Cistron adalah Potongan Tunggal
Dari DNA
Usaha sistematik pertama untuk menghubungkan gen dengan enzim menunjukkan bahwa masing-masing tahap dalam jalur metabolisme dikatalis oleh enzim tunggal dan dapat di halangi dengan mutasi pada gen yang berbeda. Hal ini mengarahkan hipotesis satu gen : satu protein. Masing-masing tahap metabolisme dikatalis oleh enzim khusus, yang produksinya adalah tanggung jawab dari gen tunggal. Sebuah mutasi di gen merubah aktivitas dari protein yang bertanggung jawab untuk itu.
Mengindentifikasi protein mana yang menggambarkan sebuah gen khusus merupakan tugas yang panjang. Mutasi bertanggung jawab untuk menghasilkan mutan kacang keriput dari Mendel yang diidentifikasi pada tahun 1990 sebagai perubahan yang menon-aktifkan gen untuk enzim zat tepung.
Sejak mutasi merupakan peristiwa acak dengan melihat struktur dari gen, kemungkinan terbesar hal itu akan merusak atau bahkan menghapus fungsi gen. Ini menjelaskan sifat dasar dari mutasi resesif: mereka menggambarkan fungsi yang tidak ada, karena gen mutan melakukan pencegahan dari produksi enzim. Gambar 1 mengilustrasikan dasar dari hubungan dominansi antara resesif dan wild type. Ketika heterozigot terdiri dari satu wild type dan alel mutan, wild type akan memproduksi enzim secara langsung. Wild type merupakan alel dominan. (Ini mengasumsikan bahwa sejumlah protein dibuat oleh wild type tunggal. Ketika ini tidak benar, jumlah yang lebih kecil dibuat oleh satu alel sebagai perbandingan untuk dua alel menghasilkan fenotip intermediate dari alel dominan secara parsial pada heterozigot).
Sebuah modifikasi pada hipotesis dibutuhkan untuk mengakomodasi protein yang terdiri dari lebih dari satu sub unit. Jika subunit-subunit sama, protein adalah homomultimer, yang diwaliki oleh satu gen tunggal. Jika subunit berbeda, protein adalah heteromultimer. Ketetapan sebagai aturan yang lebih umum dapat dipakai untuk protein heteromultimer, hipotesis satu gen : satu enzim menjadi lebih terekspresikan sebagai satu gen : satu rantai polipeptida.
Gambar 1. Kode gen untuk protein
Bagaimana kita menentukan dua mutasi yang menyebabkan sebuah fenotip serupa pada gen yang sama? Jika peta mereka berdekatan, mereka mungkin menjadi alel. Bagaimanapun, mereka juga dapat menggambarkan mutasi di dua gen berbeda yang protein-proteinnya terlibat dalam fungsi yang sama. Tes kelengkapan digunakan untuk menetapkan dua mutasi pada gen yang sama atau pada gen berbeda. Tes ini terdiri dari pembuatan sebuah heterozigot untuk dua mutasi (dengan induk homozigot yang dikawinkan untuk masing-masing mutasi). Jika mutasi pada gen yang sama, genotip induknya akan digambarkan sebagai berikut:
m1 m1 dan
m2 m2
Induk pertama sebagai alel mutan m1 dan induk kedua sebagai alel m2, yang heterozigot:
m1 m2
Tidak ada gen wild type yang muncul, sehingga heterozigot adalah fenotip mutan. Jika mutasi pada gen yang berbeda, genotip induknya akan digambarkan sebagai berikut:
m1+¿
m1+¿¿
¿
dan ++m2m2
Masing-masing kromosom memilki salinan wild type dari satu gen (digambarkan dengan tanda plus) dan salinan mutan dari yang lain. Kemudian heterozigotnya:
m1+ ¿ +m2
¿
Pada dua indukan diantara mereka menyediakan salinan wild type dari masing-masing gen. Heterozigot yang memliki fenotip wild type; dua gen dikatakan lengkap.
Tes kelengkapan ditunjukkan secara lebih detail pada gambar 2. dasar dari tes terdiri dari perbandingan yang ditunjukkan di bagian atas dari gambar. Jika dua mutasi pada gen yang sama, kita akan dapat melihat perbedaan di fenotip dari konfigurasi trans dan konfigurasi cis. Konfigurasi trans adalah mutan karena masing-masing alel memiliki mutasi yang berbeda. Tetapi konfigurasi cis adalah wild type, karena satu alel memiliki dua mutasi tetapi alel lainnya tidak mengalami mutasi. Bagaimanapun, jika dua mutasi pada gen yang berbeda, kita selalu dapat meihat fenotip wild type. Disana selalu terdapat satu wild type dan satu alel mutan dari masing-masing gen, dan konfigurasinya relevan.
Gagal melengkapi artinya bahwa dua mutasi adalah bagian dari unit genetik yang sama. Mutasi yang tidak lengkap satu dengan lainnya dikatakan terdiri atas bagian dari grup kelengkapan yang sama. Istilah lainnnya digunakan untuk mendeskripsikan unit yang digambarkan oleh uji kelengkapan adalah cistron. Ini sama dengan gen. Pada dasarnya ketiga istilah tersebut mendiskripsikan potongan dari DNA yang berfungsi sebagai unit untuk memberikan dukungan untuk RNA atau produk protein.
Sebuah pengecualian untuk sebuah aturan bahwa hanya gen yang berbeda dapat saling melengkapi terkadang ditemukan ketika sebuah gen menggambarkan polipetida yang subunitnya dari protein homomultimerik. Pada sel wild type, protein aktif terdiri dari beberapa subunit yang identik. Di dalam sel terdiri dari dua alel mutan, bagaimanapun produknya dapat dicampur untuk membentuk protein multimerik yang terdiri dari dua tipe subunit. Terkadang dua mutasi mengimbanginya, sehingga pencampuran subunit protein akan aktif, namun protein sendiri dari tipe mutan subunit menjadi inaktif. Efek ini disebut komplementasi intraalelik
Pertanyaan:
1. Bagaimana penjelasan terkait dengan hipotesis yang menyebutkan bahwa satu gen : satu protein?
Jawab:
Pada hipotesis satu gen : satu protein mulanya muncul karena usaha sistematik yang menghubungkan gen dengan enzim menunjukkan bahwa masing-masing tahap dalam jalur metabolisme dikatalis oleh enzim tunggal. Namun proses tersebut dapat di halangi dengan mutasi pada gen yang berbeda sehingga menyebabkan gen tersebut mencegah produksi dari protein tersebut. Mutasi sendiri merupakan sebuah peristiwa acak yang memungkinkan rusaknya gen atau bahkan hilangnya fungsi gen tersebut. Dengan adanya mutasi yang menyebabkan gen kehilangan fungsinya untuk secara otomatis pula gen tidak mampu mengekspresikan atau menghasilkan protein tersebut, dimana gen lainnya juga tidak mampu. Oleh sebab itulah muncullah sebuah hipotesis bahwa satu gen : satu protein.
2. Adakah kemungkinan gen yang sama dapat saling melengkapi seperti halnya pada gen yang berbeda?
Jawab:
Mungkin saja, namun secara umum gen yang dapat saling melengkapi adalah gen-gen yang tidak sama atau yang berbeda. Sebuah pengecualian untuk sebuah aturan bahwa hanya gen yang berbeda dapat saling melengkapi terkadang ditemukan ketika sebuah gen menggambarkan polipetida yang subunitnya dari protein homomultimerik. Pada sel wild type, protein aktif terdiri dari beberapa subunit yang identik. Di dalam sel terdiri dari dua alel mutan, bagaimanapun produknya dapat dicampur untuk membentuk protein multimerik yang terdiri dari dua tipe subunit. Terkadang dua mutasi mengimbanginya, sehingga pencampuran subunit protein akan aktif, namun protein sendiri dari tipe mutan subunit menjadi inaktif. Efek ini disebut komplementasi intraalelik
Sifat dari multiple alel
Ketika gen telah teridentifikasi, didalam fungsinya dalam prinsip yang dapat diperoleh dari menghasilkan organisme mutan yang seluruhnya kekurangan gen. Mutasi yag seluruhnya mengeleminasi fungsi gen. Biasanya karena gen gen yang telah terhapus, yang disebut dengan mutasi nol. Jika gen esensial, mutasi nol merupakan hal yang letal.
Untuk menentukan apakah efek dari gen fenotipe, hal itu merupakan hal yang esensial untuk mengkarakteristasi mutasi nol. Ketika mutasi gagal untuk mengakibatkan fenotipe, hal itu selalu mungkin bahwa hal ini terjadi karena kebocoran. Yang cukup produk aktif yang dibuat untuk memenuhi fungsinya, bahkan ketika aktivitas kebanyakan dikurangi atau kuantitasnya dibedakan dari tipe yang liar. Tetapi ketika mutasi nol gagal mempengaruhi fenotipe, kita mungkin secara aman menyimpulkan bahwa fungsi gen itu tidak diperlukan.
Mutasi nol atau mutasi yang lain yang menghalangi fungsi gen (tetapi tidak kesemuanya dihapuskan) disebut kehilangan fungsi mutasi. Kehilangan dari fungsi mutasi merupakan hal yang mendesak. Terkadang mutasi memiliki pengaruh yang berlawanan dan menyebabkan protein memperoleh fungsi barunya, perubahan seperti itu disebut perolehan fungsi mutasi. Perolehan fungsi mutasi merupakan hal yang dominan.
Jika mutasi yang terdesak itu diproduksi oleh setiap perubahan dalam gen yang mencegah produksi dari protein aktif, seharusnya ada jumlah mutasi yang besar dari satu gen. Banyak asam amino menggantinya yang menyebabkan perubahan struktur dari protein yang cukup untuk menghalangi fungsinya. Variasi yang berbeda dalam dalam gen yang sama disebut perkalian alel. Dan keberadaan mereka membuat hal itu menjadi mungkin untuk membuat heterozigot antara mutan dan alel.
Hubungan antara perkalian alel ini membaut bentuk menjadi semakin beragam.
Dalam kasus yang paling mudah, tipe gen yang liar mengkode untuk produk protein yang fungsional. Alel mutan mengkode untuk protein yang nonfungsional. Tetapi terdapat kasus yang sering dimana rangkaian alel mutan memiliki fenotipe yang berbeda. Untuk contohnya, fungsi tipe yang liar dari lokus
yang berwarna putih dari D. Melanogaster itu dibutuhkan untuk mengembangkan warna merah normal dari mata. Lokus itu dinamakan untuk efek ekstrim (nol) mutasi yang menyebabkan lalat tersebut memiliki mata yang putih dari mutan homozigot.
Untuk mendekripsikan dari tipe liar dan alel mutan, tipe genom liar diindikasikan oleh huruf atau yang ditulis diatas (superscipt) sesudah nama dari lokus (w+ merupakan tipe alel liar untuk warna merah pada D. melanogaster). Kadang-kadang tanda + digunakan oleh dirinya sendiri untuk mendeskripsikan tipe alel yang liar dan hanya alel mutan yang diindikasikan oleh oleh nama dari lokus.
Keseluruhan bagian bentuk yang rusak dari gen (atau ketiadaan dari fenotipe) mungkin diindikasikan oleh minus superscript. Untuk membedakan diantara beragam mutan alel mutan dengan efek yang berbeda, superscript yang lain mungkin diperkenalkan seperti wi atai wa.. Alel w+ merupakan alel yang dominan diantara alel yang lain dalam heterozigot. Ada banyak perbedaan alel mutan
Gambar 1 : lokus w memiliki rangkaian yang ekstensif dari alel dimana fenotipnya memainkan peran dalam kemajuan wild-type (warna merah) Gambar diatas menunjukkan sampel yang kecil, meskipun beberapa alel tidak memiliki warna pada matanya, beberapa alel memproduksi beberapa warna. Masing-masing dari alel mutan harus setidaknya mewakili mutasi yang berbeda
dari gen, dimana tidak dapat mengeleminasi fungsinya secara keseluruhan, tetapi meninggalkan aktivitas residu yang memproduksi karakteristik fenotip. Alel ini dinamakan untuk warna dari mata yang homozigot. (kebanyakan w alel berpengaruh pada kuantitas dari pigmen di mata dan contoh dari figure yang disusun (secar kasar) menurunkan jumlah dari warna, tetapi yang lainnya sama seperti wsp, berpengaruh pada pola dimana itu disimpan)
Ketika multiple alel ada, hewan mungkin heterozigot yang membawa dua alel mutan yang berbeda. Fenotipe dari heterozigot bergantung kepada kealamianya dalam mengkasilakn aktivitas residual dari masing-masing alel. Hubungan antra dua mutan alel pada prinsipnya tidak berbeda dari tipe liar dan alel mutan dimana satu alel mungkin dominan sedangkan alel yang lain mungkin parsial atau mungkin ada keduanya.
Tidak ada tipe liar yang unik pada beberapa lokus yang berbeda. Kontrol dari darah manusia merupakan sistem grup yang menyediakan contoh. Kekurangan fungsinya diwakilkan dari tipe nol. Grup O. Tetapi alel yang fungsional dari A dan B menyediakan aktivitas yang kodominan antra satu dengan yang lain dan dominan diatas O grup.
Tipe dari O (atau H) antigen yang diturunkan dalam semua individu dan terdiri dari beberapa grup karbohidrat yang ditambahkan dalam protein. Lokus ABC mengkode untuk enzim galaktosiltransferase yang ditambahkan secara lebih jauh kedalam antigen O. Spesifikasi dari enzim ini dapat digunakan untuk menentukan grup darah. A alel diproduksi dari enzim yang menggunakan kofaktor UDP-N-asetilgalaktose yang menghasilkan antigen A. Alel B menghasilkan enzim yang digunakan oleh kofaktor UDP-galaktose menghasilkan antigen B. Versi dari A dan B dari protein transferase berbeda dari 4 macam asam amino yang rupanya mempengaruhi pengenalannya dari tipe kofaktor. O alel memiliki mutasi (delesi yang kecil) yang mengeleminasi aktivitas, jadi tidak ada modifikasi dari antigen O terjadi.
Hal ini menjelaskan kenapa alel A dan B dominan pada AO dan BO heterozigot, Hubungan aktivitas transferase menghasilkan antigen A dan B. Alel A dan B merupakan alel yang kodominan dalam AB heterozigot, karena aktivitas transferase keduanya diekspresikan. OO heterozigot merupakan nol yang tidak
memiliki aktivitas keduanya dan terkait karena kekurangan antigen keduanya. Tidak hanya A dan B yang dapat dianggap sebagai tipe yang unik, sejak mereka mewakili aktivitas alternatif daripada kehilangan atau memperoleh fungsinya. Situasi seperti ini, dimana terdapat alel yang berfungsi secara fungsional dalam populasi dideskripsikan sebagai polimorfis.
Gambar 2: Penggolongan darah berdasarkan sistem ABO berdasarkan lokus dari galaktosiltransferase dimana yang menentukan penggolongan darah
Pertanyaan
1. Bagimanakah Sistem Penggolongan Darah Manusia Berdasarkan Sistem ABO?
Jawab :
Penggolongan darah pada manusi denga sistem ABO dimana penggolongan tersebut berdasarkan grup karbohidrat yang terdapat pada protein dalan sel darah. Dalam grup karbohidrat di protein tersebut terdapat lokus ABC yang mengkode enzim galaktosiltransferase. Enzim ini dapat digunakan untuk menentukan grup darah seperti misalnya A alel diproduksi dari enzim yang menggunakan kofaktor UDP-N-asetilgalaktose yang menghasilkan antigen A. Alel B menghasilkan enzim yang digunakan oleh kofaktor UDP-galaktose menghasilkan antigen B. Versi dari A dan B dari protein transferase berbeda dari 4 macam asam amino yang rupanya mempengaruhi pengenalannya dari tipe kofaktor. O alel memiliki mutasi (delesi yang kecil) yang mengeleminasi aktivitas, jadi tidak ada modifikasi dari antigen O terjadi
2. Mengapa alel A dan B dominan pada AO dan BO heterozigot? Jawab :
Alel A dan B dominan pada AO dan BO heterozigot, aktivitas transferase mengakibatkan Antigen A atau B. Alel A dan B merupakan alel yang kodominan dalam AB heterozigot, dan keduanya membutuhkan aktivitas transferase yang diekspresikan. OO heterozigot merupakan nol yang tidak memiliki aktivitas keduanya dan kekurangan antigen. Jadi dapat sedangkan alel A dan alel B memiliki aktivitas transferase yang diekpresikan dan memiliki antigen A dan B sedangkan alel OO pada heterozigot tidak memiliki aktivitas dan tidak memilik antigen sehingga alel A dan B dominan.
