GENOM KROMOSOMAL DAN EKSTRAKROMOSOMAL

Makalah Presentasi Genetika Molekuler

GENOM KROMOSOMAL DAN EKSTRAKROMOSOMAL

A.  Pengertian Genom

Genom adalah keseluruhan informasi genetik yang dimiliki suatu sel atau organisme atau khususnya keseluruhan asam nukleat yang memuat informasi tersebut. Secara fisik, genom dapat terbagi menjadi molekul-molekul asam nukleat yang berbeda (sebagai kromosom atau plasmid), sementara secara fungsi, genom dapat terbagi menjadi gen-gen. Istilah genom diperkenalkan oleh Hans Winkler dari Universitas Hamburg, Jerman, pada tahun 1920, mungkin sebagai gabungan dari kata gen dan kromosom atau dimaksudkan untuk menyatakan kumpulan gen (Campbell et al., 2008).

Setiap organisme memiliki genom yang mengandung informasi biologis yang diperlukan untuk membangun tubuhnya dan mempertahankan hidupnya serta diwariskan ke generasi berikutnya. Dengan sejumlah interaksi kompleks, urutan nukleotida komponen penyusun asam nukleat digunakan untuk membuat semua protein pada suatu organisme pada waktu dan tempat yang sesuai. Protein ini menjadi komponen pembentuk tubuh organisme atau memiliki kemampuan membuat komponen pembentuk tubuh tersebut atau mendorong reaksi metabolisme yang diperlukan untuk hidup. Kebanyakan genom, termasuk milik manusia dan makhluk hidup bersel lainnya, terbuat dari DNA (asam deoksiribonukleat), namun sejumlah virus memiliki genom RNA (asam ribonukleat). Kajian yang mempelajari genom dikenal sebagai genomika. Saat ini, urutan nukleotida pada genom sejumlah organisme telah dipetakan seluruhnya dengan teknik sekuensing DNA dalam berbagai proyek genom, misalnya Proyek Genom Manusia yang diselesaikan pada tahun 2003. Perbandingan genom organisme dapat memberikan informasi mengenai karakteristik organisme tersebut, evolusinya, dan berbagai proses biologis.

DNA untai ganda (double stranded, "ds") merupakan komponen pembentuk genom kebanyakan organisme dan semua sel. Namun, virus RNA memiliki genom RNA ds atau untai tunggal (single stranded, "ss"). Secara umum, setiap molekul asam nukleat genom dapat disebut sebagai kromosom. Genom prokariota (organisme tanpa inti sel, contohnya bakteri) biasanya berupa molekul tunggal dsDNA sirkuler, walaupun dapat pula terdapat DNA ekstrakromosom berbentuk plasmid sirkuler yang menyandikan produk gen yang menguntungkan namun tidak esensial. Sementara itu, genom eukariota (organisme berinti sel, contohnya manusia) biasanya berupa sejumlah molekul dsDNA linear. Istilah genom inti (nuclear genome) pada eukariota mengacu pada informasi genetik berupa kromosom, dan kadang kala juga fragmen DNA ekstrakromosom, di dalam inti sel. Genom ekstranuklear sel eukariotik mencakup genom mitokondria dan kloroplas, yang berupa molekul dsDNA sirkuler seperti pada prokariota.

B.  GENOM KROMOSOMAL (INTI)                     

Genom inti diwariskan dari kedua orang tua dan berisi 46 kromosom, 23 dari ibu dan 23 dari ayah. Kromosom dalam DNA inti relatif lebih panjang juga mengandung telomer dan sentromer. DNA inti ditemukan di setiap sel tubuh kita. DNA terdiri dari nukleotida utama yang dikenal sebagai adenin, sitosin, guanin, dan timin. DNA mengandung histon dan rantai helix ganda. DNA inti terletak di dalam inti sel. DNA inti memiliki ukuran yang panjang, non sirkuler, double helix, dan pada saat akan pembelahan sel berbentuk kromosom. DNA inti memiliki mekanisme reparasi yang efisien. DNA polimerase yang ada di dalamnya mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan dalam replikasi DNA). Adanya aktivitas ini menyebabkan DNA inti memiliki sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi. Apabila terjadi replikasi mtDNA yang tidak akurat, maka akan menyebabkan mutasi mudah terjadi. Pada DNA inti terdapat intron yang berperan saat sintesis protein, yaitu terjadi pemotongan intron pada saat pemrosesan mRNA (Campbell et al., 2008).

C.  GENOM EKSTRAKROMOSOMAL (KLOROPLAS, MITOKONDRIA, PLASMID)

1.    DNA Kloroplas

Struktur dari genom kloroplas sama dengan struktur genom mitokondria. Seperti diketahui, DNA tersusun atas utas ganda, berpilin dan terdiri dari struktur protein. DNA kloroplas lebih besar dari pada DNA mitokondria hewan, dengan ukuran antara 80 kb hingga 600 kb. Genom kloroplas terdiri dari dua gen, pada setiap koroplas terdapat RNA ribosom (16 S; 23 S; 4,5 S; 5 S), berbeda dengan DNA mitokondria yang hanya memiliki 1 tiruan gen. Genom juga terdiri dari gen untuk RNA transfer, dan gen untuk yang lainnya. Tetapi tidak semuanya, susunan protein untuk transkripsi dan translasi dari gen yang sudah ditandai dalam kloroplas (seperti protein ribosom, sub unit RNA polimerase, dan faktor-faktor translasi) atau untuk proses fotosintesis. Intron ditemukan pada beberapa, tetapi tidak semua pada kode protein dan RNA transfer pada DNA kloroplas. Protein lain yang ditemukan pada kloroplas adalah gen inti (nukleus).

Pada tanaman tingkat tinggi, DNA kloroplas berbentuk molekul melingkar tertutup (close circular DNA) berutas ganda. DNA kloroplas (genom) terdapat dalam 50 atau lebih lingkaran jalur-ganda melilit dalam tiap plastid. Pada keadaan yang lebih kompleks, genom  kloroplas akan membentuk  Supercoiled close circular DNA. Genom kloroplas memiliki  ukuran paling kecil di antara DNA  tanaman.  Kelebihan dari genom kloroplas  adalah sangat efisien dalam memanfaatkan DNA. Hal ini dikarenakan  hampir semua  DNA merupakan bagian dari gen tertentu sehingga mempunyai fungsi tertentu. Total nukleotida dibandingkan dengan nukleotida yang menjadi bagian dari gen sekitar 90% sehingga hampir tidak terdapat DNA berulang pada genom kloroplas (Campbell et al., 2008).

2.    DNA Mitokondria

DNA mitokondria (Mitochondrial DNA; mtDNA atau mDNA) adalah materi genetik DNA yang berada di dalam mitokondria. Mitokondria adalah organel dalam sel eukariotik yang mengubah energi kimia dari makanan dalam bentuk yang dapat digunakan oleh sel, adenosin trifosfat (ATP). DNA mitokondria hanya sebagian kecil DNA dalam suatu sel eukariotik; sebagian besar DNA didapati pada nukleus sel, dan pada tumbuhan, juga dalam kloroplas. Berbeda dengan organel sel lainnya, mitokondria memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik di inti sel. Mitokondria, sesuai dengan namanya, merupakan rantai DNA yang terletak di bagian sel yang bernama mitokondria. DNA mitokondria terdapat dalam jumlah banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel, sedangkan DNA inti hanya berjumlah dua kopi. DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited).  Besar genom pada DNA mitokondria relatif kecil apabila dibandingkan dengan genom DNA pada nukleus. Ukuran genom DNA mitokondria pada tiap tiap organisme sangatlah bervariasi. Pada manusia ukuran DNA mitokondria adalah 16,6 kb, sedangkan pada Drosophila melanogaster kurang lebih 18,4 kb. Pada khamir, ukuran genom relatif lebih besar yaitu 84 kb. Tidak seperti DNA nukleus yang berbentuk linear, mtDNa berbentuk lingkaran. Sebagian besar mtDNA membawa gen yang berfungsi dalam proses respirasi sel. Eksperimen yang dilakukan dengan menghilangkan mtDNA pada Saccharomyces cerevisiae menunjukan penurunan tingkat pertumbuhan yang signifikan yang ditandai dengan mengecilnya ukuran sel.

mtDNA bersifat haploid, diturunkan dari ibu ke seluruh keturunannya. DNA mitokondria juga memiliki sifat unik yaitu laju mutasinya yang sangat tinggi sekitar 10-17 kali DNA inti. Hal ini dikarenakan mtDNA tidak memiliki mekanisme reparasi yang efisien, tidak memiliki protein histon, dan terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria tempat berlangsungnya reaksi fosforilasi oksidatif yang menghasilkan radikal oksigen sebagai produk samping. Selain itu, DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA polimerase γ yang tidak mempunyai aktivitas proofreading (suatu proses perbaikan dan pengakuratan dalam replikasi DNA). Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan replikasi. Replikasi mtDNA yang tidak akurat ini akan menyebabkan mutasi mudah terjadi.

DNA mitokondria (mtDNA) berukuran 16.569 pasang basa dan terdapat dalam matriks mitokondria, berbentuk sirkuler serta memiliki untai ganda yang terdiri dari untai heavy (H) dan light (L). Dinamakan seperti ini karena untai H memiliki berat molekul yang lebih besar dari untai L, disebabkan oleh banyaknya kandungan basa purin. MtDNA terdiri dari daerah pengode (coding region) dan daerah yang tidak mengode (non-coding region). MtDNA mengandung 37 gen pengode untuk 2 rRNA, 22 tRNA, dan 13 polipeptida yang merupakan subunit kompleks enzim yang terlibat dalam fosforilasi oksidatif, yaitu: subunit 1, 2, 3, 4, 4L, 5, dan 6 dari kompleks I, subunit b (sitokrom b) dari kompleks III, subunit I, II, dan III dari kompleks IV (sitokrom oksidase) serta subunit 6 dan 8 dari kompleks V. Kebanyakan gen ini ditranskripsi dari untai H, yaitu 2 rRNA,14 dari 22 tRNA dan 12 polipeptida. MtDNA tidak memiliki intron dan semua gen pengode terletak berdampingan. Sedangkan protein lainnya yang juga berfungsi dalam fosforilasi oksidatif seperti enzim-enzim metabolisme, DNA dan RNA polimerase, protein ribosom dan mtDNA regulatory factors semuanya dikode oleh gen inti, disintesis dalam sitosol dan kemudian diimpor ke organel. Daerah yang tidak mengode dari mtDNA berukuran 1122 pb, dimulai dari nukleotida 16024 hingga 576 dan terletak di antara gen tRNApro dan tRNAphe. Daerah ini mengandung daerah yang memiliki variasi tinggi yang disebut displacement loop (D-loop). D-loop merupakan daerah beruntai tiga (tripple stranded) untai ketiga lebih dikenal sebagai 7S DNA. D-loop memiliki dua daerah dengan laju polymorphism yang tinggi sehingga urutannya sangat bervariasi antar individu, yaitu Hypervariable I (HVSI) dan Hypervariable II (HVSII). Daerah non-coding juga mengandung daerah pengontrol karena mempunyai origin of replication untuk untai H (OH) dan promoter transkripsi untuk untai H dan L (PL dan PH). Selain itu, daerah non-coding juga mengandung tiga daerah lestari yang disebut dengan conserved sequence block (CSB) I, II, III. Daerah yang lestari ini diduga memiliki peranan penting dalam replikasi mtDNA.

3.    DNA Plasmid

Plasmid adalah unsur genetik yang terjadi secara alami yang ditemukan dalam organisme mikroba. Plasmid dapat ditemukan di semua tiga domain mikroba (archaea, bakteri) dan eukariot. Ekstrakromosomal untai ganda DNA yang ditemukan dalam sitoplasma mikroba disebut plasmid. Plasmid memiliki struktur dobel heliks sirkular dengan ukuran yang relatif lebih kecil dibandingkan ukuran DNA kromosomal, ukuran plasmid berkisar antara 2 hingga 200 kb. Sebagai materi genetik ektrakromosomal, plasmid tidak mengandung gen-gen yang esensial bagi pertumbuhan dan perkembangan sel sebagaimana kromosom, namun plasmid mengandung gen-gen yang dibutuhkan sel untuk bertahan hidup pada suatu kondisi tertentu. Plasmid memiliki daerah awal replikasi (OriC) sehingga plasmid dapat bereplikasi secara independen dan tidak bergantung pada kromosom. Plasmid dapat ditransfer dari satu sel ke sel yang lain. Kemampuan plasmid untuk ditransfer dari satu sel ke sel lain mengindikasikan gen-gen yang terdapat pada plasmid dapat diekspresikan pada sel lain.

Sebagian besar plasmid memiliki struktur sirkuler, namun ada juga plasmid linear yang dapat ditemukan pada mikroorganisme tertentu, seperti Borrelia burgdorferi dan Streptomyces. Plasmid ditemukan dalam bentuk DNA utas ganda yang sebagian besar tersusun menjadi superkoil atau kumparan terpilin. Struktur superkoil terjadi karena enzim topoisomerase membuat sebagian DNA utas ganda lepas (tidak terikat) selama replikasi plasmid berlangsung. Struktur superkoil akan menyebabkan DNA plasmid berada dalam konformasi yang disebut lingkaran tertutup kovalen atau covalently closed circular (ccc), namun apabila kedua utas DNA terlepas maka akan plasmid akan kembali dalam keadaan normal (tidak terpilin) dan konformasi tersebut disebut sebagai open circuler (oc).

Gen merupakan segmen DNA yang mengkode RNA dan protein yang mengekspresikan suatu sifat. Gen di dalam inti yang terdapat dalam genom kromosomal berperan dalam pengaturan sifat sedangkan gen ekstrakromosomal berperan dalam pengaturan fungsi dari bagian sel. Pada organisme prokaryotik, tidak memiliki struktur membran inti sehingga akan mempengaruhi struktur gen. Gen prokaryotik tidak terdapat intron (bagian gen bukan pengkode yang tidak di translasikan). Gen prokaryotik tidak memiliki ruang. Dengan tidak adanya intron maka gen hanya jadi satu ruang sehingga metabolisme terjadi secara simultan dan translasi bisa terjadi secara langsung.Pada organisme eukaryotik memiliki stuktur dengan banyak ruang sehingga harus seleksi dalam proses transkripsi kemudian di translasikan menjadi protein.

Pada E.coli beberapa gen akan ditranskripsikan menjadi molekul 1 mRNA, cluster gen ini yang disebut sebagai operon. Operon adalah segmen DNA yang mengandung 2 atau lebih gen, memiliki letak yang berurutan yang di transkripsikan menjadi 1 molekul mRNA polysitronic. Sitron adalah unit genetik yang mengkode polipeptida.

Komponen operon antara lain:

1.      Regulatory gene, menghasilkan protein reseptor sehingga dapat menghambat ekspresi gen dengan bloking RNA polimerase.

2.      Promoter region, sekuen DNA dimana melekatnya RNA polimerase untuk memulai transkripsi

3.      Operator region, sekuens DNA tempat menempelnya protein represor untuk mencegah RNA polimerase untuk melakukan transkripsi

4.      Structural gene, sekuens DNA yang mengkode enzim yang langsung berperan dalam produksi polipeptida

Gen-gen yang bukan operon memiliki proses transkripsi yang menghasilkan 1 mRNA, promoter tetap ada. Pada organisme prokaryotik memiliki ekspresi gen yang berasal dari respon terhadap lingkungan sel. Pada organisme eukaryotik, terdapat intron dan ekson. Keduanya ditranskripsikan ke RNA tetapi intron dihilangkan saat translasi. Setiap gen mengandung ekson (bagian dari gen yang akan mengkode polipetida) dan intron yang bervariasi.

Organisasi gen bergantung pada:

1.      Ukuran gen bervariasi

2.      Jarak antar gen bervariasi

3.      Bagian dar kromosom yang bukan gen

4.      Umumnya ukuran ekson lebih kecil dari intron

Kolinearitas gen dan protein :

1.      Urutan nukleotida pada kodon terkait dengan asam amino

2.      Coding sekuen dibatasi oleh non coding intron

Promoter berperan untuk binding RNA polimerase , mengikat laju transkripsi. cDNA merupakan komplementari DNA yaitu molekul DNA yang disintesis berdasarkan sekuen mRNA pada sel eukaryotik. cDNA adalah sekuen DNA yang tidak mengandung intron karena direserve transkrip dari mRNA yang sudah dihilangkan intronnya. Berfungsi untuk mengtahui ekson atau intron.

Struktur gen dari DNA mitokondria :

1.      Ukurannya bervariasi dari suatu spesies dengan spesies lain, tidak menjamin kalau besar gennya banyak.

2.      Jumlah dan ukurannya tergantung dari kekomplekskannya dan kebutuhan energi.

3.      Human mtDNA mengkode 2 rRNA, 22tRNAs, dan 13 protein

4.      Yeast mtDNA berbeda dengan manusia, mengkode 6 macam gen 2 rRNA, 25 tRNA dan 16 polipeptida

5.      Tanaman berbunga memiliki genom mtDNA yang lebih komplek dan besar. Mekipun berkerabat dekat namun ukuran mitokondria berbeda beda.

Struktur gen dari cpDNA

1.      Kebanyakan genom kloroplas mengandung suatu single cloroplas DNA

2.      Gen-gennya banyak mengandung intron

3.      Kebanyakan cpDNA mengandung sekuen yang berulang.

Sel prokariot dan eukariot memiliki perbedaan yang sangat signifikan dengan dasar utama ada tidaknya membrane inti sel. Namun masih ada beberapa perbedaan antara keduanya yang dapat dilihat pada table di bawah ini:

PROKARIOT	EUKARIOT
Tidak memiliki inti yang sebenarnya, materi inti tersebar dalam sitoplasma karena tidak mempunyai membrane inti	Memiliki nucleus yang sebenarnya karena materi inti dilingkupi oleh membrane inti
Memiliki DNA yang lebih sederhana, lebih sedikit mengandung pasangan basa nukleotida, berbentuk sirkuler	Memiliki DNA yang lebih kompleks, lebih banyak mengandung pasangan basa nukleotida, sehingga harus digulung pada protein histon (ada histonnya)
Hanya memiliki kromosom tunggal	Memiliki kromosom lebih dari 1 (satu)
Tidak memiliki intron, hanya ekson	Memiliki intron dan ekson
Memiliki operon	Tidak memiliki operon
Proses transkipsi dan translasi dapat terjadi secara simultan	Transkipsi terjadi di inti, dan translasi terjadi di sitoplasma. Keduanya tidak dapat berjalan secara bersamaan.
Proses transkipsi terjadi lebih sederhana	Transkipsi lebih rumit terjadi, dikarenakan akses RNA polymerase terhadap DNA lebih lama akibat DNA dikemas secara kompak dengan protein histon
Proses regulasi sintesis protein lebih sederhana	Proses regulasi sintesis proteinnya lebih kompleks

Intron berasal dari singkatan “intragenic regions”, yang merupakan bagian yang tidak berkode dari precursor mRNA (pre-mRNA), yang dibuang sebelum mRNA siap ditranslasi. Ukuran genome berkorelasi dengan panjang intron per gen, contohnya intron yang ada pada gen hewan invertebrate lebih pendek dibandingkan dengan dengan intron yang ada pada gen manusia, dan lebih panjang dibandingkan dengan jamur. Panjang dan ukuran intron berbeda pula pada satu spesies yang sama dan berbeda pada gen yang berbeda dalam satu individu. Intron sering ditemukan dalam genome eukariotik dalam pasangan AU atau AC (Albert et al., 2002).

Intron terdiri dari 4 kelas : intron inti, intro grup I, intron grup II dan intron grup III. Intron inti, atau disebut pula splisiomal intron merupakan bagian intron yang diputus oleh spliceosome. Ada beberapa rangkaian khusus yang mendukung proses identifikasi pemutusan (spalacing) oleh intron ini. Intron I, II dan III merupakan inton yang dengan tanpa spleceosom dalam prosesi splacing dari pre mRNA. Intron I melakukan spacing dengan bantuan nukleosida guanine bebas. Intron grop II dan III proses pemutusan melalui lintasan Lariat, yang mempunyai fungsi yang sama dengan spleceosome, yang kemungkinan merupakan hasil dari evolusi spliceosome.
Ada dua hipotesis mengenai mengapa intron terbentuk :

1. Intron- Early (IE), Pada awalnya intron banyak ditemukan pada organism purba/awal prokariotik maupun eukariotik. Kemudian intron menghilang pada organism prokariotik disebabkan untuk efesiensi kelangsungan hidupnya. Fakta yang menjadi dasar teori ini adalah intron memfasilitasi exon sebagai domain dalam pembentukan potein. Model ini memungkinkan adanya evolusi gen baru.

2. Intron-Late (IL). Pada awalnya intron berupa parasit yang memiliki gen yang disebut transposable elemen. Gen ini masuk pada organism yang tidak memiliki intron kemudian terakmulasi sehingga terbentuk dalam rangkain DNA yang ditranskripsi sebagai intron. Model ini didasarkan pada adanya speciomal intron yang ditemui hanya pada organism eukariotik

Intron mempunyai fungsi diantaranya :

1. Fungsi intron adalah mengatur aktivitas gen mengatur gen dalam setiap tahap pertumbuhan dan perkembangan suatu organism dan kebutuhan biologis sesaat melalui kontrol ekpresi gen. Intron inti bisa bersifat sebagai katalis dari beberapa reaksi kimia, yang disebut ribozyme. Ribozim memfasilitasi pemotongan intron dengan sendirinya (self splicing), sehingga protein yang ditranslasi menjadi hanya protein yang bermanfaat saja.

2. Struktur stabil yang ada pada intron memungkinkan intron dapat melindungi pre mRNA dari degradasi enzim.

3. Intron menghasilkan variasi fenotipik dengan mengatur atau memfasilitasi trasposisi dari exon. Pembuktian hal ini berasal dari kenyataan bahwa intron berada pada dua batas domain pada molekul DNA, dinamakan Exon shuffling. Mekanisme ini memungkin adanya variasi kombinasi exon baru.

4. Beberapa intron mempunyai fungsi mengontrol rangkaian proses pada kromosom X, hal ini penting dalam menentukan jenis kelamin pada tanaman dan vertebrata. gen Sxl merupakan pengatur utama dalam penetuan jenis kelamin dan fungsinya adalah mengatur intron yang dipotong pada mRNA. Gen Sxl menghalagi pemutusan intron pada betina, sehingga menghentikan betina memproduksi protein fungsional msl-2. Gen msl-2 juga dikontrol oleh dengan memutus intron pada jantan, tidak pada betina. Jantan tidak memiliki gen Sxl, sehingga proses expresi gen msl-2 dapat berjalan.

5. Intron tidak mempunyai fungsi dalam proses translasi, tapi mempengaruhi peran dalam pengaturan sintesis protein. Intron yang tidak terpotong (unspliced) yang ada dalam mRNA mengakibatkan penyimpangan dalam expresi gen, contohnya terbentuk sel kanker (Bregman, 2001).

Pada pengendalian negatif, gen regulator menghasilkan suatu protein represor. Represor ini menempel pada daerah operator yg terletak disebelah hilir promoter. Penempelan menyebabkan RNA polimerase tidak dapat melakukan transkripsi gen-gen struktural sehingga operon mengalami represi. Induser melekat pada bagian represor dan mengubah struktur (sisi allosterik) dari represor, sehingga mengubah secara allosterik konformasi molekul represor, kemudian represor tidak dapat menempel lagi pada operator dan represor tidak mampu menghambat trankripsi. RNA polimerase akan terus berjalan. Represor yang dihasilkan oleh gen regulator tidak berikatan dengan ko-represor akan tidak aktif dan trankripsi pun akan berjalan. Pada gambar keempat pada pengendalian negatif menjelaskan bahwa represor yang berikatan dengan ko-represor pada sisi allosteriknya akan menghambat transkripsi. Pengendalian positif menjelaskan bahwa gen regulator menghasilkan suatu aktivator yang belum aktif, sehingga transkripsi tidak bisa berjalan. Aktivator yang dihasilkan oleh gen regulator berikatan dengan protein induser sehingga aktivator akan tereaktivasi dan trankripsi pun berjalan. Gen regulator yang menghasilkan suatu aktivator yang sudah aktif dan transkripsi akan berjalan. Pada gambar keempat dari pengendalian positif menjelaskan bahwa aktivator akan berikatan dengan  ko-represor sehingga menjadi tidak aktif, maka tidak terjadi transkripsi.

Review Jurnal : Efficient Mitochondrial Genome Editing by CRISPR/CaS9

¨  Pendahuluan

Mitokondria berisi genom yang mengkode protein respirasi. Adaya aktivitas fosforilasi oksidatif menyebabkan mutasi mtDNA. Manipulasi DNA Mitokondria di desain untuk memperbaiki mtDNA yang rusak . Sistem CRISPR/CaS9 digunakan untuk mengedit DNA inti untuk memperbaiki alel yang mengalami mutasi. FLAG-CaS9 dapat mengedit DNA mitokondria dalam genom mitokondria. Ekspresi FLAG-CaS9 memacu pembelahan mtDNA.Untuk melihat distribusi FLAG-CaS9 dibuat mitoCaS9 yang akan mengatur mitokondria

¨  Metode

Konstruksi mitokondria target CaS 9 menggunakan olignukleotida. Kultur sel dan transfeksi dengan sel HEK-293T ditumbuhkan dan ditransfeksikan mitoCaS9. PCR untuk DNA mitokondria diekstrasi dengan menggunakan primer PCR

Hasil Distribusi CRISPR/CaS9 mitkondria

CRISPR dan sRNA berasosiasi dalam mengode editing DNA. Terdistribusi di sitoplasma, mitkondria, dan nukleus dari sel HEK-293T

¨  Pengaturan pembelahan mtDNA oleh CRISPR/CaS9

Oligonukleotida yang ada pada area mtDNA membantu memperlihatkan pembelahan mtDNA. FLAG-CaS9 dapat berpindah ke matriks mitkondria (kontrol kerusakan mtDNA juga)

¨  Mito CaS-9 untuk mengedit DNA mitokondria

Mengandung enzim retriksi untuk memotong DNA Mitokondria Eliminasi bagian yang mengalami mutasi

¨  Kesimpulan : CRISPR/CaS9 dapat digunakan untuk mengatur editing mtDNA, studi mitokondria dan fungsi RNA dalam genom mitokondria (Jo et al., 2015).

DAFTAR PUSTAKA

Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walters, P. 2002. Molecular Biology of the Cell 4 Edition. New York: Garland Science.

Bergman, J. 2001. The Functions of Introns: From Junk DNA to Designed DNA. Perspectives on Science and Christian Faith. 53(3): 23-34.

rown, T.A. 2002. Genomes 2 Edition. Oxford: Wiley-Liss.

Campbell, N.A.; Reece, J.B.; Urry, L.A.; Cain, M.L.; Wasserman, S.A.; Minorsky, P.V.; Jackson, R.B. 2008. Biology Eight Edition. San Francisco: Pearson Benjamin Cummings

Jo, A.,  Ham, S., Lee, G.H., Lee, Yu-II., Kim, S., Shin, J., and Lee, Y. 2015. Efficient Mitochondrial Genome Editing by CRISPR/Cas9. BioMed Research International. 2015(10):1155-1165.