Bab Vi Genetika Bakteri

BAB 6 GENETIKA BAKTERI

A. GENOM BAKTERI

Ada dua fenomena biologi pada konsep hereditas, yaitu: 1). Hereditas yang bersifat stabil : dimana generasi berikut yang terbentuk dari pembelahan satu sel mempunyai sifat yang identik dengan induknya 2). Variasi genetik yang mengakibatkan adanya perbedaan sifat dari sel induknya akibat peristiwa genetik tertentu, misal: mutasi. 1. Unit herediter bakteri  genom bakteri) Kromosom

!ebanyakan gen prokariota terdapat pada kromosom, yang terletak dalam suatu bagian pusat sitoplasma, yang dinamakan daerah nuklear atau nukleoid untuk membedakannya dari membran"pengikat nukleus pada sel eukariotik. . #en bakteri terdapat dalam molekul $%A tunggal haploid). &erbentuk sirkuler, pan'angnya ( 1mm, beratnya 2"* dari berat kering satu sel, disusun sekitar + 'uta kpb $%A, makromolekul yang sangat banyak ini dikemas agar tidak berubah dalam bentuk superkoil ( -"1- superkoil domain) umlah nukleoid dalam sel bakteri dapat lebih dari satu, tergantung ke/epatan pertumbuhan dan ukuran sel. %ukleoid berisi gen yang penting untuk pertumbuhan bakteri.

Plasmid

0lasmid merupakan materi genetik di luar kromosom ekstra kromosomal). ersebar luas dalam populasi bakteri.erdiri dari beberapa  1-- kpb, beratnya ( 1" * dari kromosom bakteri. &erada bebas dalam sitoplas ma bakteri. !adang"kadang dapat bersatu dengan kromosom bakteri. $apat berpindah dan dipindahkan dari satu spesies ke spesies lain.umlahnya dapat men/apai - atau dapat bertambah karena mutasi.

Macam-macam Plasmid dan peranannya: Pili F dan I. $ua ma/am pili yang disebut, pili 3 dan 4, diketahui terlibat dalam transfer

plasmid dari sel ke sel. $ua kelompok faga 5%A diketahui menginfeksi sel yang membawa plasmid yang dapat dipindahkan. 3aga ini dapat digunakan untuk melihat adanya pili 3 dan 4 pada sel. $ua ma/am pili ini dapat 'uga dibedakan se/ara imunologi. 0ili 3 dilibatkan dalam transfer faktor 3 dan beberapa plasmid resisten"antibiotik. 0ili 3 'uga terdapat pada sel Hfr. 0ili 4 dilibatkan dalam transfer plasmid resisten"antibiotik, plasmid yang menentukan"/oli/in, dan lainnya.

#ambar 6.1 $%A kromosom sirkuler bakteri E. coli sedang mengalami replikasi sumber: Randall K. Holmes & Michael G. Jobling,2001)

Fa!or R . 3aktor 5 pertama kali ditemukan di epang pada strain bakteri enterik yang

mengalami resistensi terhadap se'umlah antibiotik multipel resisten). 7un/ulnya resistensi bakteri terhadap beberapa antibiotik, sangat berarti dalam dunia kedokteran, dan dihubungkan dengan meningkatnya penggunaan antibiotik untuk pengobatan penyakit infeksi. 8e'umlah perbedaan gen"gen resisten"antibiotik dapat dibawa oleh faktor 5. 0lasmid 51-- disusun oleh 9- kpb yang membawa gen resisten untuk sulfonamid, streptomisinspektinomisin, asam fusidat, kloramfenikol, tetrasiklin dan pembawa gen resisten terhadap merkuri. 51-- dapat berpindah diantara bakteri enterik dari genus

Escherichia, Klebsiella, Protes, !almonella, dan !higella, tetapi tidak akan

berpindah ke bakteri nonenterik Psedomonas. uga sudah diketahui faktor 5 dengan gen resisten terhadap kanamisin, penisilin, tetrasikliin, dan neomisin. &eberapa elemen resisten obat pada faktor 5 merupakan elemen yang dapat bergerak, dan dapat digunakan dalam mutagenesis transposon.

#ambar 6.2. 0eta #enetik sirkuler kromosom bakteri E. coli . ;etak gen terwakili pada lingkaran terdalam. arak antar gen diukur dalam menit, yaitu waktu yang diperlukan untuk transfer gen selama kon'ugasi sumber: Randall K. Holmes & Michael G. Jobling,2001)

#en"gen untuk sifat yang tidak berhubungan dengan resistensi antibiotik 'uga dibawa oleh faktor 5. kiri) dan 3" kanan) selama proses kon'ugasi seksual sumber: &ro/k ? 7adigan,1991)

". Elemen Gene!i Ber#era $Transposa%le&

!onsep bahwa kromosom merupakan struktur diamstatis, diturunkan tidak berubah dari generasi ke generasi, sudah ditinggalkan dan diganti dengan suatu

pandangan yang lebih dinamis. &erdasarkan analisis genetik terhadap organisasi kromosom diungkapkan bahwa penyusunan kembali $%A dapat membawa elemen genetik yang bergerak. @lemen genetik ini dikelompokkan berdasarkan kemampuannya untuk menyisip sebagai segmen $%A baru pada lokasi genom se/ara a/ak. !emampuan elemen ini untuk mengubah urutan , ditemukan sebagai sebagai sifat alami pada kromosom prokariot, plasmid dan genom bakteriofaga. $ua kelompok besar elemen yang berkemampuan mengubah urutan $%A 0ertama : 4nsertion seBuen/es 48) adalah elemen urutan sisipan yang merupakan unsur genetik yang mampu menyisip ke tempat baru pada replikon yang sama maupun berbeda. 48 tidak dapat mereplikasi dirinya sendiri. Urutan dari kelompok 48 sederhana biasanya hanya mengandung gen tunggal yang mengkode satu en=im, transposase, yang penting untuk transposisi elemen 48. Urutan 48 yang besar mempunyai persamaan struktur dan berisi kira"kira 1--- pasangan basa dupleC $%A. &erbagai perbedaan 48 ditemukan pada genom bakteri dan plasmid, beberapa mungkin ditemukan sebagai /etakan multipel dalam replikon tunggal. !edua : ransposon adalah unsur genetik yang mengandung beberapa kpb $%A, termasuk nformasi yang diperlukan untuk migrasi dari satu lokus genetik ke lokus genetik lain, terutama untuk fungsi khusus misalnya resistensi terhadap antibiotik. ;ingkaran $%A kromosom dan plasmid) , berisi infomasi genetik yang diperlukan untuk replikasi dirinya sendiri yang disebut replikon.5eplikon pada prokariota diyakini berhubungan dengan selaput sel dan pemisahan kromosom anak, serta plasmid diduga berkaitan dengan perpan'angan dan pembuatan sekat pada selaput sel. ransposon tidak berisi informasi genetik yang diperlukan untuk replikasi dirinya sendiri. 8eleksi transposon bergantung pada replikasinya sebagai bagian dari suatu replikon. Untuk mendeteksi transposon atau mengutak"atiknya se/ara genetik dilakukan seleksi terhadap informasi genetik khusus biasanya resistensi terhadap suatu antibiotika) yang dibawanya.

B. PERT'KARAN MATERI GENETIK PA(A BAKTERI

$ewasa ini mu/ul keanekaragaman dan Dariasi genetik pada bakteri disebabkan

oleh proses rekombinasi gen antara 'enis bakteri yang satu dengan bakteri lain. 5ekombinasi atau pertukaran gen ini melalui berbagai /ara yaitu:

1. ransfer #en 7ateri genetik dan plasmid

dapat berpindah atau dipindahkan

melalui berbagai

mekanisme sebagai berikut: a. ransduksi $%A dari plasmid masuk ke dalam genom bakteriofaga. Eleh bakteriofaga plasmid ditransfer ke populasi bakteri lain. ransduksi biasa ter'adi pada bakteri #ram positif seperti !ta#hlococcs, tapi diketahui pula ter'adi pada !almonella

b. ransformasi dalam 3ragmen $%A bebas dapat melewati dinding sel dan kemudian bersatu genom sel tersebut sehingga mengubah genotipnya. Hal ini biasanya diker'akan di

laboratorium dalam penelitian rekayasa genetika, tapi dapat pula ter'adi se/ara spontan meskipun dalam frekuensi yang ke/il. /. !onyugasi ransfer unilateral materi genetik antara bakteri se'enis maupun dengan 'enis lain dapat ter'adi melalui proses konyugasi matingF G kawin) . Hal ini dimungkinkan karena adanya faktor 3 yang menentukan adanya pili seks pada Dirus bakterial tertentu. !uman yang mempunyai pili seks disebut kuman 3>, dan melalui pilinya materi genetik dari sel donor 3>) termasuk plasmid $%A"nya dapat berpindah ke dalam sel resipien. adi gen" gen tertentu yang membawa sifat resistensi pada obat dapat berpindah dari populasi kuman yang resisten ke dalam kuman yang sensitif. $engan /ara inilah sebagian besar dari sifat resisten obat tersebar dalam populasi kuman dan menimbulkan apa yang disebut multi drug resistan/e.

Gam%ar 6.) Meanisme per!* aran ma!eri #en!i pada %a!er i+ A) ransformasi, fragmen $%A lepas dari bakteri donor yang diterima oleh bakteri penerima &) ransduksi perpindahan materi genetik melalui bakteriofage Dirus). ) !onyugasi perpindahan materi genetik dengan kontak langsung melalui hubungan sitoplasma sumber: Randall K.

Holmes & Michael G. Jobling,2001)

d. ransposisi ransposisi adalah pemindahan rantai $%A pendek hanya beberapa urutan sa'a) antara satu plasmid ke plasmid lain, atau dari kromosom ke plasmid dalam sel tersebut.

,. M'TAI

7utasi mengarah pada suatu perubahan senyawa kimia pada $%A. 7utan merupakan indiDidu yang mengalami perubahan pada satu atau lebih basa $%Anya: perubahan ini dapat diwariskan dan

irreDersibel ke/uali ter'adi mutasi"balik ke urutan

awal). !erusakan gen tersebut dapat disebabkan oleh: 1). 0erubahan pada proses transkripsi

2). 0erubahan pada urutan asam amino dari protein yang merupakan produk gen 7utasi melibatkan se'umlah gen pada $%A bakteri: beberapa mutasi tidak pernah dideteksi karena tergantung pada mutasi mempengaruhi suatu fungsi yang dapat dikenali /ontoh, penyebab resistensi antibiotik). $an yang lain dapat mematikan sehingga tidak terdeteksi. 7utasi dikelompokkan berdasarkan : . '*ran M*!asi !i!i. suatu perubahan pada sebagian ke/il segmen $%AI biasanya yang ter'adi

pada suatu nukleotida tunggal atau pasangan nukleotida 1). 8amesense silent) mutasi: perubahan pada suatu kodon biasanya pada posisi ke tiga) yang gagal untuk memindahkan asam amino spesifik dari tempat yang tidak mengalami mutasi 2). %onsense mutasi : suatu pemendekan produk protein , pada signal rantai"terminasi ). 7issense mutasi: suatu perubahan urutan asam amino dengan asam amino yang mengalami salah /etak ditempatkan pada rantai polipeptida +). 3rameshift mutasi: suatu pergeseran reading frame, menghasilkan se'umlah kodon missense dan nonsense melalui sisa /istron /Gross M*!asi0 : perpindahan yang melibatkan lebih dari satu pasangan nukleotida, dapat

memasukkan gen, kromosom, atau rangkaian kromosom pada eukariota)

". K*ali!as

8truktural mutasi: perubahan pada nukleotida yang mengandung gen 1). 8ubstitusi mutasi: penggantian satu nukleotida untuk yang lainnya, dapat dibedakan men'adi, ransisi: pertukaran dalam satu purindengan satu pirimidin atau sebaliknya /ontoh, # men'adi A)I ransDersi: perubahan pada purinpirimidin /ontoh, # men'adi #). 2). $elesi mutan: kehilangan beberapa bagian suatu gen. ). 4nsersi mutan: penambahan satu atau lebih ekstra nukleotida terhadap suatu gen. F5earragement 7utasiF merupakan perubahan lokasi su atu gen dalam genom, sering diikuti oleh efek posisi.

1). $alam suat gen: dua mutasi dalam gen yang sama fungsinya dapat menghasilkan efek yang berbeda, tergantung pada ter'adinya apakah pada posisi /is atau trans 2). 8e'umlah gen tiap kromosom: efek fenotip berbeda dapat dihasilkan 'ika se'umlah gen yang mengalami replikasi noneBuiDalen pada kromosom homolog eukariota) ). 0ergerakan lokus gen dapat menghasilkan fenotip baru, khususnya ketika gen dipindahkan dekat heterokromatin eukariot)

1. Asal

7utasi spontan awalnya tidak diketahui, sering disebut ba/kgrooun mutationF. !ontrol genetik mutabilitas beberapa gen yang diketahui dapat disebabkan oleh mutator genF lain. 7utasi spontan dapat dibedakan men'adi 1 )mutasi spesifik yang pengaruhnya terbatas pada satu lokus dan 2)mutasi nonspesifik se/ara simultan mempengaruhi pada beberapa lokus. 7utasi terinduksi dipengaruhi oleh keadaan lingkungan yang tidak normal, misalnya: radiasi pengion perubahan Dalensi senyawa kimia melalui penembahan elektron yang dihasilkan oleh proton, neutron, atau oleh sinar J. 5adiasi nonpengion penambahan tingkat energi atom eksitasi), yang membuatnya kurang stabil /ontoh, radiasi UV, panas), radiasi UV sering menghasilkan dimer timin, /ontoh, ikatan timin di antara dua rantai yang sama. 7utagen senyawa kimia senyawa kimia yang meningkatkan mutabilitas gen) dapat dibedakan men'adi: 8alah /etak mutan meningkat selama replikasi $%A /ontoh, mutagen analog basa dengan sifat kimia yang sama dengan basa asam nukleat dapat masuk karena kesalahan, akridin penyebab penambahan mutasi tunggal atau delesi kemungkinan karena interkalasi di antara dua urutan basa)K.I 0erubahan gen lansung Ldihasilkan pada $%A nonrep li/atingF /ontoh, asam nitrat oleh deaminasi se/ara langsung merubah adenin men'adi hipoksantin dan sitosin men'adi urasil)K

(. GENOTIP (AN FENOTIP BAKTERI

&akteri

banyak

bentuk

berdasarkan

morfologi:

bulatkokus,

batangbasil,

spirillaspiral, spiroketuliran, dan ber/abang. !arena bakteri /ukup ke/il, sifat genetik sel bakteri 'arang diteliti se/ara indiDidual. %amun , koloni bakteri /ukup besar untuk

per/obaan se/ara makroskopik dan sering memperlihatkan Dariasi dalam ukuran, bentuk, atau kebiasaan pertumbuhan, tekstur, warna, dan respon terhadap nutrien, pewarnaan, obat, antibodi, dan Dirus patogen bakteriofagaDirus pada bakteri). &eberapa bakteri dapat tumbuh pada medium minimal yang berisi suatu karbon dan sumber energi /ontoh, glukosa), se'umlah garam anorganik, dan air. &akteri yang dapat tumbuh pada medium unsupplementedF disebut prototrofik. ika se'umlah bahan organik ditambahkan pada medium minimal tersebut untuk mendapatkan pertumbuhan, bakteri tersebut dinamakan auksotrofik. 8uatu medium yang mengandung semua nutrien organik asam amino, nukleotida, dan lain"lain) yang dibutuhkan oleh beberapa sel auksotrofik disebut medium lengkap. ;ima tipe utama perubahan fenotipik yang dapat dihasilkan melalui mutasi, yaitu: 1). 8uatu perubahan dari prototrofik men'adi auksotrofik atau sebaliknya, /ontohnya, kehilangan atau memperoleh kembali kemampuan untuk menghasilkan produk dari 'alur biosintetik. 8ebagai /ontoh, suatu mutasi yang menghasilkan kerusakan/a/at pada gen yang

menghasilkan en=im

khusus

untuk

merubah

glutamat

men'adi glutamin

menyebabkan sel men'adi tergantung pada lingkungan untuk glutamin. 2). !ehilangan atau memperoleh kembali kemampuan untuk menggunakan nutrien pengganti. 8ebagai /ontoh, suatu mutasi pada gen untuk merubah laktosa men'adi glukosa dan galaktosa membuat sel tidak mampu tumbuh pada medium dimana laktosa merupakan satu"satunya sumber karbon. 7a/am mutasi ini yang dilibatkan dalam reaksi katabolik degradatif) tidak tergantung pada prototrofik atau auksotrofik. ). 8uatu perubahan dari sensitifitas obat men'adi resistensi obat atau sebaliknya. 8ebagai /ontoh, sebagian besar bakteri sensitif terhadap antibiotik streptomisin, tetapi strain resisten dapat dihasilkan melalui mutasi. +). 8uatu perubahan dari sensitifitas faga men'adi resistensi faga atau sebaliknya. 8ebagai /ontoh, suatu mutasi pada reseptor bakteri untuk faga akan membuat sel resisten terhadap infeksi. M). !ehilangan atau memperoleh kembali komponen struktural permukaan sel. 8ebagai /ontoh, satu strain

Pnemococcs yang dapat menghasilkan kapsul polisakarida,

sedangkan strain lain tidak memiliki kapsul. 8imbol yang digunakan untuk mewakili fenotip dan genotip bakteri menggunakan

peraturan sebagai berikut: 1). 8imbol fenotipik terdiri dari tiga huruf romawi huruf pertama ditulis huruf besar) dengan tanda yang ditulis di atas >F atau

" un tuk menandai ada atau tidaknya sifat

yang ditun'ukan, dan sF atau rF untuk sensitifita s dan resistensi. 2). 8imbol genotipik merupakan huruf ke/il dengan semua komponen simbol dimiringkan. ontoh, 'ika sel tersebut dapat mensintesis leusin miliknya, fenotipenya disimbolkan ;eu>. &ahan yang memberi sifat fenotip dalam hal ini adalah leusin disimbolkan ;eu. #enotip untuk leusin auksotrofik tersebut adalah leu atau leu", dan fenotipe dalam hal ini adalah ;eu" tidak mampu tumbuh tanpa suplementasi leusin). ika lebih dari satu gen yang dibutuhkan untuk menghasilkan substansi, simbol tiga"huruf dapat diikuti oleh huruf dimiringkan, seperti leuA, leu&, dan sebagainya. #enotipe untuk resistensi terhadap antibiotik obat penisilin adalah penr atau pen"rI 0enr menandakan fenotip. 0ada sebagian diploid, 2 rangkai haploid dipisahkan dengan garis miring leu>leuA". 8e/ara genetik perbedaan pada anggota dari spesies bakteri yang sama kadang" kadang dikenal sebagai perbedaan strain 'ika perbedaan tersebut ke/il, atau sebagai perbedaan Darietas 'uka perbedaan tersebut substansial. ontoh, sebagian besar penelitian mengenai spesies E. coli. 8train ditandai dengan penambahan suatu huruf besar yang tidak miring atau nomor sesudah nama spesies, 'adi E. coli &, E. coli 8, dan seterusnya. iga besar yang terdapat pada strain E. coli ialah: E. coli & inang untuk faga seri ), E. coli ' inang untuk faga  C 1+ $%A rantai"tunggal), dan

E. coli !12 mengandung profaga

lambda). atatan tentang perbedaan dalam suatu strain ditandai dengan penambahan nomor sesudah huruf strain.

E. PENGAT'RAN INTEI PROTEIN PA(A PROKARIOT

$alam beberapa sel tidak semua gen aktif pada waktu yang bersamaan. &eberapa produk gen yang dibutuhkan akan se/ara terus menerus disintesis, sebaliknya produk gen lain hanya dibutuhkan selama fase tertentu siklus sel atau dalam keadaan lingkungan yang tidak diharapkan. &eberapa protein yang dibutuhkan disintesis dalam 'umlah yang besar, sedangkan yang lain dalam 'umlah yang ke/il. Eleh karena itu aktiDitas semua gen yang dibutuhkan

se/ara khusus diatur dalam satu atau banyak /ara, untuk membuat efisiensi penggunaan energi yang tersedia dalam sel. 7ekanisme pengaturan tersebut pada eCpresi gen dapat ter'adi pada satu atau banyak tingkat. 0engaturan regulasi) dapat ter'adi pada tingkat gen itu sendiri dengan mengendalikan waktu danatau ke/epatan transkripsi. 7ekanisme pengendalian lain dapat dilaksanakan selama translasi. 8etelah translasi, beberapa protein akan berubah men'adi fungsional. #en yang ditranskripsikan men'adi molekul 5%A disebut gen struktural. 0rotein yang ditranslasi dari m5%A dapat berupa en=im dan nonen=im. $i antara protein nonen=imatik merupakan protein regulator yang berinteraksi dengan urutan nukleotida spesifik untuk mengendalikan aktiDitas transkripsional gen spesifik. #en yang mensintesis protein regulator disebut gen regulator. 8etiap gen atau se/ara terkoordinir mengendalikan kelompok gen struktural) didahului oleh suatu urutan yang disebut promoter) yang dapat dikenali oleh 5%A polymerase. 8ekali polimerase berikatan kepada promotor, selan'utnya dapat mentranskripsikan rantai $%A anti"sense yang berdekatan men'adi suatu molekul 5%A. 8uatu operon merupakan suatu unit transkripsional yang terdiri dari minimal suatu promoter dan urutan pengkode /oding) m5%A yang berdekatan untuk satu atau lebih rantai polipeptida. Akan tetapi, suatu operon 'uga dapat mengandung satu atau lebih tempat regulator lain selain promotor. AktiDitas transkripsional gen tidak mengalami pengaturan unregulatedF) 'ika produk gen yang dip erlukan tidak memperhatikan keadaan lingkungan. 0roduk demikian dikatakan disintesis se/ara /onstitutiDe. !uantitas produk dari gen yang tidak mengalami pengaturan tersebut dapat berDariasi, tergantung pada afinitas hubungan promotornya terhadap 5%A polimerase. 0romotor dengan afinitas tinggi membuat produk gen lebih banyak dari pada promotor berafinitas rendah. Untuk berbagai protein tersebut hanya dibutuhkaan kondisi tertentu, ker'a gen"gennya biasanya dibangun oleh satu atau banyak protein regulator.

8uatu operator merupakan suatu urutan $%A dalam suatu operon, yang merupakan protein regulator dan disebut suatu pengikat protein repressor. 0enempelan suatu protein repressor kepada suatu operator men/egah transkripsi seluruh gen struktural dalam operon yang sama. 8uatu gen dengan bentuk pengaturan seperti ini dinamakan dibawah negatiDe /ontrolF. Eperon bakteri sering m enghasilkan m5%A poly/istronik mengandung informsi pengkode untuk lebih dari satu rantai polipeptida atau molekul

5%A)I tapi semua m5%A eukariot sitoplasma khususnya yang dihasilkan oleh organel) mono"sistronik. 0rotein yang diperlukan untuk ekspresi suatu operon disebut aktiDator. 0rotein tersebut dapat berikatan kepada tempat inisiator initiator sites) yang ditempatkan pada suatu promoter operonnya atau pada kasus ini disebut enhan/er sites) dapat berikatan pada urutan yang 'auh dari operon tersebut. 0ada saat suatu protein regulator berikatan dengan tempat initiator atau enhan/er menyebabkan transkripsi gen struktural pada operon, proses tersebut dikatakan suatu mekanisme  positiDe /ontrolF. 8timuli yang mengatur respon gen tersebut dapat berma/a"ma/am mulai dari molekul yang relatif ke/il gula, asam amino) sampai ke senyawa yang relatif besar /ontoh, pada eukariot kompleks suatu hormon steroid dan protein reseptornya). 8uatu senyawa yang membuat gen melakukan transkripsi onF) dikatakan sebagai suatu indu/erF, sebaliknya senyawa yang menghentikan transkripsi disebut suatu repres sorF. #en indu/ibleF dipengaruhi indu/er) biasanya terlibat dalam reaksi katabolik degradasi), seperti pada peme/ahan polisakarida men'adi gula sederhana. #en repressib leF dipengaruhi repressor) biasanya terlibat dalam reaksi anabolik sintetik), seperti pada penyusunan asam amino dari bahan bakunya. adi, dalam hal yang telah diuraikan di atas terdapat empat kemungkinan kombinasi pengendalian transkripsi dan satu pengendalian sesudah translasi, yaitu : 1). %egatif indu/ible ontrolF 0rototipe kontrol negatif tersebut melalui suatu operon yang dapat diinduksi pada sistem laktosaF sistem la/) E. coli. b"galaktosidase merupakan en=im dengan dua fungsi. 0ertama berfungsi meme/ah laktosa men'adi glukosa dan galaktosa. !edua berfungsi mengubah ikatan 1"+ glukosa dan galaktosa pada laktosa) men'adi ikatan 1"M pada alolaktosa. @n=im ini se/ara normal tidak terdapat pada konsentrasi tinggi pada saat laktosa tidak terdapat dari lingkungan sel. 8e/ara singkat, sesudah penambahan laktosa ke dalam medium dimana tidak ada glukosa, en=im tersebut mulai dihasilkan. 8uatu protein transpor yang disebut gala/toside permease dibutuhkan untuk efisiensi transpor laktosa melintasi membran sel. 0rotein ini 'uga berada dalam konsentrasi tinggi sesudah laktosa tersedia dalam medium. 8istem laktosaF E. coli tipe"liar terdiri dari suatu gen regulator i>) dan suatu operon yang mengandung suatu urutan promotor p>), suatu lokus operator o>), dan tiga gen struktural untuk b"galaktosidase =>), permease y>),

dan transasetilase suatu en=im yang berfungsi dalam metabolisme laktosa dengan tetap tidak terpe/ah). 7utasi pada setiap lokus tersebut sudah ditemukan. erdapat beberapa oDerlapF pada daerah promotor d an operator sistem la/ tersebutI pada beberapa operon lain lokus operator se/ara keseluruhan dapat disimpan pada promotor. Eperon regulator tersebut se/ara konstitutif menghasilkan protein represor pada tingkat rendah karena ia memiliki suatu promotor ineffi/ientF. 8intesis protein tersebut tidak dipengaruhi oleh tingkat laktosa dalam sel. 8ebaliknya, promotor normal dari operon la/, se/ara efisien mengikat 5%A polim erase. 0ada keadaan tidak terdapat laktosa nonindu/ed /onditions), suatu protein represor aktif yang dihasilkan oleh i>) berikatan kepada operator o>. 5%A polimerase tidak dapat berikatan kepada promoter 'uga tidak memba/a urutan operator karena protein represor menempati daerah tersebut. Eleh karena itu, transkripsi ketiga gen struktural pada operon la/ di/egah. 0ada saat terdapat laktosa indu/ed /onditionsF), laktosa tersebut se/ara tidak efisien ditranspor ke dalam sel karena se/ara normal hanya terdapat sedikit molekul galaktoside permease. $i dalam sel, beberapa laktosa dapat diubah men'adi alolaktosa oleh b"galaktosidase). Alolaktosa merupakan indu/erF ope ron la/. 4a berikatan kepada protein repressor dan menyebabkan perubahan konformasional pada protein tersebut yang mengganti tempat yang diikatnya kepada operator. 0erubahan konformasional tersebut pada suatu protein sebagai konsekuensi dari pengikatan kepada molekul lain yang disebut allosteri/ transformationF. !ompleks allosteri/" repressorF tidak dapat lagi berikatan terhadap operator, dan ia melepaskan $%A. 5%A polimerase sekarang dapat memba/a operator untuk mentranskipsikan gen struktural pada operon tersebut. 0eningkatan se'umlah permease sekarang dapat mentranspor laktosa dalam kuantitas yang besar melintasi membran, dan gula tersebut selan'utnya dipe/ah oleh "galaktosidase. 0ada saat laktosa dikosongkan dari medium, protein represor yang baru disintesis tidak akan berpasangan dengan alolaktosa, 'adi ia dapat berikatan kepada operator dan menghentikan transkripsi gen struktural pada operon. 8elan'utnya, alolaktosa dapat berikatan se/ara reDersibel kepada protein repressor, 'adi dalam keadaan rendah laktosa dalam sel, alolaktosa /enderung terpisah dari kompleks repressor"alolaktosa. &ahkan ketika sistem la/F tersebut dit ekan, kadang"kadang protein repressor berdifusi dari operator untuk sementara. 5%A polimerase selan'utnya berkemampuan

untuk melewati operator terbuka dan mensintesis suatu molekul m5%A poly/istroni/, 'adi menghitung tingkat permease dan  b"galaktosidase yang sangat rendah, yang se/ara normal terdapat dalam sel. 7olekul m5%A bakteri memiliki waktu paruh yang sangat pendek hanya beberapa menit), 'adi sintesis protein berhenti segera setelah sel ditekan repress). 0rotein, pada lain pihak sangat stabil, tetapi akan dilarutkan melalui setiap tahap pembelahan sel. Eperon dari gen regulator tersebut i) pada sistem laktosa hanya mengandung promotor dan gen struktural untuk protein represor. 0romotor normalnya sangat tidak efisien, dan hanya se'umlah molekul protein repressor"la/ yang terdapat dalam sel. 0ada operon dari sebagian besar gen regulator pada sistem lain, suatu lokus operator berdekatan dengan promotornya, dan kemungkinan ter'adi autoregulator. 0rotein represor tersebut dibuat oleh operon ini yang berikatan kepada operator miliknya untuk mengakhiri transkripsi pada saat ditingkatkannya konsentrasi molekul repressor yang berhubungan.

2). %egatif, repressible /ontrolF 8ebuah /ontoh dari suatu operon yang dapat ditekan repressibleF) melalui kontrol negatif ditemukan pada sistem triptofanF E. coli. Asam amino triptofan disintesis dalam lima tahap, masing"masing tahap diperantarai oleh en=im spesifik. #en"gen yang dapat melakukan respon untuk lima en=im tersebut disusun dalam suatu operon umum pada perintah yang serupa, sebagai protein en=imatiknya menghasilkan fungsi dalam 'alur biosintetik. #en regulator untuk sistem konstitutif ini mensintesis suatu protein nonfungsional yang disebut aporepressorF. 0ada saat triptofan terdapat se/ara berlebihan, peran triptofan yang berlebihan tersebut sebagai /orepressor. 0engikatan /orepressor kepada aporepressor membentuk suatu kompleks repressor fungsional. 5epressor fungsional tersebut berikatan kepada operator trp dan se/ara terkoordinir menekan transkripsi semua gen struktural dalam operon. $aerah promoter dan operator oDerlap se/ara signifikan, dan se/ara kompetitif mengikat repressor aktif dan 5%A polimerase. 0ada saat triptofan dalam keadaan konsentrasi rendah, triptofan dilepaskan dari aporepressor, dan protein aporepressor melepaskan operator. 8elan'utnya 5%A polimerase dapat mensintesis m5%A poly/istroni/ untuk kelima en=im dari 'alur

triptofan.

Gam%ar 6.2 Proses represi en3im a& repressor !a dapa! men#4am%a! opera!or se4in##a !er5adi !ransripsi+ %& adanya corepresor men#4am%a! !ransripsi $*m%er : Broc  Madi#an+77&

Gam%ar 6.6 Proses ind*si en3im a& repressor men#4am%a! er5a en3im RNA polimerase+ %& mole*l ind*ser mn#ia! repressor se4in##a !ransripsi !er5adi $*m%er : Broc  Madi#an+77&

7ekanisme regulator kedua 'uga berada dalam sistem triptofan. 0ada u'ung MN m5%A poly/istroni/ operonF ini, 162 basa mengkode segmen untuk lima en=im tersebut. $aerah ini disebut suatu urutan pemimpinawal leader seBuen/e). &agian dari urutan ini ditranskripsikan men'adi peptida awal 1+ asam amino. 0ada saat triptofan terdapat dalam keadaan berlebihan, transkripsi operon trp yang sedang beristirahat tersebut di/egah karena 5%A polimerase menghasilkan suatu urutan terminasi transkripsiI fenomena ini dikenal sebagai atenuasi pelemahanpenipisan). $ari suatu model yang men'elaskan atenuasi diduga bahwa ketika triptofan ditingkatkan) pergerakan ribosom bakteri diikuti langsung oleh pergerakan 5%A polimerase sebagai pensintesis m5%A, dan semua pasangan basa intramolekuler di/egah untuk kontak dengan ribosom pada segmen m5%A. 0ada per/obaan tanpa ribosom, hanya m5%A awal yang ditranskripsikan dan tidak ter'adi translasi. 8egmen awal 1 dan 2 dilipat men'adi batang dan lengkungan A dengan pasangan basa yang komplemen, sedangkan segmen  dan + melipat men'adi batang dan lekukan  yang berperan sebagai suatu sinyal terminasi transkripsi. 5%A polimerase mensintesis urasil ke  yang diikuti segmen +, urasil ini dan daerah pasangan "+ m5%Ayang berdekatan hanya bagian yang melipat men'adi batang dan lekukan ) membentuk suatu sinyal terminasi yang menyebabkan 5%A polimerase dipisahkan se/ara prematursebelum waktunya dari $%A sebelum dapat mentranskripsikan beberapa segmen pengkode $%A untuk lima en=im dari operon trp.

!etika konsentrasi trp"t5%A teraktifkan dalam keadaan rendah, ribosom mulai mentranslasi daerah 1, dengan /ara tersebut dapat men/egah berpasangannya daerah 1 dan 2. Oalau bagaimanapun ribosom /enderung menghentikan se/ara sementara khususnya pada pasangan kodon triptofan), dan hal ini mengi'inkan pasangan daerah 2 dan  untuk membentuk suatu struktur batang"dan"lekukan & yang disebut antiterminator.I daerah  dan + dengan /ara tersebut di/egah dari pembentukan sinyal terminasi , dan 5%A polimerase diperbolehkan untuk terus mentranskripsi pada operon trp.

ika trp"t5%A yang teraktifkan meningkat, ribosom diikuti 5%A polimerase didekatnya yang tidak dapat membentuk struktur & antiterminator, dan oleh karena itu

struktur  terminator terbentuk. adi, seluruh peptida awal tapi tidak satupun dari lima en=im dari operon) dapat ditranslasi dari m5%A terakhir se/ara prematur sebelum waktunya. 7ekanisme represor se/ara kasar mengatur sistem triptofan, sedangkan mekanisme atenuasi mengendalikan konsentasi triptofan se/ara halus. Atenuasi operon trp 'uga sensitif terhadap konsentrasi beberapa asam amino selain triptofan. Eperon untuk asam amino histidin dan leusin, diduga diatur oleh atenuasi. 5esistensi erhadap @ritromisin. !ontrol efisiensi translasional oleh struktur sekunder pengganti pada m5%A sudah di/atat pada sistem bakteriofaga dan pada induksi resistensi eritromisin pada !. ares dan $. sbtilis . !asus berikut merupakan mekanisme attenuation yang digambarkan di atas, ke/uali hal ini merupakan fenomena translasional yang sangat kuat. 8eperti dalam atenuasi , suatu peptide pemula dan struktur sekunder pengganti yang terdapat pada u'ung MN m5%A. 0ada saat peptide pemula se/ara efisien ditranslasi, struktur sekunder m5%A menghambat pengikatan ribosom kepada daerah inisiasi urutan pengkode resistensi obat. %amun, pada saat eritromisin terdapat pada taraf rendah, ribosom berhenti pada daerah peptida pemula. Hal ini men/egah pasangan"basa berhubungan dengan kema/etan tempat pengikatan ribosom, 'adi protein resisten"obat ditranslasi. adi akibatnya adalah resistensi eritromisin diinduksi oleh eritromisin.

). 0ositif, 4ndu/ible ontrolF 8ebuah /ontoh dari mekanisme regulator indu/ible positif ditemukan dalam operon arabinosa E. coli. Arabinosa merupakan gula yang membutuhkan tiga en=im untuk metaolismenya dikode oleh ara&, araA, dan ara$). $ua tambahan gen yang diperlukan untuk transpor arabinosa melintasi membran sel, tapi tidak 'auh ditempatkan dari pengkode kelompok &A$ untk en=im katabolik. #en regulator ara terbuka terhadap promoter untuk kelompok &A$. 0roduk protein dari ara Ara) merupakan suatu repressor kelompok &A$ pada saat substrat arabinosa tidak terdapat. %amun, pada saat terdapat arabinosa, protein tersebut berikatan kepada repressor Ara) , membentuk kompleks aktiDator yang memudahkan pengikatan 5%A polimerase kepada promoter., 'adi menginduksi transkripsi operon. erita terdahulu merupakan penyederhanaan dari

kompleksitas yang selan'utnya diketahui sebagai regulasi dari sistem arabinosa. 8ebagai /ontoh, /y/li/ adenosine monophosphatF /A70) dan /atabolite gene a/tiDator proteinF A0)I 'uga dikenal sebagai protein resept or /A70,50 'uga dilibatkan dalam regulasi sistem arabinosa.

+). 7ultiple ontrolF 8uatu lokus genetik dapat diatur oleh lebih dari satu mekanisme. 0ada saat glukosa tersedia, tidak dibutuhkan peme/ahan gula lain, dan gen pengkode"en=im peme/ah gula lain tersebut dihentikan sementara. 8ebagai /ontoh, 'ika glukosa tidak terdapat dan laktosa terdapat dalam medium, operon la/ akan diinduksi. api 'ika glukosa terdapat, induksi operon la/ tidak ter'adi. 3enomena ini pada awalnya disebut Pglu/ose effe/tNI sekarang diketahui sebagai P/atabolite rep ressionN !omp leks dari peran dua molekul .sebagai aktifDator dalam repression katabolit, dinamakan /A70 dan A0. $alam promoter la/ tersebut, terdapat tempat untuk mengikat kompleks /A70"A0. 5%A polimerase hanya berikatan se/ara efektif kepada promoter 'ika kompleks /A70"A0 'uga berikatan pada tempat ini. ika tingkat glukosa meningkat dalam sel, se'umlah /A70 menurun dan kompleks /A70"A0 kurang tersedia untuk mengaktifkan operon la/. A0 dihasilkan pada

tingkat

rendah

dengan

lokus

genetik

miliknya.

@n=im

adenilat

siklase

adenyl/y/laseF) merubah A0 men'adi /A70. Adenilat siklase dapat mengaktifkan men'adi first messengerF melalui inte raksi reseptor sel spesifik dengan target molekulnyaI /A70 selan'utnya menghasilkan s e/ond messengerF yang dapat mengatur suatu baterai gen se/ara terkoordinir. M). 0ost"translation ontrolF @Cpresi gen dapat diatur sesudah protein disintesis posttranslation /ontrol). 3eedba/k inhibitionF penghambatan produk"akhir) m erupakan mekanisme regulasi yang melibatkan penghambatan aktiDitas en=imatik. 0roduk akhir dari suatu 'alur sintetik biasanya suatu molekul ke/il seperti asam amino) dapat bergabung se/ara longgar 'ika dalam konsentrasi tinggi) dengan en=im pertama dalam 'alur tersebut. 0erpaduan ini tidak ter'adi pada tempat kataliti k en=im, tapi ia merubah struktur tertier atau kuartener en=im dan karena itu menonaktifkan tempat katalitik. ransformasi alosterik en=im ini

memblok aktiDitas katalitik dan men/egah hasil yang berlebihan produk akhir dan metabolit perantara dari 'alur tersebut. 8ebagai /ontoh, produk akhir isoleusin pada E coli, ketika terdapat dalam konsentrasi tinggi, bersatu dengan en=im pertama dalam 'alur sintetiknya dan selan'utnya menghambat seluruh 'alur sampai isoleusin menurun ke tingkat normal melalui pemakaian seluler. 8enyawa perantara diberi nomor dalam kotakI e G en=imI g G gen.

#ambar 6. $iagram elemen utama pengontrol laktosa operon 8umber : &ro/k ? 7adigan,1991)

(e#radasi Pro!ein . 7ekanisme regulasi protease intraseluler tidak diketahui

se/ara 'elas, tetapi diduga mendukung posttranslat ional /ontrolF. 8el bakteri E. coli paling sedikit mengandung delapan protease yang berbeda, termasuk protease lon, suatu en=im tergantung"A0 yang dapat mendegradasi protein abnormal termasuk protein yang rusak dan protein mutan). 0ertimbangan dari informasi yang tersedia se/ara terbatas, protease tersebut dapat memainkan beberapa peran penting dalam regulasi ekspresi gen..

8e'umlah kasus induksi protease sudah di/oba se/ara terperin/i. 0ertama induksi aktiDitas protease selama respon heat"sho/k. 8alah satu dari kondisi yang dapat memi/u respon tersebut adalah produksi protein abnormal , dan suhu tinggi yang se/ara umum mengakibatkan denaturasi protein seluler. 8elan'utnya degradasi dan denaturasi protein dapat men'adi suatu fungsi penting dari respon heat"sho/k. 0rotein lon diinduksi untuk taraf tinggi selama respon heat"sho/k, meskipun dihasilkan 'uga dalam taraf rendah selama pertumbuhan normal sel E. coli. 8ebagai tambahan, beberapa protein lain diinduksi oleh respon heat"sho/k dilibatkan dalam degradasi protein melalui 'alur bebas dari protease ion.

ontoh ke dua ter'adi selama sporulasi $. sbtilis . 0roses pembentukan endospora membutuhkan sintesis beberapa protein baru dan perubahan se/ara drastis keseluruhan komposisi protein sel. Untuk menyempurnakan pergantian se/ara besar"besaran ini protease terinduksi mendegradasi suatu bagian yang besar dari protein seluler Degetatif. !asus ke tiga melibatkan respon 8E8, yang dipi/u oleh mekanisme posttranstitional. 0rotein re/A sel bakteri merupakan protein spesifik yang aktif hanya pada saat sel mengalami kerusakan $%A. AktiDitas protease kelihatan men'adi terinduksi oleh pengikatan olegomer $%A pendek dan menyebabkan kerusakan suatu repressor penting. 4naktiDasi repressor, dalam hal ini, menyebabkan induksi transkripsional berbagai protein seluler yang memperbaiki kerusakan $%A dan menghambat pembelahan sel menyediakan waktu untuk fungsi perbaikan. &eberapa protein ini akan dirusak pada saat perbaikan sudah selesai, atau sel tidak dapat kembali tumbuh normal.

0rotease lon mermbantu tahap ini, mendegradasi beberapa protein terinduksi untuk mengakhiri respon 8E8. 8etiap faktor Dirulensi diatur oleh gen masing"masing yang mengeCpresikan protein struktural penyusun sel mikroorganisme), protein regulator, dan protein nonstruktural en=im). @kspresi gen Dirulensi tersebut dapat ter'adi se/ara konstitutif tidak memerlukan induksi) atau dapat se/ara induktif membutuhkan induksi) dari molekul sinyal yang menyebabkan suatu gen dapat aktif danatau berhenti ber"ekspresi. 7olekul sinyal tersebut dapat berupa protein, atau senyawa lain yang diinginkan attra/tantF) atau tidak diinginkan repellentF), yang berada dalam lingkungan sel mikroorganisme.

adi setiap mikroorganisme khususnya bakteri dapat meng"ekspresikan gen"gen yang dimilikinya se/ara konstitutif berdasarkan sifat genetisnya misalnya, flagela, pili, protein permukaan, kapsul, en=im 4gA dan 4g# protease) biasanya berperan dalam inDasi dan kolonisasi bakteri pada tubuh inang, sedangkan ekspresi gen induktif tergantung keadaan lingkungan sel mikroorganisme. &iasanya gen"gen yang bersifat induktif ber" ekspresi dalam keadaan kekurangan nutrisi en=im asam amino deaminase pada Protes dapat membentuk siderophore untuk mengambil 3e dari lingkunganI en=im

b"

galaktosidase pada E.coli meme/ah laktosa 'ika glukosa dalam sel tidak tersedia) atau 'ika lingkungan dapat mengan/am kelangsungan hidup mikroorganisme misalnya, urease pada

Helicobacter #lori dibentuk untuk meningkatkan pH lambungI perubahan protein permukaan pada strain Pnemoniae menyebabkan bakteri tersebut resisten terhadap antibiotik betalaktamI en=im b"laktamase dibentuk oleh bakteri yang dapat meme/ah antibiotik b"laktam).

F. PERBAIKAN KER'AKAN (NA

8ebagian $%A yang rusak diperbaiki sebelum menyebabkan perubahan men'adi mutasi genetik yang diturunkan. 8emua organisme, termasuk bakteri memiliki 'alur yang benar"benar kompleks dan efisien untuk memperbaiki berbagai kerusakan pada $%A. 8edangkan E. coli tipe"liar se/ara efisien dapat bertahan dari dosis UV yang sangat tinggi, mutan tanpa kemampuan untuk memperbaiki kerusakan karena UV dibunuh oleh dimer pirimidin tunggal. 0erbaikan dimer tersebut menggambarkan strategi umum dari

'alur perbaikan $%A utama. 0erlu di/atat bahwa pada sebagian besar 'alur perbaikan kemungkinan hanya karena dobel"heliks alami $%A. etakan rantai yang rusak tersebut biasanya digunakan untuk mengganti informasi yang hilang pada saat $%A rusak. 0erbaikan $%A yang rusak dapat dilakukan dengan /ara :

1.0embalikan ;angsung $ari !erusakan $ire/t 5eDer sal of $amageF) erdapat dua 'alur yang sudah difahami untuk memperbaiki kerusakan $%A se/ara langsung dengan suatu mekanisme pembalikan tunggal. 8alah satunya adalah fotoreaktiDasi, melibatkan suatu flaDoprotein yang disebut fotoliase yang merubah dimer siklobutan kembali men'adi

unsur pokoknya

yaitu pirimidin.

0eran fotoliase

membutuhkan /ahaya, 'adi 'alur ini dapat dihentikan dengan penginkubasian bakteri dalam kegelapan. 3otoliase E. coli dikode oleh gen phr, dan aktiDitasnya yang sama dapat dideteksi pada beberapa organisme lain. 7ekanisme pembalikan langsung kedua berperan pada alkyl"substituted $%AF dan dikatalisis oleh suatu kelompok en=im yang disebut metiltransferase. #en ada E. coli pengkode suatu protein yang dapat menerima grup metil se/ara langsung dari $%A, dengan /ara demikian dapat membalikkan paling tidak tiga ma/am kerusakan alkilasi yang berbeda termasuk 6"metilguanin, lesi premutagenik utama). #rup metil ditransfer ke satu dari dua residu sistein pada protein. 8e/ara menyolok, residu sistein termetilasi tidak dapat dibalikkan, 'adi metiltransferase berperan dalam suatu /ara bunuh diriF. 0rotein ada 'uga mengendalikan respon adaptif, suatu 'aringan pengatur yang dilibatkan pada perbaikan kerusakan alkilasi. Alkilasi satu dari residu sistein merubah protein ada men'adi suatu positif regulator yang mengaktifkan transkripsi paling sedikit tiga operon. 8atu dari operon pengkode ada oleh karena itu alkilasi protein ada menghasilkan banyak protein ada. Eperon kedua termasuk suatu methylated"base"spesifi/ $%A gly/osylaseF yang menghan/urkan kerusa kan men'adi suatu 'alur perbaikan eksisi. 7inimal dua 'alur dari perbaikan alkilasi diinduksi oleh respon adaptif, memulai suatu peningkatan yang besar dalam pertahanan hidup sesudah pemberian dengan =at penyebab alkilasi.

2. 0erbaikan @ksisipengeluaran @C/ision 5epairF)

alur perbaikan eCsisi la=im dalam semua organisme yang diteliti dan merupakan mekanisme umum terpenting dari perbaikan $%A. 8eluruh proses perbaikan eksisi melibatkan pemotongan satu rantai $%A dekat kerusakan, pengeluaran bagian rantai yang mengandung basa yang rusak, resintesis melalui gap, dan selan'utnya ligasimenyambung untuk menyimpan heliks ganda yang utuh. 8erangkaian kompleks reaksi tersebut membutuhkan bantuan beberapa protein yang sama yang dilibatkan pada replikasi genom, dengan $%A polimerase 4 biasanya menyelenggarakan sintesis penggant i pada E. coli. 3okus di sini ialah pada reaksi perbaikan eksisi awal, dan dikatalisis oleh beberapa kompleks protein yang mengenali bentuk kerusakan tertentu. 0roses perbaikan eksisi dari dimer siklobutan terinduksi"UV pada E. coli dimulai dengan peran suatu kompleks endonuklease yang dikode oleh tiga gen, uDrA, uDr&, dan uDr/. %uklease tersebut mengenal lesi $%A, memotonginsisi rantai yang rusak pada setiap sisi lesi, dengan /ara demikian mengeluarkan aligosakarida dari basa 12 atau 1 yang mengandung lesi. 5esintesis menggunakan rantai komplemen sebagai /etakan dan penggabungan akhir melengkapi proses perbaikan tersebut. &ukti yang ada sekarang en=im tersebut dapat berfungsi bersama, dengan terkoordinir reaksi insisi dan resintesis. %uklease uDrA& mengenali kerusakan yang terinduksi"UV dan se/ara koDalen terserang daerah lesi, kemungkinan dengan penggunaan suatu gross pertubation pada $%A.

. 0erbaikan &ypassF dan 8istem 8E8 8uatu rangkaian khusus dari reaksi perbaikan dibawa oleh protein yang se/ara khusus diinduksi dalam merespon bentuk kerusakan $%A tertentu.$alam respon terhadap kerusakan $%A, E. coli menginduksi suatu regulon global yang mempengaruhi berma/am"ma/am proses termasuk perbaikan $%A, mutagenesis, rekombinasi, dan pembelahan sel. $ua kun/i elemen pengatur pada regulon 8E8 ini adalah produk dari gen re/A dan leCA. 0rotein re/A merupakan en=im multifungsional yang terlibat dalam beberapa reaksi penting yang melibatkan $%A dan 'uga berfungsi sebagai protease pada saat ter'adi kerusakan $%A. 0roteolisis terinduksi melakukan degradasi protein leCA, yang se/ara normal merupakan repessor semua operon pada regulon 8E8. 8atu dari gen tersebut dikendalikan leCA merupakan re/A dengan sendirinya, dan oleh karena itu

sintesis protein re/A diinduksi oleh kerusakan $%A dalam suatu putaran balik feedba/k loop). AktiDasi fungsi protease dari protein re/A tidak se/ara lengkap difahami. &ukti yang sekarang ada menun'ukkan bahwa beberapa sinyal yang /ukup, dan termasuk lesi $%A tertentu seperti fotoproduk UV), oligosakarida $%A pendek yang dihasilkan dari perbaikan $%A, dan rantai"tunggal $%A yang dihasilkan dari penghambatan replikasi kromosom.Hal ini terhitung untuk fakta bahwa respon 8E8 diinduksi oleh berbagai pemberian mutagenik dan oleh kondisi nonmutagenik yang menghentikan replikasi. 0rotein yang diinduksi pada regulon 8E8 dilibatkan dalam berbagai proses yang meningkatkan pertahanan hidup dalam kondisi lingkungan yang ekstrim. &eberapa protein yang dilibatkan dalam perbaikan eCsisi produk uDrA&) dan dua 'alur perbaikan baru , se/ara langsung akan menghilangkan kerusakan kromosom. 8atu dari 'alur ini menimbulkan banyaknya mutasi, dan dapat meningkatkan Diabilitas genetik dalam menghadapi tekanan lingkungan yang ekstrim. 8uatu penghambat pembelahan sel 'uga diinduksi, diduga memberi perubahan pada sel tersebut untuk memperbaiki seluruh lesi sebelum dipisahkan. 8atu dari 'alur perbaikan yang terinduksi disebut perbaikan rekombinasional atau daughter"strand"gap repairF dan melalui /ara sebag ai berikut. 0ada saat replikasi ter'adi se/ara normal mereaksikan tempat kerusakan $%A /ontoh, dimer pirimidin ), se/ara singkat melon/ati segmen $%A dan mulai mensintesis lagi /etakan $%A. Hal tersebut meninggalkan ssuatu gap dari rantai"tunggal $%A p arental strandF) termasuk lesi $%A. !arena pembelahan sel dihambat, dua kromosom yang dihasilkan oleh replikasi akan dikandung dalam sel yang sama, daughter"strand"gap repair melibatkan spli/ing daerah yang lengkap dari masing"masing $%A se/ara bersama"sama membentuk kromosom yang tidak rusak.alur perbaikan ini merupakan suatu bentuk khusus dari rekombinasi dan seperti reaksi rekombinasi lain se/ara kritis tergantung protein re/A. Per%aian /Erron-prone0 . alur terinduksi kedua adalah luar biasa karena sifat

mutagenesisnya dan oleh karena itu disebut error"prone repair.7eskipun mekanisme rin/i perbaikan error"prone tidak tentu, proses tersebut mungkin menghasilkan mutasi melalui penggandaan /etakan $%A yang rusak dengan sedikit atau tidak memperhatikan aturan normal pasangan basa. 8ebagian besar mutasi yang dihasilkan ter'adi pada tempat lesi mutagenesis target), dengan sendirinya lesi terlihat memi/u spesifisitas relaCed replikasi.

&ukti yang ada sekarang menun'ukkan bahwa protein re/A multifungsional berikatan se/ara khusus kepada tempat kerusakan UV pada $%A rantai"tu nggal, dan se'umlah penelitian memperlihatkan bahwa re/A dibutuhkan untuk menginduksi mutagenesis. 0ada model yang sederhana, protein re/A berikatan kepada tempat kerusakan, merubah satu $%A polimerase men'adi suatu bentuk dengan spesifisitas relaCed. 8ebagai tambahan, $%A polimerase se/ara normal tidak mereplikasi melalui suatu daerah yang rusak pada $%A. alur perbaikan error"prone tidak terbatas pada bakteri karena sel hewan memperlihatkan bukti yang 'elas dari induksi perbaikan $%A dan mutagenesis. 0eristiwa penyebarluasan 'alur ini menimbulkan beberapa dugaan yang menarik. 7utagenesis bakteri diinduksi oleh berbagai kondisi yang merusak $%A dan 'uga kondisi yang se/ara singkat memblok replikasi. Eleh karena itu mutagenesis terinduksi dapat digambarkan sebagai mekanisme untuk menurunkan keragaman genetik pada waktu stress ekstrim. 8pesiasi yang sangat /epat  saltatory eDolutionF) diduga dari berbagai pendekatan genetik dan paleobiologi, dan hal ini kemungkinan bahwa 'alur mutagenesis terinduksi memainkan peranan. alur perbaikan error"proneF dari sel mammalia 'uga memainkan beberapa peran penting dalam karsinogenesis, karena beberapa mutagen yang sama yang menginduksi perbaikan error"prone pada bakteri) ialah di antara karsinogen kuat.

RANGK'MAN

#enom bakteri merupakan materi genetik yang mengatur pewarisan sifat dalam suatu sel bakteri. #enom bakteri terdiri dari $%A kromosom , 5%A dan 0lasmid serta materi genetik tambahan lainya. 0lasmid merupakan materi genetik ekstrakromosomal yang umumnya berbentuk sirkuler dana dapat bereplikasi sendiri.0lasmid ini berperan dalam fungsi"fungsi khusus, seperti dalam resistensi obat, penghasil toksin, penghasil en=im"en=im khusus dll. 8isntesis protein pada bakteri pada prinsipnya sama dengan sintesis protein yang ter'adi pada sel eukariot. 0ada sel bakteri karena tidak memiliki membran ini, maka proses translasi diikuti langsung dengan proses translasi tanpa mengalami prose spli/ing.

0engaturan sintesis protein pada sel bakteri dilakukan oleh sistem regulator yaitu la/. operon atau typ.operon. 0engaturan sintesis protein ini melibatkan gen"gen regulator dan gen struktural yang beker'a dalam satu kesatuan.

PERTAN8AAN (AN T'GA

1. elaskan karakteristik materi genetik bakteri 'ika dibandingkan dengan materi genetik sel eukariot Q 2. &agaimanakah mutasi dapat ter'adi R Apa keuntungan dan kerugiannya bagi sel bakteri R . &agaimanakah proses sintesis protein pada sel bakteri R &andingkan dengan sintesis protein yang ter'adi pada sel eukariot Q +. elaskan apa yang dimaksud dengan sistem la/. Eperon Q Apa fungsi sistem tersebut R M. &agaimana proses perbaikan $%A yang rusak pada sel bakteri R elaskan Q

ITI9A PENTING

-

genom

-

nukleoid

-

plasmid

-

kon'ugasi

-

transduksi

-

transformasi transposisi

-

transposon

-

la/. operon

-

indu/ible /ontrolF

-

repressor

-

mutasi titik