RESUME

Kelompok 7 / Offering C

Herlizza Basyarotun Amaliyah (130341614782)

Karima Zakiyulfani (130341614843)

BAB 7

REKOMBINASI: PENGERTIAN, HUBUNGAN DENGAN MUTASI, PERAN TERHADAP PROSES EVOLUSI SERTA KEJADIANNYA

- T.H Morgan merupakan orang pertama yang menghubungkan pautan dan pemisahan kromosom-kromosom homolog maupun kejadian pindah silang antara kromosom-kromosom homolog selama meiosis.

- Pada tahun 1911 ia mengajukan interpretasinya tentang pautan berdasarkan percobaan persilangan pada Melanogaster. Hipotesisnya adalah selama meiosis berlangsung pertukaran fisik antara kromosom-kromosom yang berakibat terjadinya rekombinasi genetik yang pada saat ini sudah diakui secara umum.

- Pada tahun 1931, bukti fisik pertama tentang hubungan antara rekombinasi genetik dan pertukaran kromosom ditemukan atas dasar hasil percobaan H.B. Creighton dan B.Mc. Clintock pada jagung, serta hasil C.Stern pada D.melanogaster.

- Semua molekul DNA merupakan DNA rekombinan. Rekombinasi bukanlah suatu kebetulan tetapi sebaliknya merupaka suatu proses seluler esensial, yang dikatalisasi oleh enzim-enzim yang dikode oleh sel sendiri.

A. Pengertian Rekombinasi dan Hubungannya dengan Mutasi - Menurut Ayala, dkk (1984), rekombinasi diartikan sebagai peristiwa

pembentukan suatu asosiasi baru dari molekul-molekul DNA atau kromosom. Sedangkan menurut Klug dan Cummings (1994), rekombinasi adalah proses yang berakibat terbentuknya kombinasi-kombinasi gen yang baru pada kromosom.

- Rekombinasi dan mutasi sama-sama menimbulkan perubahan materi genetik, beberapa peristiwa rekombinasi juga menimbulkan perubahan fenotip yang merupakan dampak mutasi.

B. Peran Rekombinasi terhadap Proses Evolusi- Di dalam proses evolusi, rekombinasi merupakan salah satu sumber variasi

genetik. Peran rekombinasi yang lain adalah memungkinkan sel memperbaiki urut-urutan nukleotida yang hilang misalnya akibat radiasi atau senyawa kimia dengan cara mengganti bagian yang rusak dengan sepenggal DNA yang berasal dari kromosom homolognya.

- Rekombinasi tertentu juga ikut mengatur ekspresi gen. Salah satu model kejadian rekombinasi yang umum dikenal adalah model Holliday, yang berlaku bagi makhluk hidup prokariotik, eukariotik bahkan fag. Pada E. coli ditemukan Holliday intermediate sebagai hasil duatu proses in vivo.

C. Pembentukan Struktur Holliday pada makhluk hidup eukariotik- Model holliday mempertimbangkan kejadian terputusnya satu unting yang

berlanjut dengan berlangsungnya pertukaran resiprok unting-unting tunggal yang mengakibatkan terbentuknya DNA heteroduplex yang simetris pada kedua pihak yang terlibat pada proses pertukaran.

- Pada model Meselson-Radding, rekombinasi diawali hanya oleh satu pemutusan unting pada salah satu pihak dalam suatu pertukaran. Sintesis DNA dalam rangka perbaikan itu mengganti suatu unting tunggal yang menginvasi helix yang lain. Sintesis perbaikan bersama pada helix donor serta degradasi unting DNA pada helix resipien menyebabkan terbentuknya suatu struktur Holliday.

BAB 8REKOMBINASI PADA MAKHLUK HIDUP EUKARIOTIK

A. Pindah silang pada meiosis makhluk hidup eukariotikPeristiwa pindah silang diketahui terjadi selama sinapsis dari kromosom-

kromosom homolog pada zygoten dan pachiten dari profase I meiosis. Pindah silang dapat mencangkup dua kromatid dari satu kromosom (sesaudara) tetapi jarang terdeteksi, untuk pindah silang pada kromatud bukan sesaudara maka lebih mudah terdeteksi. Pada individu jantan dalam banyak jenis Diptera tidak pernah terjadi pindah silang.

- Pindah silang pada makhluk hidup eukariotik berlangsung selama tahap tetrad pasca replikasi

Pindah silang lebih sering terjadi setelah duplikasi kromosom dapat diketahui dari N. crassa dimana memiki sifat tertentu:1. Meiosis berlangsung setelah fusi kedua inti (n) dari dua tipe kelamin2. Ascospora (n) hasil meiosis tersusun linier dalam ascus3. Ascospora (n) tumbuh menghasilkan miselia multiseluler yang seluruh selnya

haploid4. Dapat tumbuh pada medium sederhana5. Berbiak secara kawin dan tak kawin- Apabila peristiwa pindah silang terjadi sebelum replikasi atau duplikasi,

semua hasil (ascospora) dari suatu meiosis pasti memperlihatkan ciri tipe rekombinan.

- Jika peristiwa pindah silang terjadi setelah replikasi (pada tahap tetrad) maka hanya dua dari empat hasil suatu meiosis yang memperlihatkan tipe rekombinan.

B. Pemetaan kromosom- Pertukaran bagian-bagian antara kromosom-kromosom homolog, memang

menyebabkan perubahan posisi faktor (gen) tertentu dari suatu kromosom ke pasangan homolognya. Keadaan semacam ini berakibat munculnya tipe turunan yang bukan tipe parental.

- Tipe turunan yang bukan seperti tipe parental ini disebut tipe rekombinan. Pada peta kromosom, sarana persilangan minimal adalah dihibridasi dengan kedua faktor gen terletak pada kromosom yang sama. Satuan jarak yang digunakan untuk memperlihatkan posisi faktor suatu gen dengan yang lain pada kromosom disebut sebagai unit peta (map unit).

- Peta kromosom yang dibuat pertama kali oleh A.H. Shurtevant adalah peta kromosom kelamin X Drosophila melanogaster yang memperlihatkan posisi relatif dari faktor-faktor (gen) y (yellow), w (white), v (vermillion), m dan r.

- Frekuensi tipe-tipe rekombinan sebesar 6,25% adalah sangat jauh dari frekuensi sebesar 50% , suatu batas besar frekuensi tipe=tipe rekombinan yang menjamin berlangsungnya proses pilihan bebas, andaikata faktor-faktor (gen) itu terletak pada kromosom berbeda (tidak terpaut).

- Cara penghitungan frekuensi rekombinan faktor-faktor yang terpaut kelamin sama dengan cara sebelumnya (untuk yang terpaut autosom). Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa peristiwa pindah silang hanya berlangsung selam meiosis pada individu betina.

- Rekombinan adalah jarak relative antara dua faktor (gen) pada suatu kromosom. Dalam arti bahwa posisi salah satu faktornsecar arbiter dipandang sebagai posisi awal atau 0,0. Persilangan yang digunakan adalah minimal yang secara khusus memperhatikan dua tanda beda (faktor/gen) pada suatu kromosom dan kedua faktor (gen) terletak pada kromosom yang sama.

1. Pemetaan kromosom yang memanfaatkan saran persilangan trihibridasi- Dari data persilangan testcross terlihat delapan kombinasi seolah-olah ketiga

faktor terletak pada kromosom yang berlainan. Dari tipe rekombinan yang muncul menunjukkan bahwa terjadi pindah silang pada individu betina selama meiosis.

- Model pemetaan kromosom yang diperkenalkan oleh A.H Sturtevant terbukti telah menjadi dasar atau acuan seluruh upaya pemetaan genetik.

2. Interferensi Genetik

- Nilai interferensi tergantung pada letak gen selama peristiwa pindah silang.

Rumus Nilai interferensi

I = 1 - c

Keterangan :

I = interferensi

c = koefisien koefsien (hasil bagi/rasio antara frekuensi rekombinasi ganda yang terjadi dan diharapkan).

-

2. Pemetaan gen pada Neurospora crassa, Khamir dan Chlamydomonas reinhardii

Neurospora crassa, Khamir dan Chlamydomonas reinhardii memiliki siklus hidup haploid (gametofit) dan diploid (sporofit). Pemetaan gen atas dasar frekuensi pindah silang dapat diterapkan pada makhluk hidup diploid maupun haploid, tetapi pada haploid pemetaan lebih sederhana.

3. Rekombinasi somatic

Antibodi dalam tubuh sangat berbeda-beda dan setiap molekul antibodi memiliki satu macam rantai L dan satu macam rantai H, sehingga diproduksi rantai H atau rantai L yang berbeda. Cara terbentuknya keanekaragaman rantai L dan H adalah melalui rekombinasi somatik. Pada rekombinasi genetik terjadi penataan kembali molekul DNA yang meliputi penyambungan berbagai segmen gen membentuk gen, yang kemudian ditranskripsikan menghasilkan suatu rantai Ig. Proses rekombinasi genetik berlangsung selama perkembangan sel.

4. Rekombinasi somatik gen pengkode polipeptida rantai L (daerah V)

- Rekombinasi somatik yang menghasilkan gen pengkode polipeptida K rantai L. Pada germ line mencit terdapat tiga segmen gen yang mengkode polipeptida K rantai L dan tiap segmen memiliki panjang yang berbeda. Pada sel induk B atau sel pra B, segmen L-VK, JK serta CK tersebar pada kromosom.

- Keanekaragaman polipeptida K rantai L terjadi karena penggabungan segmen-segmen gen Vk dan Jk yang tidak tepat.

5. Rekombinasi somatik gen pengkode polipeptida rantai H (daerah V)

Gen pengkode polipeptida rantai H pada mencit dibentuk dari segmen VH, JH

dan CH. Keragaman tambahan disebabkan oleh segmen gen lain disebut dengan D (Diversity). Segmen gen lain terletak antara segmen gen VH dan JH.

Keragaman polipeptida antibodi juga disebabkan karena penggabungan segmen gen yang tidak tepat.

6. Rekombinasi Mitosis

Pindah silang dapat terjadi saat meiosis pada beberapa organisme. Hal ini pertama kali ditemukan oleh C. Stem pada 1936 saat melakukan persilangan menggunakan strain Drosophila. Setelah kromosom mengalami replikasi, sebelum metafase dua kromatid yang berasal dari kromosom induk jantan maupun induk betina berkumpul membentuk suatu tetrad yang analog dengan bentukan tetrad meiosis, dan pada tahap itu pindah silang dapat terjadi. Pindah silang diantara gen terpatut yang terjadi pada tahap diploid (hasil fusi haploid) sehingga membentuk sel rekombinan.

7. Rekombinasi pada Organel

Rekombinasi juga melibatkan gen sitoplasmik pada organel seperti mitokondria. Indikasi rekombinasi pada gen sitoplasmik terjadi pada Chlamydomonas.

BAB 9

ENZIM-ENZIM PADA PROSES REKOMBINASI

A. Enzim-Enzim yang Dikode Gen recA, recB dan recC

- Protein recA merupakan suatu enzim yang berperan pada rekombinasi umum (lazim) maupun pada perbaikan DNA. Gen recA berperan saat rekombinasi E. coli, protein tersebut memicu pembentukan struktur holliday. Fungsi gen recB dan recC adalah mengkode dua subunit nuklease yang berperan sebagai resolvase yang memotong jembatan silang pada struktur holliday untuk menyempurnakan proses rekombinasi.

- Gen recB dan recC baru bekerja setelah protein recA bekerja. Tanpa enzim recB dan recC maka hasil rekombinasi berkurang hingga ratusan kali. Kompleks enzim recBC memiliki aktifitas membuka DNA maupun aktifitas nuklease. Enzim recBC mendorong terjadinya rekombinasi pada DNA yang mengandung suatu tapak yang disebut Chi.

- Beberapa gen yang produknya dibutuhkan untuk terjadinya rekombinasi yang efisien. Enzim yang berperan pada proses rekombinasi homolog adalah enzim nuklease yang memotong sambungan holiday sehingga memisahkan molekul DNA rekombinan. Protein SSD pada sintesis DNA membantu fungsi recA. Enzim polimerase DNA mengisi bagian yang hilang akibat DNA rekombinan tepotong dan DNA ligase menutup celah yang tertinggal setelah enzim polymerase DNA bekerja.

B. Enzim pada Insersi ke dalam Genom E. coli yang Terjadi Melalui Rekombinasi

- Fag mengkode enzim integrase yang berperan pada insersi DNA fag ke dalam genom E.coli. insersi terjadi melalui rekombinasi pada tapak spesifik di kedua genom DNA dan hasil insersi berupa satu molekul sirkuler baru yang lebih besar. Insersi ini juga membutuhkan protein IHF (Integation Host Factor).

- Tempat berlangsungnya rekombinasi adalah attP (pada genm fag ) dan attB (pada genm E. cli). Enzim integrase juga berperan pada penggabungan yang menyebabkan terbentuknya dua molekul DNA yang terpisah-pisah.

- Enzim integrase berperan pula sebagai enzim topoisomease. Enzim integrase memutus dengan posisi menyamping (tidap berhadapan), Pemutusan terjadi

pada tapak attP dan attB. Jika urut-urutan inti pada tapak attP maupun attB mengalami sedikit perubahan, laju rekombinasi bekurang, tetapi jika perubahan terjadi pada tapak attP dan attB maka rekombinasi aka berlangsung secara efisien.

- Profag diinduksi untuk tumbuh, sehingga terjadi eksisi DNA, eksisi dimulai dengan cara mengekspesikan eksionase. Protein enzim memungkinkan enzim integrase mengkataliasasi rekombinasi yang melibatkan tapak pelekatan hibrid dari profag.

QUESTIONS AND ANSWERS

1. Apakah yang dimaksud dengan tipe turunan rekombinan? dan apakah yang menyebabkan munculnya tipe turunan rekombinan?

Jawab: tipe turunan rekombinan adalah tipe turunan yang bukan tipe parental. Hal ini disebabkan oleh pertukaran bagian-bagian antara kromosom-kromosom homolog, yang menyebabkan perubahan posisi faktor (gen) tertentu dari suatu kromosom ke pasangan homolognya. Keadaan semacam ini berakibat munculnya tipe turunan yang bukan tipe parental.

2. Bagaimana hubungan nilai interferensi genetik dengan probabilitas suatu peristiwa rekombinasi?

Jawaban : apabila letak gen saling berjauhan atau terpisah oleh sentromer, maka nilai interferensinya adalah 0, bila kedua gen saling berdekatan satu sama lain maka nilai interferensi 1 atau lebih. Rentang nilai interferensi adalah 0-1. Interferensi yang mempunyai nilai 0-1 disebut interferensi positif yang menunjukkan bahwa pindah silang pertama mempengaruhi pindah silang kedua yang berlangsung didekatnya. Nilai koefisien lebih dari 1 membuktikan bahwa pindah silang pertama meningkatkan peluang pindah silang tambahan di dekatnya. Keadaan ini disebut dengan interferensi negatif.