Plasmid Dan Episom

RESUME PLASMID, EPISOM, dan ELEMEN GENETIK TRANSPOSABLE

Disusun untuk memenuhi tugas Mata kuliah Genetika I Yang dibina oleh Prof. Dr. Hj. Siti Zubaidah, M. Pd

Oleh Kelompok 3/ off C :

Rheinadia Indraswari

(140341602007)

Zosha Afriani

(140341600396)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI FEBRUARI 2016

RESUME PLASMID DAN EPISOM Telah dibahas pada awal bab ini, bahwa materi genetik bakteri dibawa dalam satu kromosom utama dan pada banyak kasus dari satu ke beberapa molekul DNA ekstrakomosom atau “mini chromosome” yang disebut plasmid. Secara definisi plasmid adalah replicon (bagian dari material genetik yang mampu bereplikasi secara mandiri)yang secara stabil menurukan sifat dalam sebuah keadaan ekstra kromosom. Kebayakan, tapi tidak semua, plasmid bersifat dapat dibuang, yaitu, mereka tidak diharuskan untuk bertahan dalam sel yang mereka tinggali. Di banyak kasus, mereka penting dalam kondisi lingkungan tertentu misalnya dalam keberadaan antibiotik. Peran penting plasmid telah semakin dikenal selama dua dekade terakhir. Plasmid telah teridentifikasi dalam hampir semua unsur bakteri yang di uji. Mereka diketahui memiliki signifikansi praktik yang besar dalam dua area : (1) penyebaran beberapa antibiotik dan resistansi obat pada bakteri patogen dan (2) instabilitas mikroorganisme yang penting dalam industri (akan dibahas lebih lanjut dalam bab 9). Pada bakteri streptococcus lactis dan bakteria lain yang berkaitan dalam pembuatan keju, beragam plasmid telah teridentifikasi dan tampak membawa gen yang menghsilkan enzim penting dalam fermentasi pembuatan keju. Pengamatan ini menjelaskan mengapa “starter cultures” dari bakteria ini tidak stabil dan sering kali harus dihilangkan, pada tingkat pengeluaran yang dapat ditanggung oleh industri pembuatan keju (bab 24). Tiga tipe bakteri plasmid yang paling utama telah dipelajari : (1) plasmid F dan F’, (2) plasmid R (3) col.plasmid, plasmid yang menghasilkan colicins yaitu protein yang membunuh sel E. Coli sensitif. Plasmid juga diketahui pada bakteri yang menghasilkan bakteriosin selain colicins. Contohnya, plasmid juga diketahui menyusun kode untuk vibriocins, yaitu protein yang membunuh sel Vibrio cholerae. Plasmid dapat dibagi ke dua kelompok dengan dasar apakah mereka memediasi atau tidak transfer konjunggativ mandiri. Plasmid yang dapat ditransmisikan atau konjugativ memediasi perpindahan DNA melalui konjugasi (seperti dalam perkawinan F + oleh F-. Semua plasmid F dan F’, banyak plasmid R dan beberapa plasmid Col bersifat konjugatif. Sifat asli konjugatif dari plasmid R memiliki pengaruh yang besar dalam penyebaran cepat dari antibiotik dan gen resistansi obat melalui populasi bakteri patogen. Sedangkan plasmid yang non konjugatif atau yang tidak dapat ditransmisikan adalah plasmid yang tidak memediasi transfer DNA melalui konjugasi. Banyak dari plasmid R dan Col bersifat non konjugasif . Beberapa plasmid seperti faktor F, juga cocok dengan definisi dari elemen genetik yang disebut episol. Episom adalah elemen genetik yang dapat bereplikasi dalam salah satu dari dua alternatif : (1) sebagai bagian terintegrasi dari kromosom utama inang (2) sebagai elemen genetik yang otonom, bersifat independen atau terpisah dari kromosom utama inang. Istilah plasmid dan episom bukanlah sinonim. Kebanyakan plasmid tidak ada dalam keadaan terintegrasi sehingga tidak dapat disebut episom, begitupula banyak kromosom temperate phage, misalnya genom phage λ adalah episom tetapi bukan termasuk plasmid. Kemajuan luar biasa telah dihasilkan dalam usaha pemahaman kita atas struktur dan sifat dari plasmid dan episom selama dua dekade terakhir. Banyak sifat tersebut sekarang diketahui bergantung pada ada tidaknya urutan DNA pendek yang disebut elemen IS atau penyisipan urutan. Elemen IS juga terdapat pada kromosom utama inang. Urutan pendek ini (sekitar 800-1400 pasangan nukleotida) bersifat transposable yaitu mereka bisa berpindah dari satu posisi ke yang lain dalam satu kromosom, atau berpindah dari satu kromosom ke kromosom lainnya. Selain itu, elemen IS memediasi rekombiasi antara elemen genetik nin

homolog dimana mereka tinggal. Telah ada bukti yang dpat dipercaya bahwa elemen IS memediasi integrasi episom ke dalam kromosom inang. Bukti ini dapat dilihat pada gambar 8.20 yaitu tentang kasus integrasi plasmid F E. Coli K12 selama pembentukan Hfr’s. Empat elemen IS awal dikategorikan dan diurutkan – IS1, IS2, IS3, IS4 – adalah pasangan nukleotida yang memiliki panjang 768, 1327, 1300, dan 1426. Beberapa elemen IS lain setelah itu telas diidentifikasi, dan beberapa kasus telah diurutkan juga. Kromosom E. Coli K12 ternyata mengandung delapan rangkap IS1 dan lima rangkap IS2, dan satu atau beberapa rangkap dari IS3 dan IS4. Faktor F E. Coli K12 mengandung satu rangkap IS2 dan dua rangkap IS3. Posisi elemen IS pada beragam faktor F dan pada kromosom berbagai E. Coli dipercaya menentukan letak dari integrasi faktor F selama pembentukan Hfr. Elemen Genetik transposabel

Pada awal tahun 1940-an, peneliti telah menemukan kalau beberapa urutan DNA dapat berubah posisi. Urutan yang dapat berpindah ini disebut dengan elemen genetik yang transposabel atau singkatnya disebut transposon. Penelitian menunjukkan bahwa elemen ini ada pada prokariotik dan eukariotik.

Pengertian dan Penemuan Awal Transposable Genetics Elements Pada awalnya, gen diasumsikan tidak dapat berpindah tempat. Namun, pada tahun 1940an, Mc.Clintock dapat menemukan sekuan DNA yang dapat bepindah, disebut dengan elemen transposabel, atau singkatnya trasnposon. Berdasarkan hasil penelitian, elemen trasnposabel dapat ditemukan pada bakteria, jamur, nematoda, insekta, tumbuhan, dan mamalia. Transposon tersebar luas pada semua organisme, baik prokariot maupun eukariot . Transposon dapat berperan sebagai mutagen alami. Apabila perpindahan dari transposon tersebut masuk ke dalam daerah coding gene, maka dapat merubah pembacaan/penerjemahan gen itu sendiri dan akan berakibat dengan perbedaan ekspresi gen dari sebelumnya atau transposon jika menyisip pada coding gene akan dapat memajukan stop kodon, karena gen yang berada dibelakang transposon (yang menyisip dalam coding gen) tidak dapat diterjemahkan lagi. Transpososn dapat menyebabkan kerusakan pada kromosom (termasuk kerusakan pada double strand, inversi, dan translokasi). Elemen Transposable pada Bakteri Transposon bakteri yang paling sederhana adalah Insersi Sekuen (IS) elemen. Kirakira kurang dari 1500 pasang nukleotida dan mengandung gen yang hanya terlibat dalam regulasi transposisi. Dua IS element yang homolog dapat bergabung dengan gen lain untuk membentuk composite transposon “transposon gabungan” yang dinotasikan dengan symbol Tn. Simbol ini juga digunakan untuk menotasikan transposon yang tidak mengandung IS element seperti Tn3 family (mengandung gen yang tidak diperlukan untuk transposisi). ELEMEN IS

Elemen IS merupakan elemen yang terorganisasi secara kompak, biasanya merupakan urutan sandi tunggal dengan urutan yang sama atau hampir sama dan pendek pada kedua ujungnya.. Ketika elemen IS masuk ke dalam kromosom atau plasmid, elemen ini membuat duplikat dari urutan DNA pada lokasi insersi. Hasil pengkopian dari duplikasi terletak pada masing-masing sisi dari elemen tersebut dan disebut sebagai duplikasi lokasi target. Elemen IS memediasi integrasi episome ke dalam kromosom bakteri. Tansposon gabungan terbentuk ketika dua elemen IS saling menginsersi. Urutan ini dapat diubah oleh kerja sama dari elemen yang mengapitnya. Sebagai contoh, pada Tn9, elemen IS yang mengapit langsung berorientasi dengan yang lainnya sedangkan Tn5 dan Tn10 berorientasi terbalik. Masingmasing transposon gabungan ini membawa gen yang resistan terhadap antibiotik. Tn9 resistan terhadap chloraphenicol, Tn5 resistan terhadap kanamycin dan Tn10 resistan terhadap tetracycline. Hal ini menunjukkan bahwa kadang elemen IS pengapit pada transposon gabungan tidak identik. Kelompok TnЗ Tn3 merupakan elemen dari kelompok transposons yang memiliki ulangan ujung terbalik sepanjang 38-40 pasang nukleotid, lebih besar daripada elemen IS dan biasanya mengandung gen yang dibutuhkan untuk transposisi. Transposisi pada Tn3 berlangsung dalam dua tahap. Tahap pertama adalah transposase memediasi penggabungan antara dua molokul sehingga membentuk struktur yang disebut cointegrate. Selama proses ini, transposon mengalami replikasi dan masing-masing membentuk sambungan pada cointegrate. Pada tahap kedua, pengkode tnpR memutuskan mediasi rekombinasi pada lokasi yang spesifik antara dua Tn3 elemen. tahapan ini muncul pada urutan di Tn3 yang disebut res, lokasi resolusi, dan menyebabkan timbulnya dua molekul, masing-masing dengan kopian dari transposon Transposon pada Jagung Mc.Clintock menganalisis adanya ketidakstabilan genetik pada jagung yang berhubungan dengan rusaknya kromosom. Kerusakan ini ditemukan pada bagian yang memiliki elemen transposabel, dan diteliti penyebabnya adalah hilangnya penanda genetik tertentu. Penanda tersebut adalah alel pada lokus C di lengan pendek kromosom nomer 9. Alel CI adalah inhibitor yang dominan terhadap pewarnaan aleuron, sehingga biji tidak akan berwarna. Selanjutnya, Mc.Clintock mengawinkan bunga betina CC dengan polen.dari bunga jantan CI CI , akan menghasilkan biji yang C CI . Diindikasikan hal ini disebabkan oleh adanya kerusakan pada kromosom 9. Kejadian ini muncul secara berkala. Mc.Clintock memberi nama faktor penyebab kerusakan tersebut dengan Ds (disosiasi). Pada eksperimen ini, kromosom yan membawa alel CI juga membawa faktor Ds. Faktor tidak dapat menyebabkan kerusakan pada kromosom. Ds diaktifkan oleh Ac (aktivator). Ds dan Ac inilah yang disebut dengan elemen transposabel pada jagung. Transposon lain pada jagung yaitu Suppresor-mutator (Spm) dan deleted/defectiveSuppresor-mutator (dSpm). Dinamain Spm karena elemen ini dapat menekan fungsi dari gen tempat gen tersebut diubah, terjadi ketika elemen dSpm yang berinteraksi dengan elemen Spm pada genom. Hal ini akan menyebabkan

berkurangnya reduksi ekspresi gen pewarnaan (pigmentasi) sehingga terbentuk biji jagung yang berbintik ungu.

Transposon pada Drosophila Transposon dapat ditemukan pada banyak hewan, termasuk juga pada Drosophila. Sebanyak 15% DNA Drosophila dapat berpindah (mobile). Beberapa transposon yang teridentifikasi. Retrotransposon Kelompok terbesar pada Drosophila terdiri dari elemen yang mirip dengan elemen retrovirus, atau retrotransposon. Elemen ini terdiri dari 5000-15.000 pasangan nukleotida panjang dan dan terintegrasi membentuk retrovirus, kebanyakan mirip seperti elemen Ty pada ragi. P Elemen dan Hybrid Dysgenesis

Beberapa penelitian yang ekstensif pada transposon Drosophila lebih memfokuskan terhadap anggota dari elemen P. Terminal transposon kecil berada pada pasangan nukleotida31 dan diapit oleh pasangan nukleotida-8 duplikasi sisi target. Anggota dari elemen P memiliki variasi ukuran.

QUESTIONS :

ANSWER :