Catatan Berguna tentang Proyek Genom Manusia!
Proyek Genom Manusia adalah usaha ilmiah yang paling ambisius dan menarik oleh manusia. Proyek genom manusia dikelola oleh National Institute of Health dan US Deptt. Energi. Di AS pekerjaan dimulai pada proyek ini pada tahun 1990 dengan tekad untuk memetakan dan mengurutkan set lengkap kromosom dalam 15 tahun.
‘Memperoleh pengetahuan lengkap tentang organisasi, struktur, dan fungsi genom manusia – cetak biru utama kita masing-masing – adalah tujuan luas dari Proyek Genom Manusia.’ Dengan target tiga miliar pasangan basa dalam genom manusia untuk diurutkan dan pada tahun 1990-100.000 telah dianalisis.
Banyak urutan dalam genom sangat berulang dan tidak memiliki fungsi yang jelas. Ini adalah sekitar 50% dari total DNA. Seperti yang terlihat di atas, ini bukan pekerjaan kecil dan tenaga dan biaya juga membuat frustrasi. Ini adalah proyek yang ambisius.
Studi proyek ini akan dilakukan dalam tiga langkah:
(i) Pemetaan
(ii) Pengurutan
(iii) Analisis fungsional
Pemetaan genetika manusia sulit karena alasan berikut:
(i) Alasan etis
(ii) Panjang siklus kawin hanya 15-16 tahun.
(iii) Ketidakmampuan untuk melakukan pemuliaan terkontrol.
Pandangan reguler dari strategi yang digunakan untuk pemetaan, otomatisasi ekstensif untuk pengurutan dan teknik yang lebih baru dapat membantu para ilmuwan untuk mencapai tujuan tersebut.
Donnis Keller dkk. (1987) mendeskripsikan peta RFLP pertama dari genom manusia. Ini mengidentifikasi lokus RFLP dengan jarak rata-rata 10 centimorgans (cM). G. Craig Venter dkk. (1990) alih-alih mengambil strategi ‘Proyek Genom Manusia’ untuk mengurutkan DNA kromosom satu basis pada satu waktu, mereka mengisolasi molekul mRNA, menyalin molekul RNA ini ke dalam tag urutan DNA atau EST.
Mereka mengidentifikasi lebih dari 8000 gen dalam kurun waktu 1990-1992. Dr. Venter bersama 70 ilmuwannya di Institute of Genomic Research, Gaitherburg, Maryland berharap dapat menentukan urutan 2000-3000 gen manusia per minggu.
Peta fisik semua kromosom manusia selesai pada tahun 1994. EST dapat digunakan untuk mengisolasi seluruh gen. Dengan EST, banyak database urutan nukleotida telah tersedia. Ini telah memfasilitasi pembangunan peta transkrip awal genom manusia.
EST hanya mewakili gen yang diekspresikan. EST adalah klon cDNA. Menggunakan bank data urutan nukleotida (Bank gen) dan database urutan protein (Sumber Informasi Protein) EST dapat dicocokkan dengan urutan yang ada dan gen yang ditetapkan dengan bantuan program komputer.
Dr. Venter lebih lanjut menyusun ‘strategi senjata tembakan seluruh genom’ yang melibatkan pemecahan DNA secara acak menjadi segmen-segmen dan mengkloning fragmen menjadi vektor. Struktur tiga dimensi dari genom terkecil Mycoplasma genitalium dan protein Haemophilus influenzae Rd dengan fungsi yang sama sekali tidak diketahui telah ditentukan sebagai bagian dari proyek genomik struktural.
Upaya ini menyelidiki penggunaan informasi struktural dalam membantu penugasan fungsional protein. Craig Venter membentuk “The Institute of Genomics Research (TIGR)” di Maryland (AS). Di sini beberapa bakteri diurutkan.
Struktur protein hipotetis digunakan untuk memandu studi untuk mengetahui fungsi protein. Dengan lebih dari 25 struktur yang ditentukan saat ini, hasilnya sangat menggembirakan untuk mengetahui beberapa tingkat pemahaman fungsional.
Penyelesaian urutan DNA manusia pada tahun 2003 bertepatan dengan peringatan 50 tahun deskripsi Watson dan Crick tentang struktur DNA. Proyek Genom Manusia ditandai dengan percepatan kemajuan. Draf kasar genom manusia selesai pada tahun 2000.
Pada bulan Februari 2001 ‘Sains dan Alam’ menerbitkan sekuens draft kerja dan analisis genom manusia. Para ilmuwan pertama kali menghasilkan peta fisik genom manusia dengan klon yang didapat dari setiap kromosom yang disusun menjadi rangkaian coting panjang.
Karena sebagian besar klon memiliki panjang lebih dari 100, 0000 bp dan teknik saat ini hanya dapat menyelesaikan urutan 600 – 750 bp, setiap urutan harus diurutkan dalam fragmen.
Dengan menggunakan pendekatan senapan diikuti dengan perakitan seluruh klon dengan identifikasi tumpang tindih yang terkomputerisasi, DNA sekuens dibuat tersedia dalam basis data yang mencakup seluruh genom. J. Craig Venter (1997) di Celera Corporation menggunakan strategi berbeda yang disebut whole genome shot gun sequencing yang menghilangkan langkah menyusun peta fisik genom.
Para ilmuwan mengurutkan fragmen DNA di seluruh genom secara acak. Perkiraan lama bahwa manusia memiliki sekitar 100.000 gen dalam 3,2 X 10 9 bp. Urutan genom bagaimanapun, mengungkapkan bahwa hanya ada 20.000 sampai 25.000 gen. Meskipun manusia berevolusi relatif baru, genom manusia sudah sangat tua.
Beberapa fitur menarik dari genom manusia adalah:
(i) Ada lebih dari 3,2 miliar pasangan basa.
(ii) Genom manusia diperkirakan memiliki 20.000 hingga 25.000 gen dan untuk menentukan urutan 3 miliar pasangan basa kimiawi yang membentuk DNA manusia.
(iii) Dalam populasi manusia terdapat jutaan perbedaan basa tunggal yang disebut polimorfisme nukleotida tunggal (SNP). Setiap manusia berbeda dari yang berikutnya sekitar 1 bp dalam setiap 1.000 bp.
(iv) Genom manusia mengandung daerah kaya gen yang dipisahkan oleh daerah miskin gen yang disebut gurun gen.
(v) Sekitar 45% genom kita terdiri dari transposon.
(vi) Hanya 2 persen genom yang mengkode protein.
(vii) Meningkatkan alat untuk analisis data.
(viii) Penggunaan teknologi terkait untuk sektor-sektor seperti industri.
(ix) Mengatasi masalah etika, hukum dan sosial (ELSI) yang mungkin muncul karena HGP.
(x) Genom manusia mengandung 3164,7 juta basa nukleotida. Gen manusia terbesar yang diketahui adalah distrofin yang mengandung 2,4 juta basa, dengan rata-rata gen memiliki sekitar 3000 basa. Fungsi dari 50 persen gen yang ditemukan belum ditemukan.
(xi) Sekitar 99,9 persen basa nukleotida persis sama pada semua manusia. Sebelumnya jumlah total gen diperkirakan 80.000 hingga 1, 40.000 tetapi sekarang jumlahnya dikatakan 30.000.
(xii) Sejumlah besar genom manusia terdiri dari urutan berulang.
(xiii) Kromosom 1 memiliki gen maksimum (2968), dengan kromosom Y memiliki gen terendah (231).
Gambar 6.68. Cuplikan genom manusia
Laboratorium dan kelompok penelitian dari banyak negara terlibat dalam penelitian genom manusia. Data yang dikumpulkan dari semua sumber ini harus digunakan dan diintegrasikan. Dua kontributor penting Proyek Genom Manusia adalah Centre d’Etudes Polymorphism Humaine (CEPH) dan Genethon (pabrik genetika manusia) di Prancis.
