Variabilitas Kandungan Informasi Genetik: Memahami Peran Gen dan Alel dalam Keanekaragaman Biologis
INFOLABMED.COM - Keanekaragaman biologis di dunia ini adalah kenyataan fundamental yang dapat kita lihat sehari-hari.
Setiap individu dalam sebuah spesies tidak identik satu sama lain. Ini tidak hanya berlaku untuk manusia, tetapi juga untuk semua spesies lainnya.
Namun, bagaimana mungkin individu-individu dapat memiliki karakteristik biologis yang khas meskipun memiliki set gen yang sama?
Sebagian dari keunikan ini mungkin disebabkan oleh faktor lingkungan, perbedaan pola makan, dan sejenisnya, tetapi ini hanya sebagian kecil dari jawabannya.
Karakteristik biologis sangat bervariasi karena genetika manusia yang mengkode karakteristik tersebut juga bervariasi.
Baca juga : Apa Itu Genetika? Mengungkap Rahasia Pewarisan Sifat dari Orang Tua ke Keturunan
Memahami dasar molekuler dari variabilitas ini adalah langkah penting untuk menggali lebih dalam mengenai genetika dan bagaimana variasi ini mempengaruhi organisme.
Peran Alel dalam Variasi Genetik
Genetika dimulai dengan studi sistematis tentang pewarisan karakteristik biologis yang bervariasi, yang dilakukan oleh Gregor Mendel dan ilmuwan lainnya sejak pertengahan abad ke-19.
Para ahli genetika awal ini menciptakan istilah alel untuk menggambarkan varian dari suatu karakteristik biologis.
Sebagai contoh, Mendel mempelajari kacang bulat dan keriput di mana karakteristik biologis yang diamati adalah "bentuk kacang", dan terdapat dua alel, yaitu "bulat" dan "keriput".
Kini, kita mengetahui bahwa alel bulat dan keriput ditentukan oleh dua varian gen yang terlibat dalam sintesis pati.
Perbedaan biokimia utama antara kacang bulat dan keriput adalah kandungan sukrosa yang lebih tinggi pada kacang keriput, yang menyebabkan mereka menyerap lebih banyak air saat berkembang dalam polong.
Baca juga : Mengenal Lebih Jauh tentang Pengeditan Genom CRISPR
Ketika kacang mencapai kematangan, sebagian air ini hilang, menyebabkan kacang mengerut.
Sementara itu, kacang bulat yang memiliki lebih sedikit sukrosa tetapi lebih banyak pati tidak menyerap banyak air selama perkembangan dan tetap bulat saat matang.
Perbedaan kunci antara kacang keriput dan bulat terletak pada jumlah relatif sukrosa dan pati yang terkandung di dalamnya.
Hal ini pada gilirannya bergantung pada aktivitas serangkaian enzim yang dalam kacang bulat (normal) mengonversi sebagian besar sukrosa menjadi pati.
Masing-masing enzim ini dikode oleh gen, salah satunya adalah SBE1 yang mengkode enzim cabang pati tipe 1.
Dalam kacang keriput, enzim ini tidak ada karena ada potongan DNA tambahan yang menyisip ke dalam gen SBE1, mengganggu urutan nukleotida dan mencegah gen diekspresikan dengan benar.
Akibatnya, tidak ada enzim cabang pati tipe 1 yang dihasilkan, dan kacang mengerut.
Kompleksitas Variasi Gen pada Manusia: Kasus Gen CFTR
Tidak hanya gen untuk bentuk kacang, beberapa gen manusia juga memiliki banyak varian, seperti gen CFTR yang mengkode protein regulator transmembran fibrosis kistik.
Protein ini berperan dalam pengangkutan ion klorida ke dalam dan keluar dari sel manusia.
Jika protein ini tidak berfungsi dengan benar, penyakit seperti fibrosis kistik dapat berkembang, yang ditandai dengan peradangan dan akumulasi lendir di paru-paru.
Gen CFTR memiliki panjang 250 kb, tetapi sebagian besar ukurannya disebabkan oleh 26 intron.
Jika intron-intron ini diabaikan, ekson pengkodean gen ini hanya sepanjang 4440 bp, yang menentukan protein sepanjang 1480 asam amino.
Baca juga : Apa Itu Genetika? Mengungkap Rahasia Pewarisan Sifat dari Orang Tua ke Keturunan
Ada beberapa varian umum dari gen CFTR yang menghasilkan protein cacat dan dapat menyebabkan fibrosis kistik.
Varian yang paling umum melibatkan penghapusan tiga nukleotida di posisi 1514, 1515, dan 1516 dalam urutan pengkodean.
Akibatnya, protein yang disintesis kehilangan satu asam amino, yang mencegah protein menempel pada membran sel dan menjalankan fungsinya dengan baik, sehingga menyebabkan fibrosis kistik.
Situasi menjadi lebih kompleks dengan adanya varian lain dari gen CFTR di mana nukleotida pada posisi 1624 diubah dari G menjadi T, yang disebut sebagai polimorfisme nukleotida tunggal (SNP).
SNP ini menyebabkan mRNA terdegradasi sehingga tidak ada protein regulator transmembran fibrosis kistik yang dihasilkan, dan fungsinya kembali hilang, yang dapat menyebabkan fibrosis kistik.
Ada juga varian CFTR lain yang memiliki SNP pada posisi 1651, yang tidak mempengaruhi panjang protein tetapi mengubah salah satu asam amino, yang mengubah sifat kinetik protein sehingga hanya mengangkut ion klorida pada tingkat 4% dibandingkan dengan protein normal.
Mengatasi Kompleksitas dengan Haplotype
Dengan sistem gen-protein yang begitu kompleks seperti ini, penggunaan istilah "alel" untuk menggambarkan bentuk alternatif dari karakteristik biologis dan varian gen yang mendasarinya bisa membuat keadaan tampak lebih rumit daripada yang sebenarnya.
Misalnya, apakah gen CFTR memiliki dua alel (“sehat” dan “fibrosis kistik”), atau memiliki 1400 alel, yang merupakan jumlah varian gen yang dapat menyebabkan karakteristik biologis “fibrosis kistik”?
Apakah kita memasukkan varian gen yang tidak mempengaruhi fungsi protein, yang mana jika dihitung, ada lebih dari 1400 “alel”?
Untuk menghindari kontradiksi ini, ahli genetika semakin sering menggunakan istilah haplotipe untuk menggambarkan varian urutan dari sebuah gen.
Menurut nomenklatur ini, gen CFTR memiliki lebih dari 1400 haplotipe, beberapa menghasilkan alel yang sehat dan beberapa menghasilkan alel yang menyebabkan fibrosis kistik.
Dalam memahami variabilitas kandungan informasi genetik, penting bagi kita untuk mengenali kompleksitas dan keanekaragaman yang ada di dalam genom manusia.
Setiap varian, setiap perubahan kecil dalam kode genetik kita, dapat memiliki implikasi yang signifikan terhadap karakteristik biologis dan kesehatan kita.
Rekomendasi Tautan Eksternal:
- National Human Genome Research Institute - Sumber daya yang komprehensif tentang penelitian genom manusia.
- Mayo Clinic - Cystic Fibrosis - Informasi mendetail tentang gejala, penyebab, dan perawatan fibrosis kistik.
- Genetics Home Reference - Ensiklopedia online mengenai genetika manusia dan kondisi kesehatan terkait.
Artikel ini hanya untuk tujuan informasi. Untuk nasihat atau diagnosis medis, konsultasikan dengan profesional.*
Post a Comment