belum benar-benar tahu apa yang menyebabkan mereka tidak aktif.

Jadi, satu kromosom dipilih untuk dinonaktifkan. Ini memadat. Dengan konsekuensi atau tidak, itu terjadi menjadi epigenetically dimodifikasi sehingga kita memiliki metilasi DNA atau modifikasi histone atau apa pun yang membantu DNA ini meringkuk dan tidak dapat diakses oleh mekanisme transkripsi. Jadi, progeni dari masing-masing dua sel ini yang bisa memiliki satu merah muda yang tidak aktif atau kromosom biru yang dilemahkan, semuanya akan memiliki keturunan yang sama, semuanya memiliki kromosom yang sama yang tidak aktif. Anda mungkin ingat dari kursus sebelumnya bahwa hasil pada wanita pada dasarnya menjadi mosaik. Jadi dengan mosaik, kami menggunakan contoh kucing calico saat itu, tetapi bahkan kelenjar keringat kami sering kali mosaik karena dapat dikaitkan dengan X. Jadi, kita akan memiliki jaringan kelenjar keringat yang tambal sulam. Bisa jadi lebih banyak sel memiliki kromosom yang diturunkan secara maternal atau lebih banyak sel yang memiliki kromosom yang diwariskan secara paternal. Tentu saja, itu tergantung pada di mana gen-gen itu diekspresikan, sel mana yang mereka ekspresikan. Jadi, kita bisa menjadi mosaik dalam berbagai cara karena konsep kompensasi dosis ini.

Sekali lagi, berbeda meskipun dari pencetakan yang kami lihat. Jadi, jagalah perbedaan itu di pikiran Anda. Kami akan memeriksa lebih banyak kondisi yang melibatkan mekanisme khusus tersebut nanti di kursus.

Jadi, apa yang perlu kita pahami dari kuliah ini adalah bahwa ada berbagai cara berbeda yang memungkinkan kita untuk memiliki jumlah DNA yang tepat yang diekspresikan atau produk protein yang dihasilkan dari DNA.

Seringkali, perubahan tingkat ekspresi gen dapat luput dari perhatian. Namun kadang-kadang, bahkan perubahan yang sangat kecil dapat memiliki konsekuensi klinis yang sangat besar. Di situlah kami melihat modifikasi gen yang menghasilkan beberapa gangguan genetik yang akan kita lihat sepanjang kursus ini.

Jadi, saya sangat bersemangat untuk melanjutkan ke bagian selanjutnya dan membantu kami menjelajahi mutasi kromosom. Terima kasih banyak sudah mendengarkan.

Proteomik mengungkap komposisi protein dari organel

Kami memasukkan bagian ini dengan menekankan betapa pentingnya untuk mengisolasi organel untuk memepelajari komponen-komponennya. Beberapa tahun silam, sulit untuk mendata lengkap protein komponen tiap organel, dikarenakan kurangnya teknologi canggih. Namun dengan kemajuan terkini dalam bidang genomik dan spektroskopi massa, hal tersebut bisa terwujud.

Mengindentifikasi semua protein dalam suatu organel memerlukan 3 tahap.

Pertama, harus diperoleh organel dalam kemurnian yang tinggi.

Kedua, harus didapat urutan protein dalam organel. Hal ini biasanya dilakukan dengan memotong semua protein dengan protease seperti tripsin, yang akan memotong semua polipeptida pada residu lisin dan arginin.

Ketiga, harus dilakukan pengurutan genomik dari semua peptida yang ada.

Dengan cara-cara di atas, proteom dari banyak organel telah dapat ditentukan. Sebagai contoh, studi proteomik terkini pada mitokondria dari otak, jantung, ginjal, dan liver tikus mengungkap ada 591 protein mitokondria, dengan 163 diantaranya adalah baru terungkap (tak pernah diketahui berhubungan dengan mitokondria).

Beberapa protein yang ditemukan di mitokondria hanya berasal dari jenis sel tertentu. Selanjutnya, protein-protein yang baru diidentifikasi tersebut menjadi lahan empuk untuk dipelajari.

Lodish 8th edition, p.164

Tanya jawab: Pemetaan genom

  1. Why are maps required for the sequencing of genomes? If a map of a genome was unavailable, what would be the major difficulties in obtaining a genome sequence?

Answer

A genome map provides a guide for the sequencing experiments by showing the positions of genes and other distinctive features. If a map is unavailable then it is likely that errors will be made in assembling the genome sequence, especially in regions that contain repetitive DNA. Continue reading “Tanya jawab: Pemetaan genom”

Pemetaan genom

Pengurutan DNA (sequencing DNA) merupakan teknologi canggih, namun memiliki keterbatasan: tidak bisa mengurutkan lebih dari 750 bp dalam satu eksperimen. Ini artinya, ketika kita bekerja dengan DNA yang panjang perlu dilakukan:

  1. memecah molekul menjadi fragmen-fragmen
  2. menentukan urutan satu per-satu
  3. mencari tumpang tindihnya (overlap) dan membuat jadi rangkaian dinamakan master urutan (tentunya menggunakan komputer).

Metode shotgun biasa dilakukan untuk genom prokariot kecil, namun untuk genom yang lebih besar akan sulit karena komputernya pusing (bayangkan jika ada n fragmen, overlap-nya 2 n(kuadrat) – 2n). Masalah kedua, kalau ada bagian berulang, maka hasil akan error.

Oleh karena sulitnya menerapkan metode shotgun dengan keterbatasan di atas, maka pemetaan genom harus dibuat. Peta genom menyediakan panduan untuk eksperimen sekuensing dengan menunjukkan posisi gen dan ciri khas lainnya. Ketika peta genom tersedia, tahap sekuensing dapat dilanjutkan dengan dua cara:

  1. dengan metode whole-genome shotgun
  2. dengan metode clone contig

Ada dua jenis khas dari “maps” yang digunakan dalam bidang pemetaan genom:

  1. pemetaan genetik (genetic mapping), didasarkan pada penggunaan teknik genetik untuk mengkonstruksi peta yang menunjukkan posisi gen dan fitur urutan lainnya pada genom. Teknik genetik termasuk eksperimen cross-breeding, dan dalam kasus manusia yaitu pemeriksaan sejarah keluarga (silsilah) (pedigree analysis).
  2. pemetaan fisik (physical mapping), menggunakan teknik biologi molekular untuk memeriksa molekul DNA secara langsung dalam rangka untuk mengkonstruksi peta yang menunjukkan posisi urutan fitur, termasuk gen.

 

Genetic mapping (pemetaan genetik atau linkage maps atau pemetaan pautan)

Pertama, tentukan dulu markernya. Apa? Gen. Pada prokariot gen ini sangat membantu, misal marker ADE2, fenotipnya memerlukan adenin. Metode pengecekannya, S. cerevisiae bisa tumbuh hanya jika medium mengandung adenin.

Selain gen, apa ada lagi? Mengingat pada manusia jarak antar gen dipisahkan oleh pemisah yang sangat panjang. Juga tidak semua gen berada dalam bentuk alel yang dapat dibedakan dengan mudah. Jadi, diperlukan tipe marker yang lain. Apakah itu? Kita namakan DNA marker. Sama seperti gen marker, pada DNA marker juga harus punya dua alel supaya bisa berguna. Ada 3 fitur urutan DNA yang memenuhi kriteria ini:

  1. RFLP (dibaca Rif-lips)
  2. SSLP
  3. SNP (dibaca Snip)
RFLP (restriction fragment length polymorphisms)

RFLP adalah tipe pertama dari DNA marker yang dipelajari. Kita ingat bahwa enzim restriksi memotong DNA pada urutan tertentu. Spesifisitas urutan berarti perlakuan enzim restriksi pada molekul DNA semestinya selalu menghasilkan fragmen yang sama.

Namun ini tidak menjadi selalu jika DNA genomik adalah polimorfisme pada situs restriksi, berada pada dua alel dengan alel pertama sekuesnya benar namun alel kedua terjadi perubahan. Akibatnya pada urutan yang mengalami perubahan, tetap akan tersambung setelah pemberian enzim restriksi, menghasilkan apa yang dinamakan lenght polymorphism. Inilah prinsip RFLP, dan posisinya dalam peta genom dapat dikerjakan dengan mengikuti warisan alel Ada sekitar 100.000 RFLP pada genom mamalia.

Screen Shot 2016-04-01 at 11.38.41

Dua metode untuk scoring RFLP:

  • RFLP dapat di-score dengan hibridisasi Sourthern. DNA didigesti dengan enzim restriksi yang cocok lalu dipisahkan pada gel agarosa. Noda (smear) dari fragmen pada gel ditransfer ke membran nilon dan diselidiki menggunakan DNA probe dengan polimorfisme situs restriksi. Jika situs absen, maka hanya ada satu fragmen (lane 2); jika situs ada, maka akan ada dua fragmen (lane 3).
  • RFLP dapat di-type menggunakan PCR, dengan primer yang akan menempel pada sisi situs polimorfisme. Setelah PCR, produk dipotong dengan enzim restriksi yang sesuai lalu dianalisis menggunakan gel agarosa. Jika situs absen, maka alan ada satu pita (lane 2); jika situs ada maka akan ada 2 pita (lane 3).

Screen Shot 2016-04-01 at 11.38.51

SSLP (simple sequence length polymorphisms)

SSLP adalah susunan (array) urutan berulang dengan panjang bervariasi, alel berbeda memiliki perbedaan jumlah unit pengulangan. Tidak seperti RFLP, SSLP bisa multi-alel karena tiap SSLP bisa memiliki sejumlah variasi panjang yang berbeda. Ada dua bentuk SSLP yaitu minisatelit (atau variable number of tandem repeats/VNTR) dan mikrosatelit (atau simple tandem repeats/STR).

Mikrosatelit/STR lebih populer sebagai DNA marker karena dua alasan berikut:

  • mikrosatelit tidak terseber pada seluruh genom namum lebih sering ada di bagian telomer.
  • mikrosatelit panjangnya biasanya 10-30 kopi pengulangan atau kurang dari 6 bp, sehingga ketika analisis menggunakan PCR akan lebih cepat dan lebih akurat. Ada 500.000 mikrosatelit dengan unit pengulangan 6bp pada genom manusia.

Pemeriksaan menggunakan PCR lalu divisualisasikan pada gel agarosa. Metode lain yang lebih oke menggunakan elektroforesis kapiler (dengan sistem detektor fuloresens).

Screen Shot 2016-04-01 at 11.42.12

SNP (single nucleotide polymorphisms)

Pada genom pada beberapa individu terdapat perbedaan satu nukleotida, misal pada individu satu yaitu G, pada individu lain C. Ada banyak sekali SNP pada setiap genom, misal pada manusia terdapat 4 juta. SNP berasal dari mutasis titik.

Metode untuk typing yaitu analisis hibridisasi oligonukleotida. Berikutnya dikembangkan teknologi skrining berdasar prinsip metode tsb yaitu:

  1. teknologi DNA chip
  2. solution hybridization technique.

Metode typing lainnya: OLA (oligonucleotide ligation assay) dan ARMS (amplification refractory mutation system).

Kita telah merangkai set marker untuk konstruk peta genetik, selanjutnya kita akan membahas bagaimana tekniknya. Teknik yang digunakan adalah berdasar genetic linkage (bahasan ini susah, tidak saya bahas).

Prinsip keterkaitan genetik (genetic linkage) yaitu pengamatan bahwa beberapa gen akan diwariskan bersama jika mereka berada pada kromosom yang sama.

Pemetaan fisik (physical mapping)

Peta genetik memiliki resolusi yang relatif buruk dan cenderung tidak akurat, dan harus disempurnakan oleh pemetaan fisik jika peta tersebut akan digunakan dalam proyek pengurutan genom.

A physical map is generated by methods that directly locate the positions of specific sequence on a chromosomal DNA molecule.

The most important techniques:

  • restriction mapping
  • fluorescent in situ hybridization (FISH)
  • sequence tagged site (STS) mapping

The positions of restriction sites in a small DNA molecule can be determined by restriction mapping, but this is only of limited value with eukaryotic chromosomes.

Of greater utility is fluorescent in situ hybridization (FISH), in which a preparation of intact chromosomes, possibly ones that have been elongated by mechanical stretching, is probed with a fluorescently labeled marker. The position at which hybridization occurs is determined by examining the preparation by confocal microscopy.

The most detailed physical maps are obtained by sequence tagged site (STS) content mapping, which makes use of a mapping reagent, a collection of overlapping DNA fragments that span an entire chromosome or genome. The map position of a marker is determined by identifying which fragments in the collection contain copies of the marker. The mapping reagent can be a library of clones or a radiation hybrid panel.

The data resulting from STS analysis, from which the physical map is generated, can equally well be used to determine which clones contain overlapping DNA fragments, enabling a clone contig to be built up. This assembly of overlapping clones can be used as the base material for a lengthy, continuous DNA sequence, and the STS data can later be used to anchor this sequence precisely onto the physical map. If the STSs also include SSLPs that have been mapped by genetic linkage analysis then the DNA sequence, physical map, and genetic map can all be integrated.

Bacaan lebih lanjut

Genome, Brown

Wikipedia (info masih sangat minim di halaman ini), untuk yang bahasa inggris lumayan.

FISH technique (Wikipedia)

FISH nature

Telomer dan telomerase

Syarat penting untuk sel normal melakukan pertumbuhan adalah adanya stabilitas genetik. Namun, pada sel kanker, justru yang terjadi adalah instabilitas genetik, dan ini menjadi sifat yang paling jelas nampak pada kanker. Instabilitas genetik mungkin bisa menjadi jawaban mengapa pada kanker kok sering terjadi mutasi. Ya itu tadi, karena genetiknya tidak stabil maka pada pembelahan berikutnya menghasilkan sel-sel yang makin amburadul. Continue reading “Telomer dan telomerase”

Kerusakan untai ganda DNA

Kerusakan untai ganda DNA (double strand break, DSB) disebabkan pengaruh eksogen seperti radiasi ionisasi dan obat-obat kemoterapi, serta pengaruh endogen seperti ROS yang dihasilkan dari proses metabolisme oksidatif di dalam sel dan stress mekanik pada kromosom (Zhou et al., 1998).

Jenis kerusakan ini sangat berbahaya bagi sel karena dapat menyebabkan terjadinya penyusunan kembali genom (genome rearrangement). Namun, kerusakan ini juga diperlukan untuk menginisiasi rekombinasi antara kromosom-kromosom yang homolog selama meiosis (van Gent et al., 2001).

Pada sel manusia, perbaikan untai ganda DNA yang putus secara rekombinasi dapat terjadi secara homolog atau non-homolog (NHEJ, non-homologous end joining). Pada awalnya, diduga bahwa NHEJ merupakan cara perbaikan utama dari untai ganda DNA yang  putus.

Namun, kini diketahui ternyata cara perbaikan yang digunakan tergantung dari jenis jaringan, besar kerusakan DNA, fase siklus sel saat terjadi kerusakan, dan kebutuhan relatif akan ketepatan perbaikan. Kemungkinan juga ada kerjasama antara kedua cara perbaikan melalui rekombinasi tersebut (Richardson and Jasin, 2000).

Perbaikan secara rekombinsi homolog (HR)

Pada rekombinasi homolog, dibutuhkan homologi yang besar antara daerah untai ganda DNA yang putus dan kromatid sister atau sister chromatid atau kromosom yang homolog yang mengarahkan perbaikan.

Cara HR diduga dominan pada perbaikan untai ganda DNA pada jaringan germinal dan selama fase S dan G2 dari siklus sel. Cara HR merupakan cara perbaikan untai ganda DNA yang bersifat bebas kesalahan (error-free, ketepatan tinggi) karena yang dipakai sebagai cetakan pada sintesis DNA adalah untai DNA yang utuh dan tidak rusak (Bristow and Harrington, 2005).

Perbaikan secara NHEJ

Jalur ini merupakan jalur utama yang lain dalam memperbaiki DSB. Seperti halnya pada HR, jalur ini penting dalam respons terhadap bahan-bahan yang menyebabkan DSB, misalnya radiasi ionisasi, obat bleomisin, topoisomerase, berbagai jenis toksin dan obat antrasiklin. Enzim yang terlibat terdiri atas subunit katalitik dan subunit pengatur (heterodimer Ku70/Ku80 ).

Subunit katalitik merupakan serin/threonin kinase yang tergolong dalam famili PI3K. Heterodimer Ku70/Ku80 mempunyai afinitas yang tidak bergantung pada urutan untuk ujung-ujung untaian ganda, dan setelah berikatan dengan ujung DNA, heterodimer merekrut dan mengaktifkan subunit katalitik.

Protein-protein lain yang diperlukan untuk melengkapi NHEJ termasuk diantaranya protein artemis dan DNA-ligase IV.

NHEJ bersifat rawan salah (error-prone, ketepatan rendah) dan bekerja terutama pada sel somatik selama fase G1 siklus sel. Karena proses perbaikan tidak menggunakan cetakan komplementer, juga tidak membutuhkan homologi sehingga dapat terjadi fusi dari ujung dupleks DNA yang tumpul dan berakibat delesi atau insersi pasangan basa.

keterangan gambar klik di sini

Referensi

Bristow RG and Harrington L, 2005, Genomic stability and DNA repair. Tannock IF, Hill RP, Bristow RG, and Harrington L (eds). In The basic science of oncology, 4th ed., Singapore, Mc-Graw Hill

Farmer H, McCabe N, Lord CJ, Tutt AN, Johnson DA, Richardson TB, Santarosa M, Dillon KJ, Hickson I, Knights C, Martin NM, Jackson SP, Smith GC, Ashworth A. Targeting the DNA repair defect in BRCA mutant cells as a therapeutic strategy. Nature. 2005 Apr 14;434(7035):917-21.

Kresno SB, 2011, Ilmu Onkologi Dasar, BP FKUI, Jakarta, hal 109

Protein-protein pada replikasi DNA

Berikut protein-protein penting yang terlibat pada replikasi DNA:

  1. Helikase, berfungsi membuka DNA double heliks induk pada garpu replikasi
  2. Single strand DNA binding (ssDB), bergungsi berikatan dengan DNA dan menstabilkan DNA supaya tidak menyatu dan bisa digunakan sebagai template/cetakan
  3. Primase, berfungsi mensintesis RNA primer di ujung 5′ pada leading strand (untai maju) dan masing-masing fragmen Okazaki pada laging strand (untai lamban)
  4. DNA polimerase III,  mensintesis DNA baru mengunakan DNA induk sebagai template, dengan cara menambahkan nukleotida secara kovalen ke ujung 3′ dari untai DNA atau RNA primer yang telah ada
  5. DNA polimerase I, membuang nukleotida pada RNA primer dan menggantinya dengan nukleotida DNA
  6. DNA ligase, menggabungkan ujung 3′ dari DNA yang menggantikan primer ke bagian lain dari leading strand dan menggabungkan fragmen-fragmen Okazaki pada laging strand.
  7. Topoisomerase, mengurangi tegangan (pembukaan berlebihan) pada posisi depan garpu replikasi dengan cara pemotongan, pemuntiran, dan penggabungan kembali untai DNA
  8. Telomerase, mengkatalisis pemanjangan telomer pada sel-sel eukariot sehingga mengembalikan panjang awal dan mengkompensasi pemendekan DNA selama proses replikasi

Catatan penting:

– DNA lama ada penambahan gugus metil (metilasi) sehingga pada saat proffread (pengecekan) yang dicek adalah DNA yang baru saja.

 

Genetically modified organism pada pertanian

Genetically modified organism pada pertanian

Oleh: Sarmoko

Revolusi hijau telah membuat Indonesia berhasil mencapai swasembada beras tahun 1984. Namun dibalik kesuksesan itu menyisakan lahan petani kecil yang semakin sempit, sawah yang kritis, serta ketergantungan petani pada pupuk dan pestisida. Permasalahan dampak revolusi hijau belum selesai, namun seiring waktu muncul tahap baru dalam pertanian yaitutanaman transgenik atau Genetically Modified Organism (GMO). Continue reading “Genetically modified organism pada pertanian”