Tugas 4 Genetika IIDenny Fahrudin Mardiansyah (120342422502)

Soyadesita (120342422490)Offering G

Protooncogene dan Onkogen Seluler Ada dua eksperimen untuk mengidentifikasi onkogen retroviral dan kode protein dengan

sifat serupa, yaitu: (1) Mencari urutan DNA seluler yang akan di cross-hybrid dengan onkogen virus hewan. (2) Melihat langsung gen penyebab kanker dalam genom sel kanker dengan eksperimen transfeksi, yaitu eksperimen di mana DNA dari sel tumor diisolasi dan ditambahkan ke sel-sel kultur jaringan yang normal untuk melihat apakah sel tumor akan mengubah beberapa sel normal ke keadaan kanker.

Homologi dengan Onkogen VirusOnkogen src pertama kali diidentifikasi pada genom Rous Sarkoma Virus (RSV) yang

diisolasi dari ayam. Trancriptase balik digunakan untuk mengkonversi onkogen src RSV ke bentuk cDNA. Percobaan subsequent telah mendemonstrasikan bahwa genom DNA sel normal (bukan kanker) dari semua hewan tingkat tinggi berisi sequnces DNA yang berhibridisasi dengan semua retroviral yang homolog dengan onkogen retroviral (misalnya, ras).

Gen-gen seluler normal yang homologi dengan onkogen sekarang dikenal dengan protoocogenes. Dalam beberapa kasus, protooncogenes ini dapat bermutasi ke bentuk yang mampu merangsang kemampuan onkogenesis untuk mengubah sel ke kondisi neoplastic atau keadaan kangker yang disebut onkogen selular (disingkat c-onc., Misalnya, c-src, c-sis, c-myc) untuk membedakan mereka dari virus yang lain. Sekarang onkogen virus lebih tepatnya dikenal sebagai v-onc, misalnya, v-src, v-sis, dan v-myc.

Percobaan TransfeksiDeteksi sel onkogen melalui percobaan transfeksi yaitu berdasarkan kemampuan onkogen

untuk mengubah sel nonkanker (dicirikan oleh pembelahan sel yang terkontrol) yang ditumbuhkan dalam kultur menjadi keadaan kanker (dicirikan oleh pembelahan sel tidak terkontrol). Fenomena ini disebut transformasi sel atau transformasi sederhana.

Pertumbuhan sel normal (nontransformasi) dalam kultur akan berhenti ketika mereka kontak dengan sel tetangga (fenomenanya disebut contact inhibition), mereka akan membentuk sel monolayers pada permukaan keping kultur atau cawan petri tempat mereka tumbuh. Transformasi sel tidak menunjukan kontak inhibition. Mereka terus melakukan pembelahan meskipun kontak dengan tetangga dan akan membentuk tumpukan sel atau tumor pada permukaan cawan kultur.

Gambar sel normal dan sel yang menjadi tumor

Ketika DNA sel normal digunakan untuk percobaan transfeksi, dapat dideteksi tingkat transformasinya meskipun sangat rendah. Ketika DNA dari sel transformasi digunakan untuk kedua kalinya dalam percobaan transfeksi, frekuensi transformasi yang teramati lebih tinggi. Ketika isolasi onkogen selular dibandingkan dengan onkogen dari retrovirus, Banyak diantara mereka yang mirip dengan salah satu onkogen retroviral. Sebagai contoh onkogen c-H-ras diidentifikasi melalui percobaaan pada DNA manusia buta karsinoma ternyata homolog dengan onkogen v-H-ras pada virus sarcoma Harvey.

Seluler Onkogenesis Mengandung Intron dan Viral Holomognya merupakan Ekson Tunggal

Seluler onkogen dan protooncogenes memiliki beberapa ekson yang dipisahkan oleh intron, sedangkan onkogen viral adalah ekson tunggal tanpa intron. Misalnya, protooncogenes src seluler ayam berisi 11 intron yang memisahkan 12 urutan coding, sedangkan gen RSV v-src tidak terdapat intron.

Gen v-src dan c-src merupakan kedua kode untuk protein kinase yang memfosforilasi residu tirosin. Keduanya merupakan protein kinase yang memiliki ukuran yang sama dan memiliki struktur yang sangat mirip. Perbandingan urutan nukleotida gen ayam c-src dan gen v-src dari satu strain RSV menunjukkan bahwa dua gen menyandi protein yang sangat mirip. Protein c-src terdiri dari 533 asam amino, dan protein v-src terdiri dari 526 asam amino. Perbedaan utama antara kedua protein ini terjadi pada ujung COOH, di mana 12 asam amino yang terakhir dari protein v-src diganti dengan 19 asam amino yang sama sekali berbeda di ujung protein c-src.

Gambar. Struktur dari onkogen v-src dan protoonkogen c-src ayam.DNA berbentuk heteroduplek, satu untai membawa gen c-src (untai atas) dan untai

komplementer membawa gen v-src (untai bawah). Gen v-src hanya terdiri dari ekson. Gen c-src mengandung 12 ekson (diperlihatkan dengan warna biru) yang dipisahkan oleh 11 intron (ditampilkan dalam warna merah).

Terjaganya Keberadaan Protoonkogen selama EvolusiProtoonkogen dan hasilnya akan diekspresikan di sel yang normal ketika sel tersebut

tumbuh maupun membelah. Protoonkogen dijaga keberadaannya selama proses evolusi. Hal ini tampak misalnya pada gen c-src yang dapat ditemukan pada ayam, unggas lain, mammalia, manusia, ikan, bahkan pada lalat buah D. melanogaster. Selain itu, pada jenis protoonkogen lain juga ditemukan pada berbagai spesies yang berkerabat jauh seperti contoh tersebut.

Tidak hanya pada lalat buah saja, protoonkogen juga terdapat pada genom yeast S. cerevisiae yang memiliki protoonkogen homolog dengan ras berjumlah 2 buah. Hal ini

menunjukkan bahwa jenis protoonkogen yang berbeda-beda tersebut dijaga keberadaannya selama terjadinya proses evolusi.

Sekuens homolog protoonkogen pada spesies yang berbeda, apabila dibandingkan akan menunjukkan betapa terjaganya sekuens tersebut, dan seringkali berbeda kurang dari 15% dari seluruh jumlah pasangan nukleotidanya. Pada beberapa kasus juga terdapat tingkat keidentikan sebesar 75%. Meskipun begitu, protoonkogen yang homolog tersebut menghasilkan produk yang sama atau fungsinya sangat mirip (pada spesies yang berbeda yang mengandung gen ini).

Terjaganya keberadaan protoonkogen ini menimbulkan dugaan kuat bahwa gen ini mengekspresikan produk atau hasil yang sangat penting dan keberadaannya yang sangat terjaga selama seleksi alam ini tampaknya untuk menjaga fungsinya yang berhubungan dengan produk yang dihasilkannya.

Meskipun sampai saat ini masih belum diketahui fungsi dari protoonkogen secara jelas, namun kelihatannya protoonkogen ini secara langsung turut serta dalam pengendalian pembelahan sel.

Hasil Protoonkogen: Pengatur pada Pembelahan SelSifat dari protoonkogen ini adalah sebagai pengatur pembelahan sel, namun apabila

dikelompokkan berdasarkan fungsi-fungsinya maka akan didapatkan empat kelompok, yaitu kelompok yang mengkode faktor pertumbuhan ataupun reseptornya (c-sis, c-fms, dan c-erbB), protein pengikat GTP (c-H-ras, c-K-ras, dan c-N-ras), protein kinase (c-abl, c-fgr, c-ros, c-yes, c-mil, c-mos, dan c-raf), dan pengatur transkripsi (c-fos, c-jun, c-erbA, dan c-ets).

Salah satu contohnya adalah reseptor faktor pertumbuhan yang mempunyai protein spesifik, tyrosin intraselular. Meskipun masih belum diketahui betul fungsi dari struktur tersebut, namun struktur tersebut tampak cukup jelas turut serta dalam pengiriman sinyal dari permukaan sel menuju nucleus. Ikatan factor pertumbuhan terletak di bagian ekstraselular, dan diduga mentransmisikan sinyal melalui transmisi allosteric menuju tempat tyrosin kinase intraselular.

Pada kasus lain, c-src dan produk protoonkogennya juga mempunyai aktivitas protein spesifik tyrosin kinase intraselular. Namun, protein kinase ini bukan merupakan protein transmembran, melainkan hanya berhubungan dengan permukaan plasma membrane. Diduga, protein ini juga turut serta dalam transduksi sinyal.

pjun dan pfos sebagai Aktivator pada Transkripsi GenProduk dari dua protoonkogen, c-jun dan c-fos, merupakan protein identik yang

merupakan penyusun dari kompleks nuclear yang mengaktifkan proses transkripsi pada gen yang spesifik. Produk dari c-jun disebut factor transkripsi AP-1 yang juga disebut pjun. Produk ini diperlukan untuk proses transkripsi yang diinduksi oleh senyawa penyebab tumor tertentu. Produk tersebut berikatan secara spesifik kepada elemen pembangkit pada genom 40 simian virus dan pada manusia pada gen metallothionein II2A.

Tempat berikatan DNA untuk pjun mempunyai sekuens inti secara umum adalah TGACTCA. Produk dari protoonkogen cjun dan cfos telah terlihat membentuk kompleks yang erat, yang berfungsi untuk trans-aktivator transkripsi pada bagian promoter maupun pembangkit yang membawa sekuens inti TGACTCA.

DAFTAR RUJUKANGardner, E. J, dkk. 2000. Principle of Genetics. New York: Chichester-Brisbane-Toronto-

Singapore: John Wiley and Sons Inc.

Pertanyaan dan Jawaban1. Bagaimana struktur gen seluler protoonkogen (c-src) dan viral onkogen (v-src) pada

ayam dilihat dari ekson dan intronnya? Dan bagaimana perbandingan asam amino penyusunnya?Jawaban:Seluler protooncogenes (c-src) memiliki beberapa ekson yang dipisahkan oleh intron, tepatnya yaitu 11 intron yang memisahkan 12 urutan coding; sedangkan viral onkogen (v-src) merupakan ekson tunggal tanpa intron. Keduanya merupakan protein kinase yang memiliki ukuran yang sama dan memiliki struktur yang sangat mirip. Perbandingan urutan nukleotida gen ayam c-src dan gen v-src dari satu strain RSV menunjukkan bahwa dua gen menyandi protein yang sangat mirip. Protein c-src terdiri dari 533 asam amino, dan protein v-src terdiri dari 526 asam amino. Perbedaan utama antara kedua protein ini terjadi pada ujung COOH, di mana 12 asam amino yang terakhir dari protein v-src diganti dengan 19 asam amino yang sama sekali berbeda di ujung protein c-src.

2. Mengapa protoonkogen disebut dalam kondisi terjaga selama proses evolusi?Jawaban:Protoonkogen dimiliki oleh hewan tingkat tinggi (manusia), bahkan sampai eukariot tingkat rendah (Saccharomyces cerevisiae). Protonkogen c-ras misalnya, antara manusia dan S.cerevisiae memiliki protoonkogen homolog sebanyak 2 sekuens. Protoonkogen tersebut selain homolog, juga menghasilkan produk yang sama atau bahkan fungsinya sangat mirip meskipun pengamatan dilakukan pada spesies-spesies yang berbeda jauh.Hal inilah yang mendasari pemikiran bahwa meskipun makhluk hidup sudah banyak berevolusi dan kehidupannya jauh lebih maju, namun keberadaan protoonkogen masih tetap ada, terjaga dalam genom makhluk hidup.