Hipotesis Satu Gen-Satu Enzim!
Subyek genetika biokimia berawal dari Sir Archibold Garrod (1909) yang menunjukkan bahwa penyakit resesif alkaptonuria adalah cacat metabolisme yang diturunkan.
Dia menulis sebuah buku berjudul Inborn Errors of Metabolism yang merupakan salah satu buku klasik genetika dan biokimia. Dikatakannya, penyakit alkaptonuria muncul karena adanya defek pada suatu enzim. Jadi, cacat genetik bawaan ini muncul karena kekurangan enzim.
Karya modern tentang genetika biokimia dimulai dengan penemuan oleh Beadle dan Tatum tentang mutan biokimia di Neurospora (Gambar 6.27). GW Beadle dan EL Tatum di Universitas Stanford, California merawat spora Neurospora dengan sinar-X.
Mereka memperhatikan bahwa setelah perawatan beberapa spora gagal tumbuh pada media biasa. Spora tersebut bertahan jika suplemen nutrisi seperti asam amino dan vitamin ditambahkan ke media. Beadle dan Tatum mengembangkan teknik di mana media minimal yang mengandung garam, gula, dan biotin bila ditambahkan dengan seluruh kumpulan asam amino dan vitamin untuk membentuk media yang lengkap.
Ditemukan bahwa spora yang tidak mengalami mutasi oleh sinar-X dapat berkecambah pada media minimal. Tetapi spora yang bermutasi harus dilengkapi dengan asam amino tambahan yang tidak lagi mereka buat sendiri.
Neurospora crassa tipe liar akan tumbuh dalam medium minimal dan tidak memerlukan suplemen apapun untuk pertumbuhannya. Mutan Kelas I rusak pada gen A (enzim A) dan oleh karena itu tidak dapat tumbuh pada media minimal kecuali dilengkapi dengan ornitin atau sitrulin atau arginin.
Mutan kelas II rusak pada gen B (enzim B) dan akan tumbuh pada media yang dilengkapi dengan citrulline atau arginine. Mutan kelas III rusak pada gen C (enzim C) dan akan tumbuh pada media yang dilengkapi dengan arginin.
Hubungan antara gen dan enzim telah disebut sebagai hipotesis satu gen-satu enzim. George Beadle berbagi bagian dari Hadiah Nobel 1958 di bidang kedokteran dan fisiologi dengan EL Tatum untuk percobaan ini. Beadle dan Tatum menginduksi defisiensi metabolik dengan sinar-X di Neurospora.
Mereka menemukan bahwa mutan tersebut tidak mampu mensintesis senyawa tertentu seperti asam amino atau vitamin. Mutan semacam itu dapat tumbuh pada media kultur hanya jika senyawa ini disuplai ke media.
Oleh karena itu, mutan yang berhenti membentuk satu atau lebih senyawa esensial disebut mutan nutrisional atau auksotrof berbeda dengan tipe liar asli yang dikenal sebagai prototrof.
Dalam Neurospora berikut tiga auksotrof untuk sintesis arginin diisolasi:
(i) Auxotroph C yang tumbuh hanya ketika arginin dipasok ke media minimal.
(ii) Auxotroph B yang tumbuh hanya ketika citrulline atau arginine diberikan pada media minimal.
(iii) Auxotroph A yang tumbuh hanya ketika ornithine atau citrulline atau arginine diberikan pada media minimal.
Pengamatan seperti itu (Gambar 6.29) menunjukkan jalur biokimia sintesis arginin oleh Neurospora.
Berdasarkan temuan di atas, mereka memberikan hipotesis satu gen-satu enzim yang menyatakan bahwa satu gen mensintesis satu enzim yang bertanggung jawab untuk mengendalikan satu reaksi biokimia. Seperti diketahui bahwa enzim terdiri dari protein. Namun beberapa kasus RNA yang menunjukkan aktivitas enzim telah diperhatikan.
Juga jelas bahwa semua protein tidak bertindak sebagai enzim. Protein dapat terdiri dari satu atau lebih rantai polipeptida. Misalnya, hemoglobin darah kita terdiri dari empat rantai polipeptida yaitu rantai 2a dan 2p. Sehingga konsep satu gen-satu hipotesis rantai polipeptida dianggap lebih mendekati kebenaran.
