Enzim-Enzim Pada Proses Rekombinasi

8/2/2019 Enzim-Enzim Pada Proses Rekombinasi

1/6

ENZIM-ENZIM PADA PROSES REKOMBINASI

Resume

Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Genetika II

yang dibina oleh Prof. Dr. A. Duran Corebima, M. Pd, dan Prof. Dr. Hj. Siti Zubaidah, M. Pd

Oleh:

Kelompok 4

Off. A

Henyta Agustina (109341417202)

Ika Sukmawati (109341421811)

The Learning University

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN BIOLOGI

Oktober 2011


2/6

ENZIM-ENZIM PADA PROSES REKOMBINASI

Analisis genetic sudah mengungkap enzim-enzim yang berperan pada proses rekombinasi

yang umum pada E. coli. Skrining sel-sel F- E. coli yang mengalami mutasi dengan bantuan

teknik replica plating dapat digunakan untuk mengidentifikasi koloni-koloni mutan pada cawan

yang awalnya tidak dapat membentuk rekombinan setelah berkonjugasi denagn sel-sel Hfr pada

replica plate. Mutan-mutan yang tidak dapat melakukan rekombinasi tersebut bersangkut paut

dengan gen-gen recA, rebB, dan recC.

Enzim-Enzim yang Dikode Gen recA, recB, dan recC

Protein recA merupakan enzim yang berperan pada rekombinasi umum maupun

perbaikan DNA (Ayala, dkk, 1984) dan gen recA dibutuhkan untuk peristiwa rekombinasi umum

pada E. coli. Protein recA mengkatalisis pembentukan struktur Holliday. Protein tersebut

menggunakan energy dari hidrolisis ATP untuk membuka DNA unting ganda dan

memungkinkan terjadinya perpasangan dengan DNA unting tunggal, dan memungkinkan

terjadinya sinapsis molekul DNA yang memiliki urutan pasangan nukleotida yang mirip. Protein

ini juga mengkatalisis terbentuknya jembatan silang yang diikuti migrasi jembatan silang.

Gambar protein recA memperantarai dua kejadian transfer unting pembentukan

jembatan silang Holliday


3/6

Pada E. coli juga terjadi rekombinasi di lingkup plasmid, yang ditunjukkan dengan

bentukan molekul serupa angka delapan sebelum dipotong dengan endonuklease EcoRl. Namun

bentukan tersebut tidak ada pada DNA plasmid yang berasal dari E. coli yang tidak memiliki gen

recA. Hal ini menunjukkan bahwa bentukan serupa angka delapan itu merupakan perantara pada

rekombinasi yang dikatalisasi oleh protein recA antara molekul-molekul plasmid. Sebaliknya,

bentukan angka delapan tersebut ditemukan pada preparat DNA yang berasal dari sel E. coli

yang memiliki gen recB atau recC. Maka, produk kedua gen ini baru bekerja setelah protein recA

bekerja. Gen recB dan recC mengkode dua subunit suatu nuclease yang tergantung ATP.

Nuklease tersebut berperan sebagai resolvase yang memotong jembatan silang pada struktur

Holliday untuk menyempurnakan rekombinasi.

Protein recA juga memegang peran dalam perbaikan DNA. Fungsi perbaikan ini

diaktivasi oleh DNA unting tunggal. Protein recA memiliki aktivitas proteolitik yang distimulasi

oleh DNA unting tunggal, yang memotong sekurang-kurangnya dua macam molekul repressor,

yaitu repressor profag , dan produk gen lex A yang mengatur tingkat ekspresi gen recA maupun

sejumlah gen yang terlibat dalam mekanisme perbaikan DNA serta fungsi survival yang disebut

fungsi SOS. Meningkatnya produksi protein recA juga membantu pemulihan sel dengan cara

memperantarai perbaikan oleh rekombinasi daerah yang rusak dan tidak rusak dari molekul DNA

turunan pasca replikasi.

Berkenaan dengan enzim recB dan recA ada sumber yang menyatakan bahwa jika kedua

enzim ini tidak ada, maka hasil rekombinan berkurang hingga ratusan kali lebih sedikit (Watson,

dkk, 1987). Kombinasi kedua aktivitas itu memunculkan DNA unting tunggal yang mempunyai

suatu ujung bebas dan kondisi inilah yang mendorong enzim recA mulai melaksanakan reaksi

perpasangan.

Enzim recBC mulai melakukan pembukaan lilitan hanya pada DNA yang memiliki ujung

dupleks bebas. Setelah berikatan, enzim recBC memanfaatkan energy ATP untuk bergerak

sepanjang dupleks sambil membuka lilitan DNA maupun melilitkannya kembali. Selama

pergerakan itu selalu ada segmen DNA yang terbuka dan terlihat sebagai dua lengkung unting

tunggal. Aktivitas nuclease yang dimiliki oleh enzim recBC yang bekerja selama membuka

lilitan DNA sangat penting fungsinya bagi rekombinasi.


4/6

Gambar enzim recBC mengadakan unting tunggal untuk rekombinasi

Enzim recBC paling sering mendorong terjadinya rekombinasi pada DNA yang

mengandung tapak yang disebut Chi, yang memiliki urutan 5-GTCGGTGG-3. Pada DNA yang

sedang terbuka lilitannya, suatu aktivitas nuclease spesifik dari enzim recBC memotong unting

tunggal DNA di dekat tapak Chi yang sedang terbuka. Terputusnya DNA itu menyebabkan

unting tunggal DNA tidak melilit kembali pada saat enzim recBC bergerak menyusuri unting

DNA. Sehingga terbentuk suatu untaian unting tunggal berujung bebas maupun suatu celah, dan

justru pada celah serta ujung bebas unting tunggal DNA ini kemudian enzim recA berikatanmulai mendorong terjadinya pertukaran unting DNA dengan suatu pasangan yang homolog.

Di samping recA, recB, dan recC ada juga beberapa gen lain yang produknya dibutuhkan

untuk terjadinya rekombinasi yang efisien, sekalipun fungsi khususnya belum diketahui. Satu

enzim lain yang ikut berperan pada proses rekombinasi yang homolog adalah enzim nuclease

maupun beberapa protein yang diperlukan dalam sintesis DNA. Enzim nuclease memotong

sambungan Holliday sehingga memisahkan molekul DNA rekombinan. Contoh protein pada

sintesis DNA antara lain protein SSB, enzim polymerase DNA, dan DNA ligase.

Enzim pada insersi ke dalam genom E. coli yang terjadi melalui rekombinasi

Fag mengkode enzim integrase yang berperan pada saat insersi DNA fag ke dalam

genom E. coli, yang terjadi melalui rekombinasi pada tapak-tapak spesifik yaitu attP (padagenom

fag ) dan attB (pada genom E. coli). Hasil insersi melalui rekombinasi ini adalah terbentuknya


5/6

satu molekul sirkuler baru yang lebih besar. Insersi genom fag ke dalam genom E. coli juga

membutuhkan protein IHF (Integration Host Factor) dan ion magnesium.

Gambar insersi fag ke dalam genom E. coli melalui rekombinasi spesifik tapak

Enzim integrase dapat berperan sebagai suatu enzim topoisomerase. Dalam hal ini, enzim

integrase membuat suatu pemutusan dalam posisi menyamping, dengan jarak tempat yang

terpotong 7 nukleotida. Pemutusan unting DNA terjadi pada tapak attP maupun tapak attB (jika

rekombinasi melibatkan genom fag maupun genom bakteri). Tapak attP terdiri dari 250 pasang

nukleotida sedangkan tapak attB terdiri dari sekitar 20 pasang nukleotida. Baik enzim integrase

maupun protein IHF berikatan pada posisi yang berbeda sepanjang tapak attP. Kebanyakan

daerah inti tapak attB maupun attP terdiri dari 15 pasang nukleotida.

Jika urut-urutan inti pada tapak attP ataupun attB mengalami perubahan sendiri-sendiri,

laju rekombinasi sangat berkurang, tetapi jika perubahan yang terjadi pada tapak attP maupun

attB identik, rekombinasi masih berlangsung efisien (Watson, dkk, 1987). Hal ini menunjukkan

bahwa enzim integrase membutuhkan suatu homologi urut-urutan pada daerah inti seperti halnya

urut-urutan khas yang merupakan tempat perlekatannya.

Bila profag diinduksi untuk tumbuh, maka keadaannya akan beralih dari terintegrasi

melalui peristiwa eksisi, di mana DNA fag maupun bakteri terlepas dan bebas satu sama lain.

Profag memulai eksisi dengan mengekspresikan protein eksionase yang memungkinkan enzimintegrase mengkatalisis rekombinasi yang melibatkan tapak-tapak perlekatan hybrid dari profag.

Kemudian gabungan enzim integrase dan eksionase berikatan erat pada tapak hybrid bakteri

profag dan mendukung kemampuan enzim melaksanakan reaksi yang sebaliknya (reverse).


6/6

Pertanyaan

1. Bagaimana peranan protein recA dalam perbaikan DNA?Jawab: Protein recA juga memegang peran dalam perbaikan DNA yang diaktivasi oleh

DNA unting tunggal. Protein recA memiliki aktivitas proteolitik yang memotong

sekurang-kurangnya dua macam molekul repressor, yaitu repressor profag , dan produk

gen lex A yang mengatur tingkat ekspresi gen recA maupun sejumlah gen yang terlibat

dalam mekanisme perbaikan DNA serta fungsi survival yang disebut fungsi SOS.

Meningkatnya produksi protein recA juga membantu pemulihan sel dengan cara

memperantarai perbaikan oleh rekombinasi daerah yang rusak dan tidak rusak dari

molekul DNA turunan pasca replikasi.

2. Jelaskan proses rekombinasi yang didorong oleh enzim recBC pada tapak Chi!Jawab: Enzim recBC mendorong terjadinya rekombinasi pada DNA yang mengandung

tapak Chi, yang memiliki urutan 5-GTCGGTGG-3. Pada DNA yang sedang terbuka

lilitannya, suatu aktivitas nuclease spesifik dari enzim recBC memotong unting tunggal

DNA di dekat tapak Chi yang sedang terbuka. Terputusnya DNA itu menyebabkan

unting tunggal DNA tidak melilit kembali pada saat enzim recBC bergerak menyusuri

unting DNA. Sehingga terbentuk suatu untaian unting tunggal berujung bebas maupun

suatu celah, dan justru pada celah serta ujung bebas unting tunggal DNA ini kemudian

enzim recA berikatan mulai mendorong terjadinya pertukaran unting DNA dengan suatu

pasangan yang homolog.

3. Jelaskanperalihan keadaan profag dari keadaan terintegrasi melalui proses eksisi!Jawab: Bila profag diinduksi untuk tumbuh, maka keadaannya akan beralih dari

terintegrasi melalui peristiwa eksisi, di mana DNA fag maupun bakteri terlepas dan bebas

satu sama lain. Profag memulai eksisi dengan mengekspresikan protein eksionase yang

memungkinkan enzim integrase mengkatalisis rekombinasi yang melibatkan tapak-tapak

perlekatan hybrid dari profag. Kemudian gabungan enzim integrase dan eksionase

berikatan erat pada tapak hybrid bakteri profag dan mendukung kemampuan enzim

melaksanakan reaksi yang sebaliknya (reverse).

Documents

Enzim-Enzim Pada Proses Rekombinasi