PLASMID DAN EPISOM

Plasmid adalah material turun temurun yang tidak merupakan bagian

kromosom, dapat memperbanyak diri sendiri, biasanya bulat, kecil, dan relatif

sederhana tidak esensial bagi sel yang bersangkutan, dalam kaedaan tertentu ada

plasmid yang dapat menguntungkan sel yang dihuninya.

Episom adalah unsur-unsur genetika bebas, berupa virus atau jasad renik

lainnya, yang telah dapat berkembang dalam sel bakteri baik dalam keadaan autonom

(menggandakan diri dan dipindahkan tanpa bergantung kepada kromosom bakteri)

maupun pada keadaan terintegrasi (melekat pada kromosom bakteri, berperan serta

bersamanya dalam rekombinasi genetika dan dipindahkan bersama kromosom bakteri

tersebut).

Sebagian besar plasmid tidak penting bagi sel induknya, tapi beberapa

mempunyai kemampuan untuk reaksi antibiotik. Karena plasmid memiliki

kemampuan untuk bereplikasi sendiri dan untuk berkombinasi dengan DNA lain dan

untuk membawa DNA dalam pusat aktivitas sintetis sel, maka digunakan dalam

teknik genetika.

Plasmid diketahui berguna pada 2 fungsi utama yaitu:

1. Untuk memperbanyak berbagai macam antibiotik dan obat yang resisten terhadap

bakteri patogen.

2. Untuk menstabilkan mikro organisme penting bagi perindustrian. Sebagai contoh

Streptococcus lactis dan beberapa bakteri yang digunakan dalam proses pembuatan

keju. Beberapa plasmid sudah diidentifikasi dan menunjukkan bahwa plasmid-

plasmid tersebut membawa gen-gen yang mengkode enzim-enzim penting dalam

proses fermentasi pembuatan keju.

Tiga tipe plasmid bakteri yang sudah dipelajari secara mendalam adalah

1. F dan F’ plasmid, factor fertilitas konjugasi

2. R plasmid disebut juga RTF atau Resisten Transfer Factor plasmid membawa

beberapa gen untuk resistensi terhadap antibiotic atau obat antibiotic yg lain.

3. Col plasmid disebut juga colicinogenic, plasmid yang mengkode untuk colisin,

protein yang membunuh secara sensitive sel E. Coli.

Episom adalah materi genetik yang dapat bereplikasi dengan 2 alternatif yang

berbeda :

1. Tergabung dalam kromosom utama sel induk

2. Sebagai elemen genetik autosom, kromosom induk yang independent.

Tetapi bentuk dari plasmid dan episom tidak sama. Banyak plasmid yang ada dalam

bentuk terintegrasi, demikian juga pada episom seperti banyak ditemukan pada gen

page ά episom tapi bukan plasmid.

Elemen Transposabel

Pemetaan genetika sebelumnya berdasarkan asumsi bahwa gen tidak berpindah posisi.

Namun pada awal 1940an ilmuwan menemukan bahwa sebenarnya beberapa urutan

DNA dapat berpindah posisinya. Urutan yang dapat berpindah posisi tersebut

dinamakan elemen transposabel, atau sederhananya disebut transposon.

KETIDAKSTABILAN GENETIK DAN PENEMUAN ELEMEN TRANSPOSABEL

Elemen transposabel ditemukan oleh B. McClintock melalui analisis ketidakstabilan

genetic pada jagung yang mencakup pemecahan kromosom dan terjadi di tempat di

mana terdapat elemen transposabel. Pada percobaannya, McClintock menggunakan

penanda untuk mengontrol penyimpanan pigmentasi dalam aleuron, yaitu alel lokus C

di lengan pendek kromosom 9. McClintock menyilangkan individu betina CC dan

jantan CI CI, di mana CI adalah alel dominant inhibitor pewarnaan aleuron, maka

hasilnya kernel dengan endosperm CI CC. walaupun banyak biji jagung yang tidak

berwarna sebagaimana yang diharapkan namun terdapat pula biji jagung yang

berbercak ungu kecoklatan. Berdasarkan analisis ternyata telah terjadi pemecahan

kromosom yaitu terpisahnya fragmen yang mengandung alel CI tersebut yang

menyebabkan hilangnya alel CI dalam kromosom dan biji yang dihasilkan menjadi

berwarna karena tidak ada yang menghambat pigmentasi.

McClintock menemukan bahwa bulir yang berwarna itu terjadi karena pecahan di

lokasi tertentu pada kromosom 9 dan menamakan factor penyebab pecahnya

kromosom tersebut sebagai factor Ds (dissociation), factor Ds harus diaktivasi oleh

factor lain bernama AC (activator) yang tidak terdapat pada semua stok jagung.

Karena pemecahan dalam suatu lokasi tergantung adanya aktivasi oleh Ac, maka

McClintock menghipotesiskan factor Ds dapat muncul pada lokasi berbeda dalam

genom dan dimungkinkan Ds dapat berubah posisinya. Baik Ac maupun Ds adalah

anggota dari elemen transposabel, dapat masuk ke lokasi berbeda dalam kromosom

dan gen tertentu sehingga fungsi gen tersebut berubah atau hilang sama sekali. Ac

dapat mengaktifkan diri sendiri disebut autonom sedangkan Ds tidak dapat

mengaktifkan diri sendiri, disebut nonautonom.

ELEMEN TRANSPOSABEL ADA BAKTERI

Ketidakstabilan transposon genetic juga ditemukan pada bakteri. Transposon bakteri

yang paling sederhana adalah Insertion sequence atau elemen IS. Kadang dua elemen

IS berkombinasin dengan gen-gen lain membentuk transpososn komposit. Simbol ini

juga digunakan untuk transposon yang tidak mengandung elemen IS yaitu elemen

Tn3.

Elemen IS

Berupa sekuen pengkodean tunggal, dengan sekuen pendek, identik, atau hampir

identik pada kedua ujungnya. Ketika masuk dalam kromosom atau plasmid maka

mereka akan membuat duplikasi DNA di mana insersi tersebut terjadi, satu salinan

untuk tiap sisi elemen. Transposon komposit terbentuk ketika 2 elemen IS masuk

secara berdekatan dan sekuen di antara dua elemen tersebut dapat diubah urutannya.

Organisasi genetika Tn3 terdir dari 3 gen tnpA, tnpR, dan bla tang mengkode

transposase, resolvase/repressor, dan beta lactamase. Transposisi Tn3 terjadi dalam 2

tahap yaitu fusi 2 molekul membentuk cointegrate oleh transposase dan rekombinasi

antara 2 elemen Tn3 oleh resolvase menghasilkan 2 molekul dengan masing-masing

satu salinan transposon.

Transposon bakteri penting dalam transposisi gen-gen yang mengontrol resistansi

terhadap antibiotic, dan berperan dalam evolusi plasmid R. Plasmid tersebut tidak

hanya bisa menyebar di antara 1 spesies melainkan lintas spesies bahkan genera.

Contoh: R Plasmid E coli ditransfer ke Proteus, Salmonela, dll.

ELEMEN TRANSPOSABEL PADA EUKARIOT

Elemen Transposabel pada Yeast

Saccharomyses cerevisae membawa 35 salinan elemen transposable yang disebut

Ty dalam genom haploidnya. Organisasi genetic pada Ty mirip dengan pada

retrovirus eukariot. Karena kemiripan tersebut elemen Ty juga disebut

Retrotransposon.

Elemen Transposabel pada Jagung

Keluarga Ac/Ds dari jagung awalnya ditemukan oleh McClintock. Struktur

yang paling menarik adalah sekuen dengan 11 nukleotida berulang dengan

orientasi berkebalikan yang disebut inverted terminal repeats. Elemen Ac

bersifat identik sedangkan Ds bersifat heterogen. Salah satu kelas dari elemen

Ds merupakan elemen Ac yang mengalami delesi, disebut Ds aberrant. Fungsi

aktivasi Ac berhubungan dengan protein yang mereka sintesis. Karena Ds

tealah mengalami delesi dig en yang mengkode protein tersebut maka sinyal

aktivasi menjadi terhenti dan Ds tidak dapat mengaktivasi diri sendiri. Ac

mengaktivasi Ds dan ini disebut trans-acting.

Elemen spm dan dspm

Transposon lain pada jagung yang ditemukan oleh McClintock adalah supresor

mutator, yang elemen autonomnya disebut spm dan elemen nonautonomnya

disebut dspm. Pada jagung, ketika terjadi insersi dspm, bulir jagung tipe liar yang

terpigmentasi penuh menjadi sepenuhnya tidak berwarna. Tapi pada saat terjadi

insersi dspm bersamaan dengan adanya spm maka bulir menjadi terpigmentasi

bercak dengan latar belakang tidak berwarna. Hal ini menunjukkan kemampuan

spm untuk mensupresi gen, yaitu sebagai supresor mutator.

Transposon Drosophila

Retrotransposon

Transposon Drosophila sebagian besat terdiri dari elemen yang menyerupai

retrovirus atau terotransposon, panjangnya 5000-15000 pasang nukleotida. Setiap

retrotransposon dibatasi kedua ujungnya oleh long terminal repeat atau LTR yang

terorientasi dalam arah yang sama. Retrotransposon bertanggungjawab untuk

mutasi klasik genetika Drosophila. Sebagaimana elemen Ty pada yeast,

transposisi pada retrotransposon Drosophila terlihat mencakup RNA intermediet

dengan proses mirip infeksi retrovirus.

Elemen P

Keluarga elemen P merupakan transpososn kecil yang berulang dan berakhir pada

pasangan nukleotida dengan urutan terbalik. Anggotanya bervariasi dalam hal

ukuran. Ada yang sepanjang 2907 pasangan nukleotida, yang secara autonom

berpindah karena membawa gen pengkode protein transposase. Jika protein

tersebut terkait dengan elemen dapat memindahkan elemen ke posisi lain dalam

genom. Jumlah elemen P dalam genom Drosophila bervariasi, ada yang mencapai

50, beberapa, atau tidak ada sama sekali. Dan pada populasi yang memiliki

elemen P terdapat mekanisme untuk mengatur perpindahan tersebut.

GENETIKA DAN SIGNIFIKANSI EVOLUSIONER ELEMEN

TRANSPOSABEL

Insersi transposon juga berengaruh terhadap terjadinya alel mutan pada

Drosophila. Elemen transposabel juga menyebabkan pemecahan kromosom yaitu

seperi pada tingkah laku elemen Ds dac Acpada jagung, pemecahan tersebut juga

dapat berakibat hilangnya atau terangkainya materi kromosom . Terkadang

elemen transposabel juga menengahi rekombinasi molekul DNA contohnya pada

insersi plasmid F melalui IS ke kromosom E coli. Transposon memerankan peran

penting dalam evolusi struktur kromosom. Elemen transposabel berguna dalam

informasi genetik organisme tingkat tinggi. Contohnya adalah elemen P pada

Drosophila.