Berbagai Transposable Elements ditemukan pada Organisme Prokariota dan Eukariota

Berbagai Unsur Transposable ditemukan pada Organisme Prokariota dan Eukariota!

Pada prokariota, seluruh materi genetik sel hadir dalam satu kromosom sirkuler. Tetapi pada eukariota itu didistribusikan ke dalam beberapa kromosom linier. Selain itu, bakteri dapat mengandung satu atau lebih dari beberapa jenis entitas lingkaran kecil dari materi genetik yang disebut plasmid; unsur-unsur ini tidak penting untuk kelangsungan hidup bakteri dalam kondisi normal tetapi dalam lingkungan tertentu mereka memberikan nilai selektif yang besar ke dalam sel tempat mereka tinggal.

Tipe lain dari elemen genetik, disebut elemen transposabel, ditemukan baik pada prokariota maupun eukariota. Ini dan berbagai aspek lainnya, termasuk paradoks nilai-C pada eukariota dibahas secara singkat di bagian berikut.

Paradoks Nilai-C:

Nilai C adalah jumlah DNA yang ada dalam genom haploid suatu organisme dan merupakan nilai karakteristik untuk setiap spesies hidup yang biasanya diwakili dalam pasangan basa (bp). Secara umum, terjadi peningkatan nilai C dengan peningkatan kompleksitas organisme.

Sebagai contoh, eukariota uniseluler seperti ragi hanya memiliki DNA lima kali lebih banyak daripada bakteri E. coli, sementara organisme multisel pertama seperti nematoda C. elegans menunjukkan lebih dari 100 kali kandungan DNA E. coli. Tapi melihat lebih dekat pada nilai C di dalam dan di antara filum yang berbeda mengungkapkan dua fitur membingungkan berikut yang bersama-sama merupakan paradoks nilai C.

1. Dalam beberapa kasus, perubahan nilai yang mencolok kemungkinan besar tidak terkait dengan kompleksitas organisme yang bersangkutan. Misalnya pada amfibi, genom terkecil hanya di bawah 10 ⁹ bp sedangkan yang terbesar hampir 10 ¹¹ bp.

Demikian pula, beberapa spesies yang berkerabat dekat, misalnya, pada amfibi secara morfologis sangat mirip, tetapi kandungan DNA mereka bervariasi dengan faktor 10. Jadi, sulit untuk menjelaskan perubahan ukuran genom seperti itu hanya karena peningkatan jumlah gen.

Tabel: Ukuran genom minimum (nilai-C) dari beberapa kelompok organisme yang beragam.

2. Pada eukariota, jumlah total DNA dalam genom sangat besar dibandingkan dengan jumlah yang diperkirakan diperlukan untuk mengkode protein. Misalnya, genom mamalia akan mengandung kira-kira 300.000 gen dengan masing-masing 10.000 bp, jika semua DNA terdiri dari gen penyandi protein. Menurut perkiraan, genom mamalia hanya mengandung 30.000 hingga 40.000 fungsi gen.

Dengan demikian jelas bahwa tidak semua DNA pada eukariota berkaitan dengan protein pengkodean. Situasi anomali ini digambarkan oleh beberapa pekerja sebagai paradoks nilai C.

Plasmid dan Episom:

Sel bakteri bersifat haploid karena hanya memiliki satu jenis kromosom bakteri yang biasanya terdapat dalam dua hingga beberapa salinan per sel. Selain kromosom utama yang mengandung beberapa ribu gen, informasi genetik pada bakteri juga terdapat dalam ‘kromosom mini’ berbentuk lingkaran yang disebut plasmid. Ukuran plasmid bervariasi dari yang hanya memiliki tiga gen hingga yang mengandung beberapa ratus gen. Sel bakteri mungkin mengandung nol hingga beberapa plasmid yang berbeda.

Plasmid adalah replika (unit DNA yang mampu melakukan replikasi independen) yang diwariskan secara stabil dalam keadaan ekstrakromosomal. Sebagian besar plasmid mati karena tidak penting untuk kelangsungan hidup sel bakteri kecuali dalam kondisi lingkungan tertentu. Beberapa mampu menjadi terintegrasi ke dalam kromosom bakteri; mereka disebut episom.

Setiap plasmid dipertahankan dalam sel bakteri sebagai nomor salinan karakteristik terutama karena sistem kontrol replikasinya. Dalam hal ini, plasmid terdiri dari dua jenis berikut:

(a) Plasmid Salinan Tunggal:

Mereka dipertahankan dalam satu salinan per sel dan kontrol replikasinya sama dengan sel inang bakteri.

(b) Plasmid multikopi:

Mereka ada dalam beberapa, tetapi jumlah salinan yang khas per sel. Kontrol replikasi mereka memungkinkan lebih dari satu replikasi terjadi sementara kromosom sel ­inang bereplikasi sekali.

Ada beberapa jenis plasmid bakteri yang tiga di antaranya telah ­dipelajari secara ekstensif:

sebuah. F plasmid:

Mereka membawa gen untuk perkembangan F pili dan bertanggung jawab untuk konjugasi.

1. R plasmid:

Mereka membawa gen resistensi terhadap antibiotik atau obat antibakteri lainnya.

1. Col plasmid:

Mereka mengkode colicin yang merupakan protein yang membunuh sel E. coli yang sensitif.

Plasmid dapat bersifat konjugatif atau non-konjugatif;

(a) Plasmid konjugatif atau menular memediasi transfer DNA melalui konjugasi. misalnya, semua F plasmid, banyak R plasmid dan beberapa Col plasmid.

(b) Plasmid non-konjugatif atau tidak menular tidak memediasi transfer DNA melalui konjugasi; misalnya, banyak plasmid R dan Col.

DNA Unik dan Berulang:

DNA eukariota terdiri dari dua jenis berbeda berdasarkan jumlah salinan sekuens DNA yang ditemukan dalam genom: (1) DNA unik dan (2) DNA berulang.

1. DNA unik terdiri dari urutan yang ada dalam satu salinan per genom, berkisar dari hanya 8% dari total DNA genom dalam gandum hingga sekitar 70% pada manusia. DNA unik mengandung sebagian besar informasi genetik dalam bentuk gen struktural yang ­mengendalikan sifat fenotip secara langsung atau tidak langsung.
2. DNA berulang. Ini terdiri dari nukleotida DNA atau urutan basa yang panjangnya beberapa hingga beberapa ratus pasangan basa (bp) dan terdapat dalam beberapa hingga satu juta salinan per genom. Proporsi DNA berulang dalam genom bervariasi dari satu spesies ke spesies lainnya; gandum hitam memiliki 90% DNA berulang, sedangkan dalam genom manusia itu merupakan sekitar 30% dari genom. Urutan DNA berulang dikelompokkan ke dalam dua kelas berikut terutama berdasarkan jumlah salinan yang ada per genom.

(a) DNA yang Sangat Berulang:

Urutan ini hadir di lebih dari 10 ⁵ dan hingga beberapa juta salinan per genom. Ini mungkin merupakan hingga 10% dari genom, dan umumnya terdiri dari urutan nukleotida yang sangat pendek. DNA yang paling berulang pada eukariota juga disebut DNA satelit karena sering dapat dipisahkan dari sebagian besar DNA dengan sentrifugasi kesetimbangan dalam cesium klorida.

Jumlah DNA satelit umumnya 75% dari total DNA dan daerah heterokromatik yang terletak di dekat sentromer telah terbukti mengandung DNA ini di berbagai organisme. Sat-DNA terdiri dari urutan pendek yang diulang secara bersamaan. Beberapa kemungkinan fungsi DNA tersebut adalah partisipasi dalam organisasi kromosom; keterlibatan dalam pasangan kromosom selama meiosis, keterlibatan dalam rekombinasi, dan perlindungan gen-gen penting, seperti untuk histon, RNA ribosmal, protein ribosom, dll.

(b) DNA Repetitif Sedang:

Urutan ini hadir dalam dua hingga kurang dari 10 ⁵ salinan per genom, dan umumnya merupakan 20-80% dari genom. Sebagai contoh; pada manusia, fraksi DNA yang cukup berulang adalah sekitar 13% dari genom. Dalam sebagian besar DNA yang berulang sedang, salinan sekuens tidak semuanya identik satu sama ­lain, tetapi mereka lebih terdiri dari keluarga sekuens yang terkait erat.

Fraksi yang cukup berulang ­terdiri dari sejumlah variabel dari keluarga tersebut; mereka termasuk gen untuk histon, RNA ribosom dan protein ribsomal dan beberapa jenis elemen transposable. Kelas DNA berulang ini didistribusikan ke seluruh genom dengan interval variabel.

Dalam genom manusia, rata-rata 300 bp DNA repetitif sedang hadir setelah setiap 800-1200 bp DNA unik. Namun, dalam Drosophila, panjang segmen DNA unik (rata-rata 13.000 bp) dan repetitif sedang (rata-rata 5.600 bp) beberapa kali lebih panjang.