GENETIKA MOLEKULER PART FOUR STRUKTUR DAN POSISI GEN Bambang Irawan Februari 2008

POKOK BAHASAN STRUKTUR DAN ORGANISASI GEN PITA TEMPLATE LETAK GEN DALAM PITA ADN PROMOTER

STRUKTUR DAN ORGANISASI GEN Walaupun ADN adalah bahan genetik, tetapi ternyata tidak semua urutan nukleotida penyusun ADN mengandung informasi genetik. Segmen ADN yang mengandung informasi genetik disebut gen Panjang segmen ini bervariasi antara 75 nukleotida sampai lebih dari 2300000 nukleotida atau 2300 kb (kilo basa). Pada manusia dilaporkan bahwa panjang seluruh segmen gen manusia hanya berjumlah kurang dari 20% dari seluruh ADN yang ada dalam sel, ini pun belum tentu semuanya berfungsi.

EXON DAN INTRON Ternyata di dalam segmen gen pun dapat pula dijumpai urutan nukleotida yang tidak diekspresikan. Pertama kali dilaporkan pada tahun 1977 bahwa gen pada virus hewan mengandung nukleotida internal yang tidak diekspresikan. ADN internal ini ditranskrip sehingga juga terdapat pada ARN awal. Tetapi kemudian dihilangkan dalam proses berikutnya sebelum menjadi ARN masak, sehingga pada ARNd urutan tersebut tidak dijumpai. Segmen nukleotida ini disebut intervening sequences, dan gen-gen yang mengandung segmen ini disebut split gens. Urutan nukleotida ADN yang tidak dijumpai pada produk final ARNd itu disebut juga dengan istilah intron (“int” singkatan dari intervening), sedang yang tetap dipertahankan dan diekspresikan disebut exon (“ex” singkatan dari expressed).

EXON DAN INTRON JUGA DIJUMPAI PADA ORGANISME LAIN Intron dan exon kemudian juga dilaporkan terdapat pada gen-gen organisme eukariota seperti mencit, kelinci, ayam, dan sebagainya. Suatu gen mencit misalnya, mengandung intron sepanjang 550 nukleotida, dan dimulai pada kode yang menentukan asam amino ke 104. Pada kelinci intron tersebut panjangnya 580 pasang basa dan terdapat di dekat kodon asam amino ke 120. Pada kedua gen tersebut juga dijumpai intron kedua sepanjang 120 nukleotida. Tetapi jumlah intron tampaknya tidak berhubungan dengan panjang gen.

Intron pada berbagai gen eukariota Intron pada berbagai gen eukariota. Angka menunjukkan jumlah nukleotida pada bagian tersebut. (Sumber Klug dan Cummings, 2003).

PITA TEMPLATE Informasi genetik hanya dibawa oleh salah satu dari kedua rantai polinukleotida ADN, pita pembawa informasi ini disebut pita templat (template band). Pita ini bertindak sebagai cetak biru kode informasi biologi. Informasi yang dibawa oleh pita templat akan dibaca dengan arah 3’ – 5’ untuk dicetak ulang dengan arah 5’ – 3’ yaitu arah sintesis pita ARN. Pada beberapa buku pita ini sering disebut dengan istilah pita sense atau coding (artinya pengkode), pita pasangannya dinamakan antisense atau anticoding. Dua pasang istilah ini ditinjau dari segi bahasa sering rancu oleh karena itu sekarang lebih sering digunakan istilah templat. Ada satu hal yang perlu mendapat perhatian kita yaitu bahwa templat untuk suatu gen tidak berarti templat untuk gen lain. Dengan demikian kedua pita sebetulnya berfungsi sebagai templat tetapi untuk gen yang berbeda

ILUSTRASI PITA TEMPLATE Pita A dan B menggambarkan pasangan pita ADN, bukan pasangan kromosom; pita A templat untuk gen q, pita B template untuk gen Sa dan w.

LETAK GEN DALAM PITA ADN Gen satu dengan gen lain letaknya tidak selalu berdekatan, ada yang terletak berjauhan sehingga ada segmen antar gen. Segmen antar gen ini tidak mengandung informasi genetik dan disebut ADN antar gen (intergenic DNA). Susunan gen pada molekul ADN berbeda antar jenis organisme. Misalnya pada virus, karena molekul ADNnya relatif pendek dibanding organisme eukariota maka gen-gennya terletak berdekatan bahkan ada yang tumpang tindih. Pada organisme tingkat tinggi letak gen sangat menyebar dan biasanya dipisahkan oleh ADN antar gen yang sangat panjang pula.

RNA POLYMERASE TAHAP PERTAMA DALAM EKSPRESI GEN ADALAH TRANSKRIPSI TRANSKRIPSI MEMERLUKAN ENZIM YANG DINAMAKAN RNA POLYMERASE TRANSKRIPSI TIDAK DIMULAI DI SEMBARANG TEMPAT MELAINKAN HARUS TEPAT DI HULU DARI GEN YANG AKAN DITRANSKRIP

PROMOTER KARTENA TRANSKRIPSI TIDAK DIMULAI DI SEMBARANG TEMPAT MAKA RNA POLIMERASE HARUS MENUJU TEMPAT TERTENTU DI PITA ADN UNTUK MULAI BERKERJA TEMPAT TERTENTU INI DISEBUT PROMOTER DAERAH PROMOTER TERLETAK DI SEBELAH HULU DARI GEN YANG AKAN DITRANSKRIP

STRUKTUR PROMOTER PROMOTER disetujui oleh para ahli memiliki urutan nukelotida yang umum pada setiap jenis organisme. Urutan ini harus dipertahankan, sebab bila berubah ada kemungkinan tidak dikenali oleh ARN polimerase dan akibatnya transkripsi tidak terjadi, atau setidaknya terganggu. Pada bakteria ada dua urutan promoter yaitu promoter dengan urutan TATAAT dan TTGACA. Urutan TATAAT terletak -10 (10 pasang basa sebelum) titik transkripsi dimulai, urutan ini juga dinamakan Pribnow box. Urutan lain yaitu TTGACA terletak -35, yaitu 35 pasang nukleotida sebelum titik inisiasi. Pada eukariota dikenal adanya TATA box, disebut demikian karena hanya mengandung T dan A