Evolusi Protein (dengan contoh)!
Evolusi adalah proses perubahan. Pada tingkat molekuler, proses ini melibatkan penyisipan, penghapusan, atau penggantian nukleotida dalam DNA. Jika DNA mengkode polipeptida, peristiwa ini dapat menyebabkan perubahan urutan asam amino.
Seiring waktu, perubahan seperti itu dapat terakumulasi, mengarah ke molekul yang sedikit mirip dengan leluhurnya. Perbandingan komposisi asam amino protein pada organisme masa kini memungkinkan kita untuk mengasumsikan peristiwa molekuler yang terjadi di masa lalu.
Jumlah modifikasi asam amino dalam garis keturunan dapat digunakan sebagai ukuran waktu sejak divergensi dua spesies dari nenek moyang yang sama. Pada prinsipnya, molekul protein menggabungkan catatan sejarah evolusinya. Dengan demikian, protein dapat dianggap sebagai ‘sidik jari kimiawi’ dari sejarah evolusi, karena mengandung rangkaian asam amino yang telah berubah akibat perubahan genetik.
Evolusi Protein:
Protein menawarkan bidang yang lebih disukai untuk studi evolusi daripada makromolekul lain seperti asam nukleat karena protein lebih heterogen baik secara struktural maupun fungsional, dan mudah diisolasi untuk analisis. Baru-baru ini sejumlah protein telah dicirikan dengan metode analisis urutan.
Prosedur umum untuk menetapkan urutan asam amino polipeptida membutuhkan, pertama, memecah protein menjadi fragmen kecil peptida dengan enzim, dan kemudian menentukan urutan asam amino di setiap peptida yang dipisahkan dengan kromatografi. Urutan asam amino di setiap peptida dipastikan biasanya dengan bantuan alat yang dikenal sebagai urutan protein atau sequinator.
Perbandingan urutan (sekarang tersedia dari beragam kelompok biologis mulai dari mikroorganisme hingga mamalia) memungkinkan studi keterkaitan antara struktur dan fungsi, dan untuk menyimpulkan bagaimana protein telah berevolusi.
Hukum yang mengatur evolusi protein mirip dengan hukum untuk sifat-sifat yang dapat diwariskan, dan kesalingterkaitan berbagai organisme mengarah pada keturunan mereka dari nenek moyang yang sama. Secara umum, fitur-fitur berikut telah dicatat:
- Protoin identik tidak ditemukan di antara spesies hidup yang berbeda. Tetapi protein homolog dengan beberapa kesamaan terjadi pada organisme yang beragam.
- Posisi yang berbeda dalam urutan asam amino bervariasi sehubungan dengan jumlah substitusi asam amino yang dapat terjadi tanpa mengganggu fungsi rantai polipeptida. Jadi, beberapa protein memungkinkan lebih banyak substitusi daripada yang lain.
- Karena struktur protein tiga dimensi yang padat, perubahan yang dialami oleh asam amino yang terletak di bagian dalam cenderung mempengaruhi residu di posisi yang berdekatan. Oleh karena itu, perubahan evolusi seperti itu terjadi berpasangan.
- Struktur serupa ditunjukkan oleh enzim yang melakukan fungsi serupa.
Contoh Evolusi Protein:
- Insulin:
Protein pertama yang diurutkan adalah insulin yang hanya terdiri dari 51 asam amino. (Sanger dan Thompson 1953). Perbandingan rangkaian asam amino insulin pada berbagai mamalia menunjukkan bahwa dengan pengecualian rangkaian tiga asam amino, proteinnya identik pada masing-masing spesies.
- Hemoglobin:
Sebagai perbandingan antara hemoglobin vertebrata, E. Zuckerkandl (1965), menghitung rata-rata 22 perbedaan antara rantai hemoglobin manusia (a dan P) dan hemoglobin serupa pada kuda, babi, sapi, dan kelinci. Oleh karena itu disimpulkan bahwa hemoglobin manusia menyimpang dari hemoglobin hewan sekitar satu perubahan asam amino per 7 juta tahun.
Teori Alami Evolusi Protein:
Evolusi protein juga telah dipelajari pada protein lain tertentu seperti sitokrom, mioglobin, a-globin, anhidrase karbonat, histon, dll. Analisis urutan asam amino polipeptida menunjukkan bahwa beberapa perubahan evolusi mungkin acak. Hal ini menyebabkan perumusan teori netralitas evolusi protein oleh Kimura (1968).
Teori ini, juga disebut teori evolusi non-Darwinian, mengasumsikan bahwa untuk gen apa pun, sebagian besar dari semua kemungkinan mutan berbahaya bagi pembawanya; mutan ini dihilangkan atau disimpan pada frekuensi yang sangat rendah melalui seleksi alam. Akan tetapi, sebagian besar mutasi diasumsikan ekuivalen secara adaptif, yaitu laju evolusi sama dengan laju mutasi.
