Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi

Pokok Bahasan:I Rekombinasi HomologI Rekombinasi Model Meselson-RaddingI R e k o m b i n a s i K h u s u s (Site-Specific Recombination)I Konversi G e nI Rekombinasi MeiotikI Penyusunan Ulang Gen Imunoglobulin Penyusunan Ulang Cen Pengkode Rantai Ringan Lambda • Penyusunan Ulang Gen Pengkode Rantai Ringan Kappa • Penyusunan Ulang Cen Pengkode Rantai BeratI Regulasi Penyusunan Ulang Gen Pengkode ImunoglobulinI Transposisi Pengelompokan Transposon • Transposon pada Prokaryot • Sekuens dan Elemen Penyisip • Transposon Komposit * Elemen Tn3 • Bakteriofag Mu • Mekanisme Transposisi • Transposon pada Eukaryot • Transposon pada Khamir • Transposon pada Drosophila • Transposon pada Manusia • Makna Penting TransposonDi alam dijumpai adanya variabilitas sifat-sifat genetik yang luas di antara jasad hidup. Perbedaan-perbedaan sifat semacam itu menyebabkan dikenal-nya berbagai k e l o m p o k jasad hidup. Variabilitas genetik jasad hidup yang ada dia l a m dapat disebabkan o l e h proses mutasi dan rekombinasi. Pada dasarnya,m u t a s i a d a l a h perubahan struktural atau komposisi DNA p a d a g e n o m s u a t u j a s a dyang dapat menyebabkan tetjadinya perubahan fenotipik pada jasad yang ber-sangkutan, meskipun tidak semua mutasi menyebabkan perubahan fenotipe.Mutasibiasanya terjadi karena adanya pengaruh faktor luar, misalnya perlakuan dengans e n y a v / a k i m i a a t a u p e r l a k u a n fisik t e r t e n t u , m i s a l n y a r a d i a s i , a t a u t e r j a d i s e c a r aalami, misalnya karena kesalahan dalam proses replikasi D N A . Di samping mutasi, mekanisme lain yang dapat menyebabkan terjadinyavariasi genetik adalah rekombinasi. Jasad hidup yang diturunkan dari suatu induktidak s e l a l u m e m p u n y a i s i f a t - s i f a t g e n e t i k y a n g s a m a d e n g a n i n d u k n y a k a r e n au m u m n y a j a s a d t u r u n a n (progeny) t e l a h m e n g a l a m i k o m b i n a s i a l e l a n t a r a i n d u kJantan dengan induk betina sehingga mempunyai komposisi genetik yang berbeda.Perlu diperhatikan bahwa perubahan komposisi genetik tersebut tidak disebabkanoleh faktor atau perlakuan dari luar seperti yang terjadi pada proses mutasi.Rekombinasi genedk adalah proses pertukaran elemen genetik yang dapat terjadi

Tiga t i p e Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 225relcombinasi antara untaian DNA yang berlainan ( i n t e r s t r a n d ) , atau antara bagian-bagian gen yang terletak dalam satu untaian DNA ( i n t r a s t r a n d ) . S e c a r a g a r i s b e s a r a d a t i g a d p e r e k o m b i n a s i genetik yang sudah banyak diketahui, yaitu ( 1 ) rekombinasi h o m o l o g / u m u m , ( 2 ) r e k o m b i n a s i khusus (site-specific recombination), d a n ( 3 ) rekombinasi transposisi/replikadf.Contoh Soal Jelaskan perbedaan prinsip antara mutasi dan rekombinasi. Jawaban: Mutasi adalah perubahan struktural dan komposisi genom suatu jasad yang dapat terjadi karena faktor luar (mutagen) atau karena kesalahan replikasi. Dengan demikian, dalam proses mutasi tidak melibatkan pertukaran elemen genetik antarbagian genom. Sebaliknya, rekombinasi adalah proses pertukamn elemen genetik yang dapat terjadi antara untaian DNA yang berlainan ( i n t e r s t r a n d ) , a f o u antara bagian-bagian gen yang terletak dalam satu untaian DNA ( i n t r a s t r a n d ) .Rekombinasi HomologTerbentui<r)ya Rekombinasi homolog menyebabkan terjadinya pertukaran antarmolekul D N AIciasma yang mempunyai homologi urutan nukleotida cukup besar. Ciri khusus rekombinasi homolog adalah bahwa proses tersebut dapat terjadi pada sedap tidk di dalam daerah homologi. Rekombinasi terjadi melalui tahap pemotongan untaian D N A yang kemudian diikud dengan proses penggabungan kembali. Rekombinasi a n t a r k r o m o s o m melibatkan proses pertukaran secara fisik antara bagian-bagian k r o m o s o m . Proses rekombinasi terjadi secara akurat sehingga ddak ada satu pun pasangan basa nukleotida yang hilang atau ditambahkan k e dalam k r o m o s o m rekombinan. Proses pertukaran tersebut menyebabkan t e r b e n t u k n y a s t r u k t u r y a n g d a p a t t e r l i h a t s e b a g a i k i a s m a (chiasma) p a d a w a k t u meiosis. Kiasma merupakan tempat pemotongan dan penggabungan kembali u n t a i a n D N A , y a i t u k e t i k a d u a k r o m a t i d y a n g b e r b e d a (non-sister chromatids) terpotong dan tergabungkan satu sama lain. Rekombinasi homolog dimulai ketika dua k r o m o s o m homolog terletak berdekatan satu sama lain sehingga urutan nukleotida yang h o m o l o g dapat dipertukarkan. Kontak antara dua pasang k r o m o s o m tersebut, disebut sebagai p r o s e s sinapsis, t e r j a d i p a d a a w a l m e i o s i s y a i t u p a d a profase. M o d e l m e n g e n a i mekanisme rekombinasi yang sekarang banyak diterima adalah model yang d i a j u k a n o l e h R o b i n H o l l i d a y (model Holliday, G a m b a r 1 3 . 1 ) . P r o s e s rekombinasi dimulai dengan terjadinya pemotongan untaian D N A kedua k r o m o s o m homolog pada tempat yang sama oleh akdvitas nuklease. Pada bakteri Escherichia coli e n z i m n u k l e a s e t e r s e b u t d i k o d e o l e h g e n r e c B d a n recC y a n g masing-masing bertanggung jawab dalam sintesis eksonuklease V (1 3 5 kDalton) dan eksonuklease V (125 kDalton). Pemotongan tersebut terjadi hanya pada

226 Biologi Molekular 13' 15' 5'I 13' 3-1 15' 5-1 3'I 13' 15' a A 15' 5'I 13' 3'I b 3'i 5-1 B a 13' A I 5' 4 '5' i3'3( G a m b a r 13.1 • S k e m a rekombinasi5( menurut model Holliday. Rekombinasi dimulai dengan X adanya pemotongan pada salah satu dari dua untaian D N A homolog (langkah 3)yang diikuti oleh invasi pada untaian D N A h o m o l o g (langkah 4-6), sampai akhirnya terbentuk persimpangan H o l l i d a y ( l a n g k a h 7). (Diadaptasi dari Weaver, 2003.)

B a b 13 Rekombinasi dan Transposisi 227salah satu untaian D N A dari kedua D N A untai-ganda k r o m o s o m . Dengan adanyaaktivitas nuklease tersebut maka untaian D N A akan terbuka sebagian sehinggaada bagian beruntai tunggal. Bagian D N A untai-tunggal tersebut kemudian akand i s t a b i l k a n o l e h p r o t e i n y a n g m e n g i k a t D N A u n t a i - t u n g g a l (single-stranded bind-ing protein, SSB protein). P e m o t o n g a n D N A t e r s e b u t m e n y e b a b k a n t e r j a d i n y agerakan ujung-ujung bebas D N A yang terpotong. D i samping protein SSB, pro-tein lain yang juga berikatan dengan bagian untai-tunggal tersebut adalah proteiny a n g d i k o d e o l e h g e n recA. M a s i n g - m a s i n g D N A u n t a i - t u n g g a l t e r s e b u t k e m u d i a nmeninggalkan untaian D N A pasangannya dan berpasangan dengan untaian D N Ayang k o m p l e m e n t e r (renaturasi) pada untaian D N A yang lain sehingga terjadipindah silang (crossing-over). D i k e t a h u i b a h w a p r o s e s p e n e m u a n u n t a i a n D N Ayang komplementer d a n renaturasi D N A untai-tunggal menjadi untai-gandadikatallsis oleh protein recA (38 kDalton) dengan diikud oleh proses hidrolisisA T P . Bukti-bukti menunjukkan bahwa pindah silang terjadi pada profase, bukanpada interfase, sehingga replikasi k r o m o s o m tidak berkaitan dengan terjadinyapindah silang meskipun pada profase juga terjadi sedikit sintesis D N A . Jikapertukaran antar-untaian D N A sudah terjadi, maka untaian D N A tersebut dapatbergerak sepanjang untaian-ganda D N A dan menggand salah satu untaian D N As e h i n g g a t e r j a d i m i g r a s i c a b a n g (brancti migration). D i k e t a h u i j u g a b a h w a p r o s e sm i g r a s i c a b a n g t e r s e b u t d i k a t a l l s i s o l e h h i d r o l i s i s A T P o l e h p r o t e i n recA. Setelah terjadi migrasi cabang, struktur molekul k r o m o s o m yang mengalamirekombinasi harus diuraikan kembali sehingga dapat dihasilkan molekulrekombinan. H a l ini dilakukan dengan adanya pemotongan D N Auntuk yangkedua kali oleh akdvitas nuklease. Hasil pemotongan tersebut kemudian direparasisehingga terbentuk molekul rekombinan (Gambar 1 3.2). D i k e t a h u i b a h w a m u t a s i p a d a g e n recA m e n y e b a b k a n p e n u r u n a n f r e k u e n s irekombinasi sampai hanya mencapai 0 , 1 % dari frekuensi normal, sedangkanmutasi pada recBC menyebabkan frekuensi rekombinasi hanya mencapai 1 % darifrekuensi normal. D i samping itu juga diketahui bahwa fenodpe Rec\", karenaa d a n y a m u t a s i p a d a recBC, d a p a t d i t e k a n d e n g a n a d a n y a m u t a s i p a d a g e n l a i ny a i t u sbcA d a n sbcB. M u t a s i sbcA m e n y e b a b k a n t e r j a d i n y a p e n i n g k a t a n s i n t e s i seksonuklease VIII yang m e r u p a k a n p r o d u k gen recE*. Eksonuklease VIII diduga dapat menggand akdvitas eksonuklease V (recBQ.Dengan adanya f e n o m e n a semacam ini maka diduga ada dua jalur rekombinasi,y a i t u j a l u r recBC d a n j a l u r recF. P r o s e s r e k o m b i n a s i y a n g t e r g a n t u n g p a d aproduk gen recF diketahui terjadi dengan frekuensi yang lebih tinggi pada m u t a nrecBC y a n g j u g a m e m p u n y a i m u t a s i l a i n p a d a g e n s b c B . M u t a s i p a d a sbcBm e n y e b a b k a n p e n u r u n a n aktivitas eksonuklease I. Sampai sekarang perananrekombinasi yang tergantung pada RecF belum diketahui dengan jelas. D i sampingt e r g a n t u n g p a d a R e c F , j a l u r r e k o m b i n a s i recF j u g a m e m e r l u k a n p a r t i s i p a s i g e nr e c K d a n recL. Gen-gen lain yang berperanan dalam proses rekombinasi u m u m padaEsciierichia coll d i s a j i k a n d a l a m T a b e l 1 3 . 1 .

• C 228 Biologi Molekular a A BA h a ba B A BA b a ba \"\"\"^^\"^ G a m b a r 13.2 I P e n g u r a i a n s t r u k t u r H o l l i d a y m e n j a d i r e k o m b i n a n .

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 229 Tabel 13.1 I Gen-gen yang berperanan dalam proses rekombinasi. Gen Fungsi gen recA A k t i v i t a s A T P a s e y a n g t e r g a n t u n g p a d a D N A (DNA- dependent ATPase, 3 8 k D a l t o n ) recB recC G e n struktural eksonuklease V (135 kDalton) recD recE G e n struktural eksonuklease V (125 kDalton) recF recK, recL Subunit eksonukleaseV (67 kDalton) SbcA Eksonuklease VIII (dapat menggantikan eksonukleaseV ) sbcB D e f i s i e n s i r e k o m b i n a s i p a d a strain recB~ recC\" sbcB\" D e f i s i e n s i r e k o m b i n a s i p a d a strain recB\" recC~ sbcB\" sbcA S u p r e s o r m u t a s i recB d a n recC; m u t a n m e n g a n d u n g aktivitas DNase yang tergantung pada A T P ; mengendalikan g e n recE Gen struktural eksonuklease I ( S u m b e r : Moat, 1988.)Rekombinasi Model Meselson-RaddingModel Dalam model rekombinasi seperti yang diusulkan oleh Holliday, diasumsikanrekombmasi terjadi d u apemotongan pada posisi yang tepat saling berhadapan pada untaianMeselson- D N A homolog. Asumsi semacam ini nampaknya sullt untuk dapat terjadi mengingatRadding kemungkinan terjadi d u apemotongan seperti itu sangat kecil. Oleh karena itu Matthew Meselson danCharles Radding pada tahun 1975 mengusulkan model alternadf untuk menjelaskan proses rekombinasi. Dalam model ini, diasumsikan t e r j a d i r e p l i k a s i p a d a d a e r a h t a k i k (nick) s a l a h s a t u u n t a i a n D N A y a n g m e - nyebabkan terjadinya penggusuran untaian D N A . Untaian D N Ayang tergusur tersebut selanjutnya menginvasi untaian D N A homolog dan berpasangan dengan salah satu untaian D N Asekaligus menggusur untaian D N Ah o m o l o g yang lain. D N A y a n g t e r g u s u r t e r s e b u t k e m u d i a n m e m b e n t u k D-loop. D-loop y a n g t e r - bentuk tersebut akhirnya akan dihilangkan sehingga terjadi migrasi cabang. Setelah t e r j a d i m i g r a s i c a b a n g b a r u l a h k e m u d i a n t e r b e n t u k persimpangan Holliday (l-lolHdaY junction). R a d d i n g j u g a m e n g u s u l k a n b a h w a s e l a i n m e k a n i s m e t e r s e b u t j u g a d a p a t b e r l a n g s u n g m e k a n i s m e a l t e r n a t i f y a i t u a d a n y a c e l a h (gap) p a d a s a l a h s a t u u n t a i a n D N A menyebabkan terjadinya pasangan antara D N Adupleks yang mempunyai celah dengan salah satu untaian D N A dupleks yang lain. Invasi salah satu untaian D N A k e untaian D N A h o m o l o g tersebut kemudian diikuti dengan replikasi. Setelah terjadi replikasi kemudian akan diikud oleh migrasi cabang dan akhirnya terbentuk persimpangan Holliday (Gambar 1 3.3). S e l a i n m o d e l r e k o m b i n a s i M e s e l s o n - R a d d i n g , p a d a b a k t e r i Esctierictiia coli d i k e t a h u i a d a s u a t u v a r i a s i m o d e l t e r s e b u t y a n g d i k e n a l d e n g a n n a m a j a l u r (patti- way) R e c B C D k a r e n a m e l i b a t k a n p r o t e i n R e c B C D y a n g m e r u p a k a n h a s i l e k s p r e s i g e n r e c B , recC, d a n r e c D . P r o t e i n t e r s e b u t m e m b u a t s u a t u t a k i k p a d a d a e r a h

V 230 Biologi Molekular G a m b a r 13.3 > S k e m a r e k o m b i n a s i m o d e l M e s e l s o n - R a d d i n g . R e k o m b i n a s i d i - mulai dengan adanya pemotongan pada salah satu untaian D N A dari salah satu D N A h o m o l o g (langkah 1) diikuti oleh invasi d u p l e k s y a n g lain d a n p e m b e n t u k a n D-loop ( l a n g k a h 2 ) . P a d a j a l u r k e d u a ( a - c ) r e k o m b i n a s i d i m u l a i d e n g a n a d a n y a c e l a h (gap) p a d a s a l a h s a t u u n t a i a n D N A ( l a n g k a h a ) y a n g d i i k u t i o l e h i n v a s i untaian yang lain (langkah b-c). Selanjutnya jalur pertama (1-3) diikuti oleh p e n g h i l a n g a n D-loop, s e d a n g k a n j a l u r k e d u a ( a - c ) d i i k u t i o l e h r e p l i k a s i . L a n g k a h selanjutnya terjadi migrasi cabang dan akhirnya terbentuk persimpangan Holliday (langkah 4-5). (Diadaptasi dari Weaver, 2003.)

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 231 d e k a t u j u n g 3 ' y a n g d i s e b u t s e b a g a i sisi chi (x) y a n g m e m p u n y a i u r u t a n n u k l e o d d a 5 ' - G C T G G T G G - 3 ' . U r u t a n s i s i c h i t e r d a p a t p a d a g e n o m £. coli s e d a p r a t a - rata 5.000 pasangan basa. Protein R e c B C D juga m e m p u n y a i aktivitas helikase yang digunakan untuk m e m b u k a lilitan D N A dan menghasilkan ujung untai-tunggal. U j u n g u n t a i - t u n g g a l t e r s e b u t a k a n d i t e m p e l i o l e h p r o t e i n R e c A d a n S S B (single- strand binding) y a n g b e r f u n g s i u n t u k m e m b u a t m o l e k u l D N A y a n g s u d a h b e r u p a untai-tunggal ddak m e m b e n t u k dupleks lagi. P r o t e i n R e c A berfungsi u n t u k m e m - bantu proses invasi oleh ujung untai-tunggal k e dalam D N A untai-ganda d a n mencari daerah homologi. Jika ujung untai-tunggal tersebut sudah m e n e m u k a n d a e r a h h o m o l o g i , m a k a a k a n t e r j a d i t a k i k p a d a d a e r a h D-loop. T a k i k t e r s e b u t memungkinkan protein RecA dan SSB untuk membuat ujung baru yang dapat berpasangan dengan daerah celah pada D N A yang lain. Selanjutnya, enzim D N A ligase akan m e n u t u p kedua takik tersebut sehingga dihasilkan persimpangan Holliday. Migrasi cabang akan terjadi dengan bantuan protein RuvA dan RuvB. RuvB mempunyai akdvitas ATPase sehingga proses migrasi cabang dapat dilakukan dengan menggunakan sumber energi berupa ATP. Kedua D N A yang membentuk persimpangan Holliday selanjutnya akan mengalami pembentukan takik untuk menguralkan persimpangan Holliday. H a l Ini dilakukan dengan menggunakan akdvitas protein RuvC. Secara skemads, jalur R e c B C D dalam proses rekombinasi t e r s e b u t dapat dilihat pada G a m b a r 13.4.R e k o m b i n a s i Khusus {Site-Specific Recombination)Ciri-ciri Berbeda dari proses rekombinasi homolog, rekombinasi khusus hanya terjadirelfombinasi pada tempat khusus didalam segmen molekul D N A . Pertukaran materi genedkkhusus dilakukan oleh protein khusus yang mengkatalisis pemotongan dan penggabungan Contoh molekul D N A secara tepat pada tempat terjadinya rekombinasi. Proses rekom- rekombinasi binasi semacam ini ddak tergantung pada p r o t e i n recA. khusus R e k o m b i n a s i k h u s u s m e m p u n y a i b e b e r a p a c i r i y a i t u : (1) p r o s e s r e k o m b i n a s i terjadi dit e m p a t khusus pada kedua fragmen D N A , (ii) rekombinasi berlangsung t i m b a l b a l i k (reciprocal), a r d n y a k e d u a h a s i l p e r t u k a r a n g e n e d k t e r s e b u t d a p a t d i p e r o l e h k e m b a l i , (Mi) r e k o m b i n a s i t e r j a d i secara konservatif, a r t i n y a proses pertukaran genetik tersebut dilakukan melalui pemotongan dan penyambungan kembali bagian D N A yang berekombinasi tanpa ada sintesis nukleodda baru, dan (iv) bagian yang mengalami rekombinasi tersebut mempunyai homologi dalam hal urutan nukleodda. Proses rekombinasi khusus dimulai dengan terjadinya pemotongan bagian D N A yang akan berekombinasi pada daerah yang mempunyai homologi sehingga d i h a s i l k a n u j u n g l e k a t (sticky end). K e d u a u j u n g l e k a t p a d a k e d u a f r a g m e n D N A yang berekombinasi tersebut kemudian mengalami pertukaran untai D N A sehingga akan terbentuk konfigurasi rekombinan (Gambar 1 3.5). Salah satu c o n t o h pendng rekombinasi khusus adalah integrasi dan p e m o t o n g - an materi genetik bakteriofag lisogenik, misalnya bakteriofag lambda, k e dalam

232 Biologi IVIolekular » 3' Pembentukan takik, pembukaan lilitan D N A 3'^ 5 ' wmm GCTGGTGG Untai tunggal diselubungi oleh RecA dan SSB\"Voooo I n v a s i u n t a i a n D N A , p e m b e n t u k a n D-loop Pencarian homologi diikuti oleh pertukaran untaian Pengisian takik Persimpangan Holliday Migrasi cabang X ResolusiG a m b a r 13.4 I S k e m a j a l u r R e c B C D d a l a m p r o s e s r e k o m b i n a s i . R e k o m b i n a s i d i -m u l a i d e n g a n a d a n y a p e m b e n t u k a n t a k i k {nick) d e k a t d a e r a h % ( s e k u e n sG C T G G T G G ) diikuti oleh proses p e m b u k a a n lilitan D N A oleh RecBC. (Diadaptasidari Weaver, 2003.)

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 233GCTTTTTTACTAACGAAAAAATGATT +GCTTTTTTACTAACGAAAAAATGATT \7GCTTTTTTACTAA GCTTTTTTACTAACGAAAAAATGATT CGAAAAAATGATTG a m b a r 13.5 • Skema rekombinasi khusus.dan k e luar dari k r o m o s o m bakteri Inang. Dalam siklus lisogenik bakteriofaglambda, molekul D N A lambda disisipkan atau diintegrasikan k edalam k r o m o s o mbakteri sehingga terbentuk profag. Tahap tersebut kemudian diikuti dengan represiuntuk mencegah sintesis protein bakteriofag yang dapat menghambat ataumemadkan bakteri inang. Integrasi D N A lambda tersebut k e dalam k r o m o s o mEscherichia coli t e r j a d i p a d a t e m p a t k h u s u s , y a i t u d i a n t a r a o p e r o n gal d a n o p e r o nbio ( b i o t i n ) , y a n g d i s e b u t s e b a g a i t e m p a t p e n g i k a t a n l a m b d a (lambda attach-m e n t site, att). P a d a u m u m n y a h a n y a a d a s a t u t e m p a t i n t e g r a s i p a d a h a m p i rs e m u a b a k t e r i o f a g temperate. S k e m a d a s a r m e k a n i s m e I n t e g r a s i D N A l a m b d a k ed a l a m k r o m o s o m £. coli d a p a t d i l i h a t p a d a G a m b a r 1 3 . 6 . B a g i a n k r o m o s o m £. coli y a n g m e n j a d i t e m p a t i n t e g r a s i l a m b d a a d a l a h attB,sedangkan bagian D N Alambda tempat terjadinya rekombinasi disebut sebagaiattP. P a d a b a k t e r i o f a g , d a e r a h I n t e g r a s i t e r s e b u t d i k e n a l s e b a g a i f r a g m e n P O P ' ,yaitu terdiri atas segmen O yang diapit oleh dua urutan nukleotida yang berbeda(P d a n P'). Sedangkan pada bakteri daerah tersebut dikenal sebagai fragmenB O B ' . K e d u a t e m p a t att t e r s e b u t m e m p u n y a i h o m o l o g i y a n g t e r d i r i a t a s 1 5nukleotida (disebut sebagai segmen \" O \"baik pada bakteriofag maupun padab a k t e r i i n a n g ) y a n g m e r u p a k a n u r u t a n n u k l e o t i d a i n t i ( c o r e sequence). U r u t a nnukleodda pada daerah ott adalah sebagai berikut:

att p a d a l a m b d a TTCAGCTTT TT TATACTAA GTTG AAGTCGAAA AA ATATGATT CAAC POP'ott pada bakteri GCCTGCTT TT TTAT ACTAA CTTG CGGACGAA A A A A T A TGATT GAAC BOB'Jika terjadi rekombinasi, maka akan dihasilkan rekombinan sebagai berikut.G C C T G C T T T T TTATA CTAA G T T G . . . T T C A GCT TT T T T A T A C T A A CTTG GAACC G G A C G A A A A A A T A T GATT C A A C .. . A A G T CGA AA AAATATGATT BOP POB' ProfagSetelah terintegrasikan k edalam k r o m o s o m bakteri, maka D N A lambda (profag)t e r s e b u t a k a n d i a p i t o l e h d u a o t t , y a i t u attL d a n o t t R , y a n g m a s i n g - m a s i n g m e r u p a -k a n h i b r i d a n t a r a attP d a n attB. BOP' POB'G a m b a r 13.6I S k e m a dasar m e k a n i s m e integrasi D N A l a m b d a k e d a l a mk r o m o s o m E . coli. ( D i a d a p t a s i d a r i W e a v e r , 2 0 0 3 . ) Proses integrasi tersebut dikatallsis oleh enzim yang merupakan produk genint p a d a l a m b d a y a i t u p r o t e i n Int y a n g d i k e n a l s e b a g a i integrase. I n t e g r a s em e m p u n y a i a k d v i t a s u n t u k m e n g i k a t D N A (DNA-binding activity) d a n m e r u p a k a nt o p o i s o m e r a s e I. D i s a m p i n g i n t e g r a s e , p r o s e s I n t e g r a s i j u g a m e m e r l u k a n p r o -t e i n y a n g s i n t e s i s n y a d i k o d e o l e h s e l i n a n g y a i t u p r o t e i n I H F (integration hostfactor). P r o t e i n I H F t e r d i r i a t a s d u a p o l i p e p d d a y a n g d i k o d e o l e h g e n himA d a n

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 235g e n hip. B a i k i n t e g r a s e m a u p u n I H F a d a l a h p r o t e i n y a n g b e r i k a t a n d e n g a n D N Ap a d a t e m p a t t e r t e n t u , y a i t u p a d a d a e r a h att. I n t e g r a s e a k a n b e r i k a t a n b a i k d e n g a nattP m a u p u n attB, s e d a n g k a n I H F h a n y a a k a n b e r i k a t a n d e n g a n attP. S u a t u k o m p l e k sy a n g t e r d i r i a t a s i n t e g r a s e , I H F , d a n d a e r a h att a d a l a h s a t u k e s a t u a n t e m p a tberlangsungnya rekombinasi. Jika bakteri lisogenik ( m e m b a w a D N A lambda) tersebut mengalami k e -rusakan, misalnya karena radiasi ultraviolet, maka g e n o m profag tersebut akand i p o t o n g d a r i k r o m o s o m b a k t e r i i n a n g (induksi profag) s e h i n g g a b a k t e r i o f a gakan memulai siklus hidup litik. Pemotongan g e n o m profag dilakukan denganm e l a l u i r e k o m b i n a s i k h u s u s a n t a r a b a g i a n o t t h i b r i d , y a i t u attL d a n attR. P e -m o t o n g a n tersebut m e m e r l u k a n protein integrase (Int), IHF, d a n protein lainy a n g sintesisnya d i k o d e o l e h b a k t e r i o f a g y a i t u p r o t e i n Xis (eksisionase). X i s jugamerupakan protein yang berikatan dengan D N A pada daerah tertentu, yaitup a d a attL d a n attR. P r o s e s p e m o t o n g a n t e r s e b u t s e b e n a r n y a m e r u p a k a n k e b a l i k a nd a r i p r o s e s i n t e g r a s i , y a i t u d a l a m h a l i n i r e k o m b i n a s i a n t a r a attL d a n attR u n t u km e n g h a s i l k a n k e m b a l i attP d a n attB. M e s k i p u n d e m i k i a n , s e c a r a m e k a n i s d k p r o s e spemotongan tersebut merupakan proses yang analog dengan proses rekombinasii n t e g r a t i f . D e n g a n d e m i k i a n r e a k s i y a n g t e r j a d i p a d a att d a p a t d i t u l i s k a n s e b a g a iberikut: Int -> B O B ' + P O P ' <r- B O P ' + P O B ' Int, X i sXis yang membentuk kompleks dengan Int ddak dapat mengkatalisis reaksi kekanan, sehingga jika Xis ada dalam jumlah berlebihan maka pemotongan merupakanr e a k s i y a n g d d a k d a p a t b a l i k . H a s i l p e m o t o n g a n p r o f a g d a r i k r o m o s o m £. coliadalah satu k r o m o s o m utuh d a nsatu molekul D N A lambda lingkar. Dalam beberapa sistem genom, rekombinasi khusus digunakan untuk me-ngendalikan ekspresi gen, misalnya dalam sintesis flagelin (subunit protein pem-b e n t u k f l a g e l a ) p a d a Salmonella typhimurium. B a n y a k s p e s i e s Salmonella b e r s i f a tdifasik (diphasic) k a r e n a m e m p u n y a i d u a g e n n o n a l e l y a n g b e r t a n g g u n g j a w a bterhadap sintesis flagelin. Flagelin yang disintesis dapat berupa tipe HI jika bakterit e r s e b u t b e r a d a d a l a m fase 1 , a t a u f l a g e l i n d p e H2 p a d a fase 2. T r a n s i s i a n t a r afase 1 d a n fase 2 (variasi fase) t e r j a d i sekali s e d a p 1 . 0 0 0 kali p e m b e l a h a n sel.G e n H 2 t e r l e t a k d i d e k a t g e n r e p r e s o r u n t u k s i n t e s i s H I (rh 7 ) , s e h i n g g a j i k a H 2terekspresikan (fase 2 ) maka g e n H I ddak akan terekspresikan karena adasintesis represor H I .Sebaliknya, pada fase 1 ,tidak ada sintesis H 2 maupunrepresor H I sehingga gen H I akan terekspresikan. Mekanisme pengaturan sintesis flagelin H I dan H 2 tersebut ditentukan olehs u a t u s e g m e n n u k l e o t i d a ( g e n hin, 9 9 5 b p ) y a n g d i a p i t o l e h d u a u r u t a n n u k l e o d d ab e r u l a n g (inverted repeats, 1 4 b p ) y a i t u IRL d a n IRR. S e g m e n n u k l e o t i d a t e r s e b u td i s e b u t s e b a g a i d a e r a h i n v e r s i . P r o d u k g e n hin i t u s e n d i r i d i p e r l u k a n d a l a m p r o s e sI n v e r s i . D e n g a n a d a n y a r e k o m b i n a s i a n t a r a IRL d a n IRR y a n g d i k a t a l l s i s o l e h

236 Biologi Molekular protein Hin, maka akan terjadi inversi. Inversi tersebut akan menyebabkan p e m b a l i k a n o r i e n t a s i p r o m o t e r sehingga p r o m o t e r t e r s e b u t tidak lagi mengendalikan sintesis H 2 dan represor H I . Dengan demikian g e nflagelin H I akan terekspresikan karena ddak ada represor Konversi Gen J i k a s u a t u f u n g i m e n g a l a m i s p o r u l a s i , m i s a l n y a p a d a Neurospora crassa, m a k a a k a n terjadi proses fusi (peleburan) d u ainti haploid menjadi i n ddiploid. Ind diploid t e r s e b u t jika mengalami meiosis akan menghasilkan e m p a t inti haploid lagi. Jika keempat i n di t u mengalami pembelahan mitosis, maka akan dihasilkan delapan inti haploid pada spora fungi. Secara teoritis, hasil mitosis tersebut akan menghasilkan jumlah alel yang sama jika kedua alel tersebut berbeda. Sebagai c o n t o h , j i k a s a l a h s a t u a l e l a d a l a h A d a n a l e l l a i n n y a a d a l a h a, m a k a s e h a r u s n y a a l e l A a k a n b e r j u m l a h e m p a t , d e m i k i a n p u l a a l e l a. H a s i l e k s p e r i m e n m e n u n j u k k a n bahv/a hal semacam ini tidak selalu terjadi karena seringkali terdapat jumlah alel A d a n a l e l a y a n g t i d a k s a m a , m i s a l n y a l i m a a l e l A d a n d g a a l e l a. F e n o m e n a tersebut terjadi karena adanya perubahan (konversi) dari alel a menjadi alel A sehingga nisbah (rasio) kedua alel tersebut ddak 1 : 1 . Fenomena perubahan alel ( u r u t a n n u k l e o d d a ) inilah y a n g d i s e b u t sebagai konversi gen. P a d a N. crassa, k o n v e r s i g e n t e r j a d i p a d a s a a t k r o m o s o m m e n g a l a m i r e k o m - binasi (pertukaran untaian D N A dan migrasi cabang) sehingga menghasilkan D N A heterodupleks yang urutan D N A - n y a mengalami perubahan pada daerah tertentu s e h i n g g a t e r j a d i p e r b e d a a n s a t u b a s a D N A a n t a r a a l e l A d a n a l e l a. S e b e l u m terjadi replikasi D N A , salah satu untaian D N A mengalami reparasi u n t u k m e m - perbalki D N Aheterodupleks yang mempunyai kesalahan dalam urutan D N A - n y a . R e p a r a s i t e r s e b u t m e n y e b a b k a n b a g i a n s a l a h s a t u a l e l , m i s a l n y a a, b e r u b a h menjadi A, sedangkan untaian D N A yang lain ddak mengalami reparasi. Untaian D N A yang mengalami reparasi maupun yang ddak direparasi selanjutnya akan direplikasi. Dengan demikian, maka akhirnya jumlah alel A akan menjadi lebih banyak daripada alel a karena adanya penambahan alel A dari hasil konversi gen tersebut. Skema proses konversi g e n dapat dilihat pada G a m b a r 1 3.7. Rekombinasi Meiotik Rekombinasi meiotik adalah proses r e k o m b i n a s i yang terjadi pada jasad eukaryot pada saat terjadi proses meiosis. Dalam beberapa hal mekanisme rekombinasi meiodk menunjukkan kemiripan dengan proses rekombinasi homolog pada bakteri meskipun beberapa tahapan awalnya berbeda. Proses rekombinasi meiodk pada eukaryot dimulai dengan adanya pemotongan dua untal D N A (dou- ble-strand break) y a n g a d a p a d a s a l a h s a t u k r o m o s o m . U j u n g - u j u n g 5 ' y a n g t e r b e n t u k karena pemotongan tersebut kemudian dipotong oleh eksonuklease dengan arah 5 ' —> 3 ' s e h i n g g a t e r b e n t u k u j u n g 3 ' y a n g t e r b u k a . S a l a h s a t u u j u n g 3 ' t e r s e b u t

Reparasi Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 237 Replikasi fl Replikasi A Tidak direparasi G a m b a r 13.7 I S k e m a p r o s e s k o n v e r s i g e n . P a d a s a a t s p o r u l a s i , t e r j a d i m i g r a s i cabang d a n pertukaran untaian sehingga dihasilkan dupleks yang mempunyai daerah heterodupleks y a n g m e n g a n d u n g perbedaan 1-basa antara alel A d a n alel fl. H e t e r o d u p l e k s y a n g d i a t a s m e n g a l a m i r e p a r a s i s e h i n g g a t e r j a d i p e r u b a h a n ( k o n v e r s i ) b a g i a n u n t a i a n a m e n j a d i A, s e d a n g k a n h e t e r o d u p l e k s y a n g d i b a w a h tidak mengalami reparasi. Replikasi kedua heterodupleks tersebut menghasilkan p r o d u k 3 A d a n 1 a. J i k a r e p l i k a s i b e r l a n j u t m a k a a k a n d i h a s i l k a n 5 A d a n 3 a d a r i y a n g s e h a r u s n y a m e n j a d i e m p a t A d a n e m p a t a. ( D i a d a p t a s i d a r i W e a v e r , 2003.)Model k e m u d i a n m e n g i n v a s i D N A d u p l e k s y a n g l a i n s e h i n g g a t e r b e n t u k D-loop.h i p o t e t i k vs. Sementara ujung 3' yang lain diperpanjang dengan proses sintesis dengan orientasibukti 5' 3' sebagai proses reparasi u n t u k mengisi celah yang t e r b e n t u k akibateksperimental pemotongan kedua untai D N A . Pada saat yang bersamaan terjadi pembesaran u k u r a n D-loop. U j u n g 3 ' y a n g m e n g i n v a s i d u p l e k s y a n g l a i n k e m u d i a n d i p e r p a n j a n g dengan proses sintesis. Setelah itu terjadi migrasi cabang k e dua arah sehingga terbentuk persimpangan Holliday. Persimpangan Holliday tersebut akhirnya akan diuraikan sehingga dihasilkan rekombinan (Gambar 1 3.8). Perlu diketahui bahwa sebagian besar tahapan yang dikemukakan dalam model hipotedk tersebut didukung oleh bukd eksperimental, namun beberapa hal bertentangan dengan hasil pembukdan eksperimental. Sebagai c o n t o h , m o d e l rekombinasi meiodk yang dikemukakan menyebutkan bahwa D N A hibrid akan dihasilkan pada kedua untai D N A yang mengalami pemotongan kedua untainya tersebut. Meskipun demikian, bukti eksperimental dengan pendekatan geneds m e m b u k d k a n bahwa D N A hibrid hanya t e r b e n t u k pada salah satu untai D N A yang mengalami pemotongan kedua untainya. Dalam beberapa kasus, hibrid D N A terbentuk pada kedua untai D N A yang mengalami pemotongan. A k a n tetapi, hal ini terjadi hanya pada k r o m a d d yang sama, bukan pada kedua k r o m a d d seperti yang diramalkan oleh model hipotedk tersebut.Penyusunan Ulang Gen Imunoglobulin Pada w a k t u sel mamalia diinfeksi oleh bakteri,fungi, atau virus, atau suatu m o l e k u l asing, maka sistem pertahanan tubuh akan bereaksi dalam bentuk tanggapan

238 Biologi Molekular Pemotongan pada kedua untaian Pemotongan oleh eksonuklease 5'-> 3' I n v a s i u n t a i a n , p e m b e n t u k a n D-loop Reparasi D N A Migrasi cabangResolusi (bukan pindah silang) Resolusi (pindah silang)Rekombinan bukan pindah silang Rekombinan pindah silangG a m b a r 13.8 I S k e m a m e k a n i s m e r e k o m b i n a s i meiotik. R e k o m b i n a s i m e i o t i kdimulai dengan adanya pemotongan pada kedua untaian D N A yang diikutidengan pemotongan oleh eksonuklease, invasi untaian, reparasi D N A melaluireplikasi, migrasi cabang, d a n akhirnya resolusi. (Diadaptasi dari Weaver, 2003.)

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 239k e k e b a l a n (immune response). S e t i a p t a n g g a p a n k e k e b a l a n m e l i b a t k a n t i g a l a n g k a hdasar, yaitu: ( 1 ) pengenalan m o l e k u l asing, ( 2 ) komunikasi dengan sel-sel yangsesuai, ( 3 ) penghilangan molekul asing tersebut. Beberapa k o m p o n e n sistemkekebalan diarahkan terhadap agensia infektif yang bersifat u m u m , sehingga disebuts e b a g a i t a n g g a p a n s i s t e m i m u n i t a s nonspesifik (non-specific immune re-sponse). S e l a i n i t u j u g a d i k e t a h u i a d a s i s t e m t a n g g a p a n i m u n i t a s y a n g d i a r a h k a nt e r h a d a p m o l e k u l asing yang spesifik sehingga disebut sebagai tanggapan sistemi m u n i t a s spesifik (specific immune response). Jika terdapat suatu agensia asing yang dapat dikenali oleh sel-sel sistemimunitas, maka hal Ini akan memicu produksi molekul protein khusus yangs e c a r a u m u m d i s e b u t antibodi ( G a m b a r 1 3.9) dan r e s e p t o r sel-sel T y a n g a k a nmengenali agensia asing tersebut secara spesifik dan mengikatnya. h^olekul yangd a p a t d i k e n a l i d a n d i i k a t o l e h r e s e p t o r s e l T d i s e b u t s e b a g a i antigen (antibody-generating substance), s e d a n g k a n a n d g e n y a n g d a p a t m e n y e b a b k a n m u n c u l n y atanggapan i m u n i t a s disebut imunogen. H a m p i r s e m u a m a k r o m o l e k u l biologis,termasuk polipeptida, polisakarida, dan asam nukleat serta banyak senyawa sintetiklainnya dapat menjadi andgen dan banyak di antaranya yang dapat berfungsisebagai imunogen. Tanggapan imunitas pada mamalia mempunyai dua sistem utama yaitu: ( 1 )t a n g g a p a n h u m o r a l (humoral response) a t a u t a n g g a p a n y a n g d i p e r a n t a r a i o l e ha n t i b o d i (antibody-mediated response) d a n d i t e n t u k a n o l e h k e b e r a d a a n limfositB ( 6 lymphocyte) a t a u sel B, d a n ( 2 ) tanggapan s e l u l a r a t a u t a n g g a p a n y a n gd i p e r a n t a r a i o l e h k e b e r a d a a n l i m f o s i t T (T lymphocyte) a t a u s e l T . K a t a lymphocyteberasal dari bahasa YunanI yang artinya selyang ddak berwarna karena sel-sel Rantai beratDaerah konstan COOH COOHG a m b a r 13.9 I Skema struktur antibodi.

240 Biologi IVIolel<ular\ Rantai-rantai \ limfosit adalah sel-sel darah putih. Tanggapan h u m o r a l (berasal dari bahasa YunanI\ penyusun humor y a n g b e r a r d \" c a i r \" ) d i w u j u d k a n d a l a m b e n t u k p r o d u k s i d a n s e k r e s i a n d b o d i ke dalam sistem sirkulasi sehingga andbodi dapat mengikat antigen tertentu. antibodi Sistem tanggapan humoral terutama diarahkan untuk melindungi mamalia dari sel-sel asing (bakteri,fungi) dan dari partikel virus bebas sebelum menginfeksi selLima /ce/as inangnya. D i lain pihak, sistem tanggapan selular melibatkan produksi reseptor selantibodi T yang akan melaplsl permukaan limfosit T sehingga memungkinkan sel-sel darah putih khusus tersebut u n t u k mengenali dan m e m b u n u h sel-sel yang terinfeksl. Dengan demikian, sistem imunitas selular terutama berperanan dalam melindungi mamalia dari infeksi oleh virus. Selain itu juga a d ak e l o m p o k sel-sel sistem i m u n i t a s y a n g lain y a i t u fagosit ( p h o g o c y t e ) , y a n g berasal d a r i b a h a s a Y u n a n i y a n g b e r a r t i \" m e m a k a n s e l \" . S a l a h s a t u f a g o s i t a d a l a h m a k r o f a g (macrophage) y a n g berperanan dalam menginisiasi kedua komponen sistem tanggapan imunitas. Pada v^aktu m e n e r i m a sinyal dengan adanya agensia asing, maka limfosit B akan m e n g a l a m i diferensiasi m e n j a d i sel-sel plasma y a n g m e n g h a s i l k a n a n t i b o d i , d a n m e n j a d i sel-sel memori y a n g m e m u n g k i n k a n p r o d u k s i a n d b o d i s e c a r a lebih cepat pada w a k t u ada paparan yang kedua terhadap andgen yang sama. Antibodi termasuk k e dalam kelompok protein yang disebut imunoglobulin. S e d a p a n t i b o d i t e r s u s u n atas s u a t u t e t r a m e r y a n g t e r d i r i atas e m p a t p o l i p e p t i d a y a n g b e r u p a d u a r a n t a i r i n g a n (light chain) y a n g I d e n t i k d a n d u a r a n t a i b e r a t (heavy chain) y a n g j u g a i d e n t i k . R a n t a i r i n g a n d a n b e r a t tersebut dihubungkan oleh ikatan disulfida. Rantai ringan tersusun atas sekitar 220 asam amino sedangkan rantai berat tersusun atas 440 sampai 450 asam amino. Setiap rantai, baik rantai ringan maupun berat, mempunyai ujung amino y a n g d i s e b u t d a e r a h v a r i a b e l (variabel region) y a n g p a n j a n g n y a s e k i t a r 1 1 0 asam amino. Daerah variabel inilah yang bervariasi antara suatu andbodi dengan andbodi yang lain sehingga m a m p u mengenali antigen yang berbeda. Ujung k a r b o k s i l s e t i a p r a n t a i m e r u p a k a n d a e r a h k o n s t a n (constant region) y a n g mempunyai urutan asam amino yang sama untuk semua antibodi dalam suatu kelas i m m u n o g l o b u l i n (Ig) t e r t e n t u . S e t i a p a n t i b o d i m e m p u n y a i d u a sisi pengikatan antigen (antigen-binding sites) atau domain yang masing-masing dibentuk oleh satu rantai ringan dan satu rantai berat. D o m a i n pengikatan antigen yang variabel t e r s e b u t m e m b e n t u k sisi peng- ikatan antigen dengan pola mirip dengan kunci dan anak kunci. Rantai ringan s u a t u a n t i b o d i t e r d i r i a t a s d u a t i p e y a i t u rantai kappa ( K ) d a n rantai l a m b d a (X). D i k e t a h u i a d a 5 k e l a s a n t i b o d i y a i t u IgA, IgD, IgE, IgG, d a n IgM y a n g m a s i n g - masing mempunyai fungsi spesifik. Salah satu aspek luar biasa sistem imunitas adalah k e m a m p u a n antibodi untuk mengenali bermacam-macam antigen yang ada dialam. Hal ini ditentukan oleh proses penyusunan ulang genom yang melibatkan proses rekombinasi antara suatu bagian dengan bagian g e n o m yang lain. Setiap rantai antibodi disintesis dengan menggunakan informasi genetik yang disimpan dalam bentuk beberapa segmen gen yang berbeda pada k r o m o s o m . Segmen gen yang mengkode rantai lambda, kappa, dan rantai berat masing-masing berada pada k r o m o s o m (manusia)

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 2 4 122, k r o m o s o m 2,dan k r o m o s o m 14. Gen pengkode andbodi yang diekspresikandl dalam limfosit B dan selplasma disambung-sambung dari segmen-segmen gentersebut melalui proses rekombinasi. Gen pengkode rantai lambda, rantai kappa,dan rantai berat masing-masing disusun dari dua, tiga, d a n empat segmen g e nyang berbeda. D a l a m k r o m o s o m germ-line, u r u t a n D N A y a n g m e n g k o d e r a n t a i r i n g a nl a m b d a t e r d a p a t d a l a m d u a t i p e s e g m e n g e n , y a i t u L ^ V ^ {Leader peptide andVariable region) y a n g m e n g k o d e p e p t i d a a w a l p a d a u j u n g a m i n o y a n g b e r s i f a thidrofobik d a nujung amino (NH^) daerah variabel yang terdiri atas 9 7 asama m i n o . T i p e s e g m e n y a n g l a i n a d a l a h J^C^ {Joining segment and Constant region)y a n g m e n g a n d u n g u r u t a n D N A p e n y a m b u n g (joining sequence) d a n d a e r a h y a n gm e n g k o d e u j u n g k a r b o k s i l ( C O O H ) daerah konstan. S e k u e n s p e n y a m b u n gmengkode bagian terakhir sepanjang 13 - 1 5 asam amino pada daerah variabelrantai ringan lambda. Satu gen pengkode rantai ringan lambda yang lengkapd i s u s u n d e n g a n m e n y a m b u n g k a n s e g m e n g e n L ^ V j ^ d e n g a n s e g m e n g e n Jj^^C^disertai dengan penghilangan sekuens Intron. Proses ini terjadi selama diferensiasilimfosit B.P e n y u s u n a n Ulang Gen P e n g k o d e Rantai Ringan L a m b d aPada manusia terdapat sekitar 3 0 0segmen gen L^V^ (beberapa di antaranyaddak fungsional) yang mengumpul pada daerah sekitar sentromer pada k r o m o s o m22, sedangkan adasekitar 9 segmen gen J^C^ yang berbeda dan terletak agakjauh dari s e n t r o m e r k r o m o s o m 22. Selama diferensiasi limfosit B, satu segmenL^Vj^^ d i s a m b u n g k a n d e n g a n s a t u s e g m e n J^^C^^. P e n y a m b u n g a n t e r s e b u t d a p a tt e r j a d i a n t a r a s e g m e n L j ^ V ^ d a n J ^ C ^ y a n g m a n a p u n . G e n L ^ V ^ ]^C^ y a n g b a r udibentuk mengandung dua intron. Salah satu intron tersebut tersusun atas 9 3pasangan basa antara e k s o n dan e k s o n V^. S e m e n t a r a i n t r o n yang satu lagiberukuran sekitar 1.200 pasangan basa dan terletak di antara ekson dan C^.Kedua intron tersebut dipotong dari transkrip primer selama pemrosesan RNA.Skema proses penyambungan segmen-segmen gen yang m e m b e n t u k gen pengkoderantai ringan lambda dapat dilihat pada Gambar 1 3.10.P e n y u s u n a n Ulang Gen P e n g k o d e Rantai Ringan KappaRantai ringan kappa disintesis dengan menggunakan tiga segmen gen yang berbeda,y a i t u : ( 1 ) s e g m e n g e n L ^ V ^ y a n g m e n g k o d e p e p d d a a w a l {leader peptide) d a nujung amino daerah variabel, (2) segmen yang mengkode 13 asam aminot e r a k h i r d a e r a h v a r i a b e l , d a n ( 3 ) s e g m e n C^^ y a n g m e n g k o d e u j u n g k a r b o k s i ldaerah konstan. Pada manusia, k r o m o s o m 2 mengandung sekitar 300 segmeng e n ( b e b e r a p a d i a n t a r a n y a t i d a k f u n g s i o n a l ) , l i m a s e g m e n g e n J^^, d a n s a t us e g m e n g e n C^^. S e g m e n g e n J^^ t e r l e t a k d i a n t a r a s e g m e n g e n L ^ V ^ d a n C,^. P a d as e l - s e l g a m e t , k e l i m a s e g m e n g e n J,^ d i p i s a h k a n d a r i s e g m e n oleh suatuintron yang panjang dan dari segmen C^ oleh intron sepanjang 2.000 pasanganbasa. Selama proses p e r k e m b a n g a n limfosit B, gen p e n g k o d e rantai ringan kappa

242 Biologi Molekular L>2 L,„ L,„ Ln Rekombinasi sel somatikD N A germ-line V^ J,, }^ C,„ hi VnD N A limfosit B yang matang ^ TranskripsiTranskrip primer V^m R N A yang sudah matangProduk translasi primer Pemrosesan R N A Lja JM '-U Poli-A Translasi ^xi Ju '-M Penghilangan peptida awalRantai lambda ringan V^ Ju C , 4yang sudah matang Daerah Daerah variabel konstanG a m b a r 13.10 k Skema p e n y u s u n a n ulang gen pengkode rantai ringan lambda.(Diadaptasi dari Snustad & Simmons, 2003.)yang diekspresikan pada sel tersebut disusun oleh satu segmen ^V,^, satu segmenJ,^, d a n s a t u s e g m e n t u n g g a l C ^ m e l a l u i p r o s e s r e k o m b i n a s i s o m a d k . D a l a mproses tersebut, rekombinasi dapat menggabungkan salah satu segmen ^V^^y a n g m a n a p u n d e n g a n s a l a h s a t u d a r i k e l i m a s e g m e n J^^ d e n g a n m e n g h i l a n g k a ns e l u r u h b a g i a n i n t r o n . P e n g g a b u n g a n t e r s e b u t m e n g h a s i l k a n f u s i L^^V^ J,^ y a n gmengkode keseluruhan daerah variabel rantai ringan kappa. Sekuens intron dia n t a r a k e l o m p o k a n s e g m e n g e n J^^ a n d C^, b e r s a m a - s a m a d e n g a n s e g m e n g e ny a n g d e k a t d e n g a n s e g m e n C^^ y a n g t i d a k d i d e l e s i , t e t a p d i p e r t a h a n k a n d i d a l a m

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 243 D N A sel-sel plasma. Keseluruhan sekuens D N A t e r s e b u t (L^V,^ - sekuens Intron - C J ditranskripsi dan sekuens intron dihilangkan. Molekul m R N A yang dihilangkan selanjutnya ditranslasl danpepdda awal dihilangkan selama proses translokasi melalui membran retikulum endoplasma. Skema penyusunan ulang gen pengkode rantai ringan kappa dapat dilihat pada Gambar 13 . 1 1 . J V4 1 2 3 4 5 D N A germ-line Rekombinasi D N A sel-B 1 Transkripsi Transkrip ( R N A ) V3 2 3 4 5 ^^^^^ V, J, C R N A splicing m R N A yang Translasi sudah matang \" V, C Protein G a m b a r 13.11 • Skema penyusunan ulang gen pengkode rantai ringan kappa. (Diadaptasi dari Weaver, 2003.) P e n y u s u n a n Ulang Gen P e n g k o d e Rantai Berat G e n pengkode rantai berat molekul andbodi (imunoglobulin) tersusun atas segmenSegmen gen L^Vi^ d a n C^ seperti pada penyusunan ulang g e n pengkode rantai ringanpengkoderantai berat k a p p a , t e t a p i a d a s a t u s e g m e n t a m b a h a n y a i t u s e g m e n g e n D (diversity) y a n g mengkode 2 - 13 asam amino daerah variabel. Pada manusia terdapat 9 segmen g e n C H y a n g t e r d a p a t p a d a k r o m o s o m 1 4 , y a i t u G ^ ^ , G ^ g , C^^y C„^^, C ^ ^ ^ , C ^ ^ , C ^ . ^ , G|^j,, d a n C^^^^. S e l a i n i t u , p a d a k r o m o s o m 1 4 j u g a t e r d a p a t 1 2 4 s e g m e n g e n L^V|_|, t e t a p i h a n y a 3 9 d i a n t a r a n y a y a n g f u n g s i o n a l s e d a n g k a n s e l e b i h n y a d i d u g a a d a l a h pseudogene. P a d a k r o m o s o m 1 5 d a n 1 6 j u g a t e r d a p a t s e g m e n g e n L|^V|^, t e t a p i d i d u g a s e g m e n - s e g m e n g e n t e r s e b u t d d a k f u n g s i o n a l . K r o m o s o m 14 juga mengandung 2 7 segmen g e nD ( 2 5 fungsional, 2 tidak fungsional), d a n 6 segmen gen J^. Skema penyusunan g e npengkode rantai berat pada molekul antibodi dapat dilihat pada Gambar 13.12.

244 Biologi Molekular'•HI ^ H i ' - H ^Hrl '-Ha 1[:> • J O - M OD N A germ-line Rekombinasi sel somatik (delesi sekuen D N A Lj^j sampai D, dan D , dan sampai J^j selama perkembangan limfosit B) ^ H t i ^HS '-Hrl '-Ho I ll-»Ch-^Ml-*Ot^DNA limfosit B yang Rekombinasi sel somatikbelum matang (delesi sekuen D N A dari J„4 sampai Cyi^^)Sel plasma yangmenghilangkan IgG 6 s e g m e n C^^ ^112 ^21H4 ^ H y l ' ' H a l ^Hc ^Ha2 Rekombinasi sel somatik (delesi sekuen D N A dari 1,^4 sampai C^^^)Sel plasma yang ^H2 ^ H 2 ^2JH4 ^HC * - «menghasilkan IgEPerubahan kelas Rekombinasi sel somatik (delesi sekuen D N A dari J , ^ ^ sampai C H „ 2 )Sel plasma yang LH2 ^H2 ^2JH4 ^Ha2menghasilkan IgAG a m b a r 13.12 I S k e m a p e n y u s u n a n gen p e n g k o d e rantai berat. (Diadaptasi dariSnustad & S i m m o n s , 2003.)Regulasi Penyusunan U l a n j Gen Pengkode Imunoglobulin Hasil-hasil penelitian penelitian menunjukkan bahwa proses rekombinasi yang digunakan untuk penyusunan ulang gen pengkode imunoglobulin (antibodi) di- lakukan melalui proses yang terkendali. Dengan sistem regulasi tertentu, suatu segmen genV hanya akan digabungkan dengan segmen gen J tertentu dan ddak dengan segmen g e n V yang lain atau langsung dengan segmen g e n C. Susumu Tonegawa mengamad bahwa pada banyak gen pengkode imunoglobulin terdapat suatu urutan nukleodda speslfik. Pada daerah yang berdekatan dengan masing- masing daerah yang mengkode asam amino terdapat suatu urutan konsensus nukleodda heptamer ( 7 basa) yang bersifat palindromik yaitu: 5 ' - G A G A G T G - 3 ' . U r u t a n n u k l e o d d a h e p t a m e r t e r s e b u t d i i k u d o l e h u r u t a n l e s t a r i (conserved) y a n g terdiri atas 9 basa (nonamer) yaitu: 5'- A C A A A A A C C - 3 ' . U r u t a n h e p t a m e r d a n n o n a m e r t e r s e b u t d i p i s a h k a n o l e h s u a t u u r u t a n D N A p e m i s a h (spacer) y a n g d d a k l e s t a r i y a n g m e n g a n d u n g 1 2 p a s a n g a n b a s a ( d i s e b u t sinyal 1 2) a t a u 2 3 ( + 1 ) y a n g d i k e n a l sebagai sinyal 23. U r u t a n n u k l e o t i d a y a n g m e n y u s u n sinyal i n i l a h y a n g d i k e n a l s e b a g a i s e k u e n s sinyal r e k o m b i n a s i (recombinadon signal sequence, R S S ) . S u s u n a n R S S t e r s e b u t a d a l a h s e d e m i k i a n r u p a s e h i n g g a r e k o m b i n a s i selalu menggabungkan sinyal 1 2 dengan sinyal 2 3 . H a l tersebut disebut sebagai a t u r a n 12/23 ( 7 2 / 2 3 rule) y a n g m e n e n t u k a n b a h w a s i n y a l 1 2 t i d a k p e r n a h bergabung dengan sinyal 1 2yang lain, demikian pula dengan sinyal 2 3 sehingga

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 245 hanya satu sekuens pengkode dari tiap sekuens pengkode yang digabungkan dalam genimunoglobulin yang sudah matang.Transposisi jDefinisi Selain melalui mekanisme rekombinasi h o m o l o g atau rekombinasi khusus,transposisi r e k o m b i n a s i g e n e t i k juga dapat berlangsung k a r e n a transposisi. T r a n s p o s i s i adalah suatu proses perpindahan elemen genedk dari satu lokus dalam suatu k r o m o s o m , plasmid, atau g e n o m virus, k ebagian lain k r o m o s o m yang sama, atau bahkan k e suatu lokus dalam k r o m o s o m lain. Elemen genedk yang berpindah tersebut d a p a t b e r u p a s a t u g e n a t a u b e b e r a p a g e n y a n g b e r t a u t (linkage) d a n d i k e n a l s e b a g a i e l e m e n g e n e t i k y a n g d a p a t b e r t r a n s p o s i s i (transposable genetic ele- ments), a t a u s e r i n g j u g a d i s e b u t t r a n s p o s o n . E l e m e n g e n e d k y a n g d a p a t b e r - transposisi tersebut ditemukan baik dalam prokaryot, eukaryot, maupun dalam bakteriofag. Semua transposon m e m b a w a kode genedk untuk satu atau lebih dari satu protein yang diperlukan untuk transposisi. D l samping itu, beberapa transposon juga m e m b a w a gen lain yang menghasilkan fenodpe tertentu, misalnya ketahanan terhadap antibiodk tertentu. P e n g e l o m p o k a n Transposon Berdasarkan atas mekanisme perpindahan (transposisi), transposon dapat d i - g o l o n g k a n m e n j a d i t i g a k a t e g o r i , y a i t u : (1) t r a n s p o s o n p o t o n g - t e m p e l (cut- and-paste transposon), (2) t r a n s p o s o n replikatif (replicadve transposon), d a n (3) retrotransposon. T r a n s p o s o n p o t o n g - t e m p e l d a p a t b e r p i n d a h d a r i s a t u lokus k e lokus lain dengan cara dipotong dari suatu lokus pada k r o m o s o m d a n ditempelkan pada lokus lain yang dapat terletak pada k r o m o s o m yang berbeda. Transposon replikatif mengalami transposisi dengan melibatkan proses replikasi e l e m e n D N A t r a n s p o s o n . E n z i m transposase yang d i k o d e o l e h e l e m e n g e n e d k t e r s e b u t b e r p e r a n a n d i dalam proses interaksi dengan sisi t e m p a t penyisipan transposon. Dalam interaksi tersebut elemen D N A transposon direplikasi dan s a l a h s a t u t u r u n a n (copy) d i s i s i p k a n p a d a s i s l b a r u s e d a n g k a n e l e m e n D N A asllnya t e t a p berada d i sisi semula. K a t e g o r i t r a n s p o s o n ketiga, yaitu r e t r o - transposon, dapat mengalami tranposisi dengan cara melakukan proses transkripsi b a l i k (reverse transcripdon) u n t u k m e n g u b a h e l e m e n g e n e d k b e r u p a R N A m e n j a d i D N A . P r o s e s i n i d i k a t a l l s i s o l e h e n z i m t r a n s k r i p t a s e balik (reverse transcriptase). Setelah D N A t e r b e n t u k , dilakukan penyisipan k e dalam sisi target. Beberapa elemen genetik yang mengalami transposisi dengan cara inimempunyai kaitan dengan retrovirus sehingga transposon semacam ini juga sering disebut elemen y a n g m e n y e r u p a i retrovirus (retrovirus-like e / e m e n t s ) . T a b e l 1 3.2 m e m u a t d a f t a r beberapa transposon berdasarkan atas mekanisme transposisinya. Transposon p a d a Prokaryot D i d a l a m j a s a d p r o k a r y o t ( £ coli) d i k e t a h u i a d a e m p a t k e l o m p o k e l e m e n g e n e d k yang dapat bertransposisi, yaitu:

Tabel 13.2 I Penggolongan transposon berdasarkan mekanisme transposisi.Kategori Contoh Transposon OrganismeI. Transposon potong- • E l e m e n I S {insertion sequence, Bakteri tempel misalnya IS50) BakteriII. Transposon replikatifIII. Retrotransposon • Transposon komposit Jagung Drosophila A. Elemen serupa retrovirus (misainya TnS) Drosophila ( d i s e b u t j u g a long terminal Drosophila repeat, L T R ) . • E l e m e n Ac/Ds Nematoda • Elemen P B. Retroposon • E l e m e n mariner Bakteri • E l e m e n iiobo(Sumber: Snustad & Simmons 2003.) • E l e m e n Tel Elemen Tn3 • Tyl Khamir • copia Drosophila • Drosophila • E l e m e n F, G , d a n I Drosophila • Retroposon yang spesifik Drosophila pada telomer Manusia Manusia • L I N E ( m i s a l n y a LI) • S I N E ( m i s a l n y a Alu)1 . S e k u e n s penyisip (insertion sequences, I S ) , y a i t u s u a t u u r u t a n n u k l e o d d ayang ddak mempunyai fungsi lain selain untuk proses transposisi sekuens i t usendiri. Sekuens penyisip merupakan transposon paling sederhana. Sekuenss e m a c a m i n i m e m p u n y a i u r u t a n n u k l e o t i d a b e r u l a n g - b a l i k (inverted repeat) p a d akedua ujungnya yang berukuran sekitar 9—40 nukleotida, d a n satu g e n yangm e n g k o d e sintesis e n z i m transposase yang mengkatalisis proses transposisi.Elemen IS biasanya b e r u k u r a n kurang dari 2.500 pasangan basa. Elemen IS yangpaling kecil yang diketahui tersusun atas 768 pasangan nukleodda.2. Transposon komposit (diberl s i m b o l Tn), yaitu suatu t r a n s p o s o n yangselain m e m b a w a fungsi transposisi, juga m e m b a w a gen lain, misalnya gen ketahananterhadap andbiodk.3. Elemen Tn3 a d a l a h k e l o m p o k t r a n s p o s o n y a n g b e r u k u r a n l e b i h b e s a rdaripada e l e m e n IS d a n u m u m n y a m e m b a w a g e n lain yang ddak berperanandalam proses transposisi, misalnya pada transposon komposit. Elemen Tn3 berbedadari transposon k o m p o s i t karena T n 3 tidak m e m p u n y a i e l e m e n IS pada keduaujungnya, melainkan berupa sekuens berulang-balik sederhana berukuran sekitar38—40 n u k l e o t i d a . Selain i t u , T n 3 juga menghasilkan duplikasi sisi t a r g e t padaw a k t u menyisip k e bagian target.4. Bakteriofag Mu, yaitu s u a t u b a k t e r i o f a g lisogenik yang m e n g g u n a k a n prosestransposisi sebagai cara hidupnya. Dalam beberapa hal, proses transposisi mirip dengan proses rekombinasikhusus yaitu melibatkan proses pemotongan untai D N A baik pada molekul

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 247 •( ' ••'\ Perbedaan \ D N A donor maupun D N A target pada tempat khusus. Proses tersebut kemudian transposisi dan diikud dengan penggabungan ujung-ujung transposon k e molekul D N A target rekombinasi yang sudah terpotong.Meskipun demikian, ada perbedaan mendasar antara proses khusus transposisi dengan proses rekombinasi khusus. Ciri pendng transposisi adalah bahwa proses Ini tidak tergantung pada ada atau tidaknya hubungan antara urutan nukleodda pada D N A donor dengan D N A target, balk hubungan fungsional maupun, misalnya, hubungan asal-usul. Dalam proses rekombinasi khusus, p e - motongan dan penyambungan molekul D N A donor dan D N A target ddak disertai dengan sintesis molekul D N Abaru. Sebaliknya, proses transposisi melibatkan sintesis molekul D N A baru yang dikendalikan oleh sistem reparasi atau replikasi. Dl samping itu, selama transposisi, molekul D N A donor ddak disusun kembali seperti bentuk dpe alami pra-transposisi. T r a n s p o s i s i d a p a t m e n y e b a b k a n t e r j a d i n y a p e n y u s u n a n k e m b a l i [rearrange- ment) g e n o m suatu jasad. H a lini dapat terjadi misalnya karena ada dua duplikat {copy) t r a n s p o s o n y a n g s a m a p a d a l o k a s i k r o m o s o m y a n g b e r b e d a s e h i n g g a dapat menyebabkan terjadinya rekombinasi antarduplikat transposon tersebut. Rekombinasi semacam itu dapat m e m b a w a implikasi terjadinya delesi, penyisipan, inversi, atau translokasi. Transposisi mempunyai peranan dalam proses evolusi beberapa plasmid bakteri. Sebagai contoh, integrasi plasmid F yang berasal dari £ coW k e d a l a m k r o m o s o m b a k t e r i s e r i n g k a l i t e r j a d i m e l a l u i p r o s e s r e k o m b i n a s i antara suatu transposon yang ada di dalam plasmid dengan transposon yang homolog di dalam k r o m o s o m bakteri. Sekuens dan E l e m e n Penyisip S e k u e n s d a n e l e m e n p e n y i s i p (irisertion sequences and elements, I S ) a d a l a h transposon paling sederhana dan merupakan elemen genetik yang biasanya ada p a d a k r o m o s o m b a k t e r i d a n p l a s m i d . S e b a g a i c o n t o h , s a t u strain E. coli s t a n d a r m e m p u n y a i delapan duplikat I S I d a n lima duplikat IS2.U k u r a n IS biasanya sekitar 7 8 0 sampai 1.500 pasangan basa. Elemen IS m e r u p a k a n c o n t o h tran- p o s o n p o t o n g - t e m p e l (cut-paste transposon). P a d a w a k t u e l e m e n I S m e n y i s i p ke dalam D N Atarget, akan terjadi duplikasi sebagian u r u t a n D N A pada sisi penyisipan. Satu t u r u n a n hasil duplikasi terletak di kedua ujung e l e m e n IS. Hasil duplikasi tersebut berupa urutan nukleotida pendek, sekitar 2 - 1 3 p a s a n g a n n u k l e o t i d a y a n g b e r u p a u r u t a n b e r u l a n g - l a n g s u n g (direct repeat), d a n d i s e b u t s e b a g a i d u p l i k a s i sisi t a r g e t (target site duplications). S k e m a proses duplikasi sisi target pada e l e m e n IS dapat dilihat pada G a m b a r 13.1 3. Jika e l e m e n IS terdapat pada plasmid dan k r o m o s o m bakteri, m a k a hal i n i memungkinkan terjadinya rekombinasi homolog antar-DNA yang berbeda. Rekombinasi semacam itulah yang berperanan dalam proses integrasi plasmid F ke dalam k r o m o s o m bakteri. Jika plasmid dan k r o m o s o m mengalami rekombinasi, maka plasmid yang berukuran lebih kecil akan terintegrasi k e dalam k r o m o s o m . Beberapa c o n t o h e l e m e n IS disajikan pada Tabel 1 3.2.

248 Biologi Molekular IACCGTCGGCAT C A Kedua untaian D N A dipotong 1 TGGCAGCCGTAGT pada titik yang berbeda ACGGTCGGCAT Elemen ISdisisipkan pada TG daerah d iantara titik pemotongan IS CA IGCAGCCGTAGT Sintesis D N Au n t u k mengisi celah (huruf bergaris bawah) ACGGTCGGCAT ICGTCGGCATCA TGCCAGCCGTA IGCAGCCGTAGT G a m b a r 13.13 I Skema proses duplikasi sisi target pada elemen IS. (Diadaptasi dari Snustad & Simmons, 2003.) T a b e l 13.2 ft B e b e r a p a e l e m e n I S p a d a p r o k a r y o t .Tipe IS Banyaknya duplikat Panjang (bp) Sekuens dalam E. coli berulang-balik (bp) 768 18/23ISI 5-8 duplikat pada 1.327 kromosom 1.400 32/41 1.400IS2 5 pada kromosom; 1.250 32/38 1 pada plasmid F 16/18IS3 5 pada k r o m o s o m ; Pendek 2 pada plasmid FIS4 1-2 pada k r o m o s o mIS5 Tidak diketahui(Sumber: Suzuki et al, 1989.)Transposon KompositDi samping elemen ISyang hanya m e m b a w a fungsi transposisi, ada d p e transposonl a i n y a n g j u g a m e m b a w a p e n a n d a g e n e d k (genetic marker) t e r t e n t u , m i s a l n y ak e t a h a n a n t e r h a d a p a n d b i o d k . T r a n s p o s o n yang d e m i k i a n disebut sebagai trans-poson komposit (Tn). T r a n s p o s o n k o m p o s i t juga t e r m a s u k t i p e t r a n s p o s o npotong-tempel. T r a n s p o s o n k o m p o s i t tersusun atas d u aduplikat e l e m e n IS yangidendk atau hampir idendk yang mengapit bagian sentral. Bagian sentral suatutransposon komposit merupakan segmen D N Ayang merupakan penanda genedktertentu. Elemen-elemen IS pada transposon k o m p o s i t dapat berupa u r u t a nn u k l e o t i d a b e r u l a n g d e n g a n o r i e n t a s i y a n g s a m a (nukleotida berulang-langsung,direct repeat), a t a u b e r u p a u r u t a n n u k l e o t i d a berulang-balik (inverted repeat).K e m a m p u a n u n t u k t r a n s p o s i s i d i t e n t u k a n o l e h e l e m e n IS t e r s e b u t . P a d a Tn9,

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 249 welemen IS yang mengapit bagian sentral m e m p u n y a i orientasi yang sama, sedangkanpada TnS dan T n I O orientasi elemen IS-nya berkebalikan (Gambar 13.14). ~ 5.700 pb~ 2,500 pb g e n ble'g e n cam Ig e n kan'' | g e n str'I I7 6 8 p b It 768 pb 1.533 pb 1 1.533 pbIS 1 IS 1 IS 50L IS 50R 23 pb sekuens ujung 9 pb sekuens ujung berulang-balik berulang-balik Tn9 Tn5 - 9.300 pb1.329 pb g^\" 1.329 pb 22 pb sekuens ujung berulang-balik TnlOG a m b a r 13.14 I Transposon komposit. (Diadaptasi dari Snustad & S i m m o n s , 2003.) Kadang-kadang elemen IS yang mengapit bagian sentral tersebut ddak se-penuhnya idendk. Sebagai c o n t o h , pada TnS, e l e m e n IS sebelah kanan (IS50R)mengkode transposase yang diperlukan dalam proses transposisi sedangkan elemensebelah kiri (IS50L) tidak mengkode transposase. Perbedaan tersebut disebabkanoleh adanya perbedaan satu nukleodda dl antara kedua elemen tersebut. Padaketiga transposon tersebut bagian sentral yang diapit oleh elemen IS mengkodeketahanan terhadap antibiotik. Penelitian menunjukkan bahwa perpindahantransposon komposit diatur dengan sistem tertentu. Contohnya, jika suatubakteriofag nonlitik yang m e m b a w a T n S menginfeksi sel bakteri yang jugamempunyai TnS, maka frekuensi transposisi TnS berkurang secara drasds. H a l

25:0 Biologi IVIolekular ini nnenunjukkan b a h w a T n S yang sudah adadalam k r o m o s o m sel bakteri m e n g - hambat proses transposisi transposon yang masuk bersama-sama dengan infeksi bakteriofag. Studi oleh Michael Syvanen, William Reznikoff, dan kawan-kawan menunjukkan bahwa transposon yang ada pada k r o m o s o m selbakteri menyintesis suatu represor yang menghambat proses transposisi transposon dari luar. Diketahui bahwa elemen IS50R pada T n S sebenarnya mengkode dua macam protein, yaitu transposase, yang mengkatalisis transposisi, dansuatu protein t r a n s p o s i s i y a n g t i d a k l e n g k a p (truncated) y a n g d i s i n t e s i s d a l a m p r o s e s t r a n s l a s i yang dimulai dari kodon awal yang adadi dalam gentransposase. Protein yang berukuran lebih pendek tersebut terdapat dalam jumlah yang lebih banyak di- bandingkan dengan transposase yang normal sehingga proses transposisi T n S terhambat. Beberapa c o n t o h transposon k o m p o s i t disajikan pada Tabel 1 3.3. Tabel 13.3 1 Beberapa contoh transposon komposit.Transposon Penanda genetik Panjang Sekuens berulang- balik (bp)Tnl Ampisilin 9.300 38Tn2 Ampisilin PendekTn4 Ampisilin, 20.500 streptomisin. 1.500TnS sulfanilamid 5.400Tn6 Kanamisin 4.200 18/23Tn7 Kanamisin 14.000 1.400Tn9 Trimetoprim 2.683TnlO 9.300 Kloramfenikol Tetrasiklin(Sumber: Suzuki et ai, 1989.)E l e m e n TnSElemen T n 3 berbeda dari transposon komposit karena kedua elemen yangmengapit bagian sentralnya bukan e l e m e n IS melainkan berupa u r u t a n berulang-balik sederhana yang terdiri atas 38—40 nukleotida. Pada elemen T n 3 terdapatt i g a g e n , y a i t u tnpA, tnpR, d a n bla, y a n g m a s i n g - m a s i n g m e n g k o d e t r a n s p o s a s e ,resolvase/represor, dan beta laktamase. E n z i m beta l a k t a m a s e m e m b e r i k a nketahanan terhadap antibiotik ampisilin, sedangkan kedua protein lainnya d i -perlukan dalam proses transposisi (Gambar 13.15). Proses transposisi Tn3 dilakukan dengan mekanisme replikadf melalui pem-b e n t u k a n s t r u k t u r cointegrate ( G a m b a r 1 3 . 1 5 ) . S e l a m a p r o s e s i n i t r a n s p o s o ndireplikasi d a n salah satu t u r u n a n n y a disisipkan pada sisi target. Pada tahapank e d u a d a l a m p r o s e s t r a n s p o s i s i , e n z i m r e s o l v a s e y a n g d i k o d e o l e h tnpR m e n g -k a t a l i s i s p r o s e s r e k o m b i n a s i k h u s u s (site-specific recombination) d i a n t a r a k e d u ae l e m e n T n 3 . K e j a d i a n i n i b e r l a n g s u n g d i d a e r a h y a n g d i s e b u t r e s (resolutionsite). P a d a a k h i r n y a , d i h a s i l k a n d u a t u r u n a n t r a n s p o s o n . P r o d u k g e n tnpR j u g amempunyai fungsi yang lain, yaitu sebagai represor u n t u k transposase d a n

Plasmid donor Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 251 Plasmid penerimaTransposase(dikode oleh Tn3)Resolvase (dikodeo l e h g e n tnpR)G a m b a r 13.15 1 Proses transposisi T n S . (Diadaptasi dari Snustad & S i m m o n s ,2003.)resolvase. Proses penekanan sintesis p r o t e i n t e r s e b u t terjadi karena sisi rest e r l e t a k d i d a e r a h a n t a r a g e n tnpA d a n tnpR. A d a n y a p e n g i k a t a n r e p r e s o r p a d adaerah res menyebabkan transkripsi kedua gen tersebut ditekan sehingga elemenTn3 cenderung bersifat tidak mobil. T r a n s p o s o n pada bakteri m e m p u n y a i m a k n a yang p e n d n g dari sisi mediskarena banyak transposon yang membav^^a gen resistensi terhadap andbiodk. Jikatransposon yang m e m b a w a gen resistensi terhadap andbiotik tersebut menyisip

252 Biologi Molekular ke dalam molekul D N Ayang lain, misalnya plasmid, maka hal inidapat m e - nyebabkan penyebaran resistensi balk secara horisontal maupun vertikal k e sel atau populasi bakteri yang lain. Bakteriofag Mu B a k t e r i o f a g M u ( M u = mutator) a d a l a h v i r u s temperate y a n g g e n o m n y a m e m p u n y a i banyak kesamaan dengan elemen IS.D N A virus ini berupa molekul untai-ganda dengan ukuran 36.000 bp. Meskipun ukuran genom bakteriofag M ujauh lebih besar daripada ukuran sebuah elemen IS, namun D N Abakteriofag M u dapat menyisip secara acak didalam g e n o m bakteri atau plasmid. Jika D N A M u tersebut menyisip k e dalam genom bakteri, maka akan terjadi mutasi seperti apa yang terjadi jika elemen IS menyisip k e dalam suatu genom. Dalam keadaan normal, mutasi semacam ini ddak dapat dikembalikan atau dibalik k estruktur dpe alami (wild type). D N A b a k t e r i o f a g M u y a n g a d a d a l a m k e a d a a n b e b a s ( t i d a k b e r a d a d i dalam inang) mengandung sepotong D N A dari inang sebelumnya pada kedua ujungnya, namun D N A tambahan tersebut ddak akan disisipkan k e dalam genom jika bakteriofag M u menginfeksi inang yang baru. Bakteriofag M u juga mempunyai k e m a m p u a n sebagai perantara untuk penyisipan D N Adari jasad lain k e dalam suatu inang, misalnya penyisipan bakteriofag lambda k e dalam genom bakteri. M e k a n i s m e Transposisi Detil mekanisme transposisi sampai saat ini belum diketahui dengan jelas, namun p a d a p r o k a r y o t , m i s a l n y a £ coli, t r a n s p o s i s i d i k e t a h u i t e r j a d i m e l a l u i d u a m a c a m cara, y a i t u replikatif d a n konservatif (nonreplikatif). D a l a m t r a n s p o s i s i s e c a r a replikatif, akan dibentuk duplikat elemen transposon sehingga pada akhir transposisi akan dihasilkan satu duplikat transposon pada tempat yang baru dan satu duplikat transposon pada tempat yang lama. Sementara dalam transposisi secara konservatif (nonreplikadf) ddak terjadi replikasi; transposisi terjadi dengan cara pemotongan elemen transposon dari k r o m o s o m atau plasmid dan transposon tersebut kemudian diintegrasikan k etempat yang baru. Ada d u amodel yang diajukan mengenai mekanisme transposisi secara replikatif a n t a r a dua plasmid, yaitu model simetris (model Shapiro) dan model asimetris. D a l a m m o d e l transposisi secara simetris, transposisi terjadi dengan melalui pembentukan elemen genedk lingkar yang merupakan gabungan antara k e d u a p l a s m i d (cointegrate) d a n m e n g a n d u n g d u a d u p l i k a t t r a n s p o s o n d e n g a n o r i e n t a s i y a n g s a m a ( G a m b a r 1 3 . 1 5 ) . Cointegrate t e r s e b u t k e m u d i a n a k a n d i u r a i - kan lebih lanjut sehingga akan dihasilkan dua elemen plasmid baru yang masing- masing akan mengandung satu transposon. Dalam model ini, pembentukan cointegrate m e r u p a k a n s u a t u k e h a r u s a n . S e b a l i k n y a , m e n u r u t m o d e l a s i m e t r i s , p e m b e n t u k a n cointegrate d d a k m e r u p a k a n k e h a r u s a n n a m u n h a n y a m e r u p a k a n salah satu kemungkinan hasil antara yang dapat terjadi. Transposisi secara replikatif tersebut terjadi misalnya pada bakteriofag M u dan Tn3. Model transposisi secara nonreplikatif tersebut dapat dilihat pada Gambar 13.16.

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 253T a k i k (nick) Transposon Pembentukan takik pada D N A donor (tanda panah)Reparasi celah Transposonuntai-ganda Pengisian celah dan penyambungan takikG a m b a r 13.16 I M o d e l transposisi secara nonreplikatif. (Diadaptasi dari Weaver,2003.) B e b e r a p a t r a n s p o s o n , m i s a l n y a T n l 0, d a p a t d i i n t e g r a s i k a n k e d a l a m m a t e r igenetik yang baru tanpa proses replikasi. Dalam hal ini elemen transposon akandipotong dari D N A donor (misalnya k r o m o s o m ) kemudian diintegrasikan kedalam materi genetik lain sehingga pada akhir transposisi D N A d o n o r tersebutakan kehilangan elemen transposon. Dalam proses penyisipan elemen transposon,akan terjadi pemotongan juga pada D N A target sehingga proses transposisinonreplikatif tersebut akan diikuti dengan proses reparasi D N A untuk mengisic e l a h a n t a r a t r a n s p o s o n d a n D N A t a r g e t . S t u d i in vitro p a d a b a k t e r i o f a g M umenunjukkan bahwa disamping menggunakan mekanisme replikadf, bakteriofag

tersebut juga menggunakan mekanisme nonreplikatif sebagai alternatif untukmelakukan proses transposisi.Transposon p a d a EukaryotTransposon juga ditemukan di dalam jasad eukaryot. Banyak kelompok jasade u k a r y o t y a n g d i k e t a h u i m e m p u n y a i t r a n s p o s o n , y a i t u j a g u n g , k h a m i r Saccharo-myces cerevisiae, l a l a t b u a h Drosophila s p . , n e m a t o d a Caenorhabditis elegans,bahkan manusia. Sebenarnya elemen genetik yang dapat berpindah (transposon)pertama kali justru ditemukan di dalam jasad eukaryot yaitu pada jagung. BarbaraMcClintock adalah orang yang pertama kali mengemukakan bahwa di dalamgenom jagung terdapat elemen genedk semacam ini. Publikasi pertama mengenaitransposon dilakukan oleh Barbara McClintock pada tahun 1948.P a d a jagung d i t e m u k a n e l e m e n g e n e d k y a n g d i s e b u t e l e m e n Ac (singkatand a r i a c t i v a t o r ) d a n Ds ( s i n g k a t a n d a r i dissociation). Melalui analisis genedkMcClintock menunjukkan bahwa aktivitas kedua elemen tersebut-lah yangmenyebabkan munculnya budr-budr jagung yang berwarna coklat atau mempunyaibercak-bercak diantara budr-budr jagung berwarna kuning. McClintock m e n e m u -kan elemen Acdan Ds melalui studi mengenai fenomena pemotongan k r o m o s o m .Elemen A cterdiri atas 4.563 pasang nukleodda yang mempunyai urutan nukleotidaberulang-balik sepanjang 1 1 pasang nukleotida di bagian ujung dan mempunyaiperanan sangat pendng dalam proses transposisi.Berbeda dari elemen Ac, elemen D s bersifat heterogen karena bagian i n -ternal (sentralnya) bervariasi antara satu elemen dengan elemen yang lain meskipunm e m p u n y a i urutan berulang-balik seperti pada e l e m e n Ac. Beberapa e l e m e n D smempunyai struktur yang nampaknya berasal dari elemen Actetapi bagian internal-nya hilang. Beberapa elemen D s yang lain ddak mempunyai struktur sepertielemen A c diantara ujung berulang-baliknya. Elemen semacam ini disebut sebagaiaberrant Ds elements.Akdvitas elemen Ac dan Ds,yaitu pemotongan dan transposisi, ditentukanoleh enzim transposase yang dikode oleh elemen Ac. Transposase tersebutberlnteraksl dengan sekuens D N A yang terletak pada atau dekat dengan ujungelemen Ac danDs. Delesi atau mutasi pada genyang mengkode transposasetersebut menyebabkan hilangnya kemampuan katalldk untuk proses transposisi.Transposase yang dikode oleh elemen Ac tersebut dapat berdifusi k e dalamn u k l e u s d a n m e n e m p e l p a d a e l e m e n Ds u n t u k m e n g a k d f k a n n y a . O l e h k a r e n a i t ut r a n s p o s a s e A c t e r s e b u t b e r s i f a t s e b a g a i trans-acting protein.Transposon p a d a KhamirS a l a h s a t u c o n t o h t r a n s p o s o n y a n g a d a d a l a m k h a m i r Saccharomyces cerevisiaeadalah elemen Ty y a n g a d a d i d a l a m k h a m i r , m i s a l n y a e l e m e n T y l . E l e m e n T ym e r u p a k a n t r a n s p o s o n yang t e r m a s u k dalam k e l o m p o k retrotransposon.A d ad u a k e l a s r e t r o t r a n s p o s o n , y a i t u e l e m e n yang menyerupai retrovirus (reUovirus-like element) d a n r e t r o p o s o n . E l e m e n y a n g m e n y e r u p a i r e t r o v i r u s d i c i r i k a n o l e h

Bab 13 Rekombinasi dan Transposisi 255a d a n y a d a e r a h s e n t r a l y a n g m e n g k o d e f u n g s i t e r t e n t u y a n g d i a p i t o l e h longt e r m i n a l repeats ( L T R ) y a n g m e m p u n y a i o r i e n t a s i s a m a . S e b a l i k n y a , r e t r o p o s o nadalah retrotransposon yang ddak mempunyai L T R .Elemen T y l mempunyaiu k u r a n 5,9 k b p d a n m e m p u n y a i 35 d u p l i k a t p e r g e n o m k h a m i r Sacctiaromycescerevisiae. E l e m e n i n i m e m p u n y a i s e k u e n s u j u n g b e r u k u r a n 338 b p y a n g b i a s a n y adiapit oleh sekuens berulang-langsung yang terdiri atas 5 bp. Elemen ujung tersebutdisebut sebagai sekuens 8 (delta). Sekuens 8 juga t e r s e b a r dengan duplikatb e r j u m l a h s e k i t a r 100 d i s e l u r u h g e n o m . E l e m e n T y j u g a m e n y e b a b k a n t e r j a d i n y amutasi jika menyisip k e dalam suatu gen dalam k r o m o s o m khamir E l e m e n T y l h a n y a m e m p u n y a i d u a g e n , y a i t u TyA d a n TyB y a n g h o m o l o gd e n g a n g e n gag d a n pol p a d a r e t r o v i r u s . P r o d u k k e d u a g e n t e r s e b u t d a p a tm e m b e n t u k partikel seperti virus di dalam sitoplasma sel k h a m i r Transposisi T y lm e l i b a t k a n p r o s e s t r a n s k r i p s i b a l i k ( G a m b a r 1 3.17). Protein Enzim struktural ot r a n s k r i p t a s e TyAsr balik TyB Elemen Ty Transkripsi R N A Tyl Transkripsi balik • D N A Tyl Penyisipan ke dalam kromosom Elemen TyG a m b a r 1 3 . 1 7 ft P r o s e s t r a n s p o s i s i e l e m e n T y . ( D i a d a p t a s i d a r i S n u s t a d & S i m m o n s ,2003.)Treaisposon p a d a DrosophilaG e n o m Drosophila d i k e t a h u i j u g a m e n g a n d u n g e l e m e n g e n e t i k y a n g d a p a t b e r -t r a n s p o s i s i . D a l a m h a m p i r s e m u a s p e s i e s Drosophila, s e k i t a r 5-1 0% g e n o m n y am e n g a n d u n g s e k i t a r 40 f a m i l i e l e m e n t r a n s p o s o n . S a l a h s a t u c o n t o h t r a n s p o s o nd a l a m Drosophila a d a l a h e l e m e n copia y a n g t e r m a s u k d a l a m k a t e g o r i e l e m e ny a n g m e n y e r u p a i v i r u s . Copia t e r d i r i a t a s 5.000 b p y a n g m e m p u n y a i u j u n g b e r u p as e k u e n s b e r u l a n g - l a n g s u n g b e r u k u r a n 267 b p . M a s i n g - m a s i n g s e k u e n s u j u n gtersebut mempunyai ciri seperti elemen IS karena mempunyai sekuens berulang-

balik dengan ukuran 1 7 bp.Dengan demikian elemen copia mirip dengantransposon komposit. D l samping elemen copia, ada sekitar 30 elemen lain yangm i r i p ( n a m u n d d a k i d e n t i k ) d e n g a n e l e m e n copia (copia-lil<e e l e m e n t ) . E l e m e nl a i n , y a i t u e l e m e n gypsy, m e r u p a k a n r e t r o p o s o n y a n g a d a d a l a m g e n o m D r o -soptiila. U k u r a n n y a l e b i h b e s a r d i b a n d i n g k a n d e n g a n copia d a n m e m p u n y a i g e ny a n g s e r u p a d e n g a n g e n env p a d a r e t r o v i r u s . B a i k copia m a u p u n gypsy m e m b e n t u kp a r t i k e l y a n g m e n y e r u p a i v i r u s d i d a l a m s e l Drosopiiila. E l e m e n t r a n s p o s o n l a i n y a n g a d a d a l a m Drosopiiila a d a l a h e l e m e n F B (fold-bacl<. e l e m e n t ) d a n e l e m e n P. E l e m e n F B t e r s u s u n a t a s 4 . 0 8 9 b p d a n m e m p u n y a isekuens ujung yang tersusun atas lebih dari 1.000 bp. Jika D N A Drosopiiiladidenaturasi dan direnaturasi maka akan didapatkan struktur batang dan lengkungo l e h k a r e n a D N A t e r s e b u t m e l i p a t - b a l i k (fold-back) s e h i n g g a e l e m e n t e r s e b u tdisebut sebagai elemen FB.Elemen P adalah transposon yang menyebabkant e r j a d i n y a disgenesis hibrid p a d a Drosophila. D i s g e n e s i s h i b r i d a d a l a h s u a t uf e n o m e n a di m a n a persilangan antara induk yang m e m p u n y a i dpe sel (sitodpe)M d e n g a n i n d u k d p e sel P a k a n m e n g h a s i l k a n h i b r i d y a n g disgenik, y a i t u h i b r i dyang secara biologis defisien oleh karena hibrid tersebut mandul, mempunyai lajumutasi dnggi, dan mempunyai frekuensi aberasi k r o m o s o m yang dnggi. Disgenesishibrid tersebut disebabkan oleh mobilisasi elemen P k edalam gen-gen yang vitalsehingga terjadi m u t a s i . Sitotipe P dan M adalah kondisi selular yang d i w a r i s k a nsecara maternal. Sitotipe P menekan mobilisasi elemen P sedangkan sitodpe Mm e n y e b a b k a n e l e m e n P d a p a t d i p l n d a h k a n . S i t o t i p e P a d a l a h k a r a k t e r i s t i k strainy a n g m e m p u n y a i e l e m e n P , s e d a n g k a n s i t o t i p e M tidak m e m p u n y a i e l e m e n P. Analisis urutan nukleotida elemen P menunjukkan bahwa elemen tersebutmempunyai ukuran yang bervariasi. Elemen paling besar berukuran 2.907 pasangannukleotida termasuk urutan berulang-balik sepanjang 31 nukleotida pada ujungnya.E l e m e n P y a n g l e n g k a p m e n g k o d e t r a n s p o s a s e , s e d a n g k a n e l e m e n P y a n g tidakl e n g k a p tidak m e n g k o d e t r a n s p o s a s e . A k a n t e t a p i , e l e m e n y a n g tidak l e n g k a ptersebut masih dapat diplndahkan jika terdapat elemen P yang lengkap di dalamg e n o m . J u m l a h e l e m e n P d i d a l a m k r o m o s o m Drosophila b e r v a r i a s i . A d a y a n gmempunyai elemen P sebanyak 50 tetapi ada juga yang hanya mempunyai sedikite l e m e n R B e b e r a p a strain Drosophila y a n g d i t a n g k a p s e t e l a h t a h u n 1 9 5 0 b a h k a ntidak mempunyai elemen P sama sekali. Spesies Drosophila lain yang merupakan kerabat terdekat Drosophilam e l a n o g a s t e r , y a i t u D . simulans d a n D . mauritania, mempunyai transposon kecilyang disebut mariner (berukuran 1.286 pasang nukleotida dengan ujung berulang-b a l i k b e r u k u r a n 2 8 p a s a n g n u k l e o t i d a ) . T r a n s p o s o n i n i tidak t e r d a p a t p a d a D .melanogaster tetapi terdapat pada kelompok insekta, nematoda, fungi, bahkanmanusia. S e l a i n m a r i n e r , j u g a d i k e t a h u i a d a t r a n p o s o n l a i n y a n g t e r k a i t d e n g a n mari-ner yaitu T c / . T r a n p o s o n i n i b e r u k u r a n s e k i t a r 1 , 6 - 1 , 7 k b d a n m e m p u n y a i u j u n gberulang-balik. Urutan berulang balik tersebut berukuran sekitar 54-234 pasangnukleotida. Elemen semacam ini ditemukan di dalam nematoda Caenorhabditiselegans.

Bab 1 3 Rekombinesi dan Transposisi 2 5 7 Drosophila j u g a m e m p u n y a i r e t r o p o s o n ( r e t r o t r a n s p o s o n y a n g t i d a km e m p u n y a i L T R ) y a i t u e l e m e n F, e l e m e n G, d a n e l e m e n /. E l e m e n r e t r o p o s o ndapat berpindah melalui pembentukan R N A dengan proses transkripsi balik.E l e m e n - e l e m e n t e r s e b u t juga m e m b u a t duplikasi sisl target m e s k i p u n e l e m e ntersebut ddak mempunyai urutan berulang pada ujungnya, melainkan mempunyaisekuens A : Tyang h o m o g e n pada salah satu ujungnya. P a d a Drosophila j u g a d i k e t a h u i t e r d a p a t r e t r o p o s o n y a n g b e r a d a d i d a e r a ht e l o m e r y a i t u HeT-A d a n TART (telomere-assoclated retrotransposon). P e n e l i t i a nyang dilakukan oleh M a r y Lou Pardue, Robert Levis, Harald Blessmann, JamesMason, dan kawan-kawan menunjukkan bahwa kedua elemen genetik tersebutditransposisi secara khusus pada ujung k r o m o s o m sehingga dapat memperpanjangujung k r o m o s o m sampai beberapa kilobasa. H a l ini mempunyai peranan yangsangat pendng dalam proses replikasi ujung k r o m o s o m karena dapat membantumerestorasi ujung k r o m o s o m yang hilang selama proses replikasi (lihat masalahreplikasi ujung k r o m o s o m pada Bab 7 ) .Transposon p a d a ManusiaH a s i l p e n e n t u a n u r u t a n n u k l e o t i d a (DNA sequencing) k r o m o s o m m a n u s i am e n u n j u k k a n b a h w a p a l i n g tidak s e k i t a r 4 4 p e r s e n D N A m a n u s i a b e r a s a l d a r ielemen transposon, termasuk elemen yang menyerupai virus (8% dari genomyang sudah disekuen), retroposon (33%), danbeberapa famili tranposon yangmengalami transposisi dengan mekanisme potong tempel (3%). Salah satut r a n s p o s o n y a n g d o m i n a n a d a l a h e l e m e n LI ( r e t r o p o s o n ) y a n g m e r u p a k a n b a g i a ns e k u e n s k e l o m p o k L I N E (long interspersed nuclear e l e m e n t ) . E l e m e n LI y a n glengkap berukuran sekitar 6 kb, mempunyai p r o m o t e r internal yang ditranskripsioleh R N A polimerase II,dan mempunyai d u aORF, yaitu O R F l (mengkodeprotein pengikat D N A ) dan O R F 2 (mengkode endonuklease dan transkriptaseb a l i k ) . G e n o m m a n u s i a m e n g a n d u n g s e k i t a r 3 . 0 0 0 s a m p a i 5 . 0 0 0 e l e m e n LI y a n gl e n g k a p . S e l a i n i t u j u g a d i t e m u k a n a d a s e k i t a r 5 0 0 . 0 0 0 e l e m e n LI y a n g tidakl e n g k a p k a r e n a t e r p o t o n g p a d a u j u n g 5 ' s e h i n g g a tidak m a m p u d i t r a n s p o s i s i . E l e m e n LI m e r u p a k a n r e t r o p o s o n y a n g o t e n t i k . T r a n s p o s i s i e l e m e n i n im e l i b a t k a n p r o s e s t r a n s k r i p s i e l e m e n LI m e n j a d i R N A y a n g k e m u d i a n d i i k u t idengan proses transkripsi balik menjadi D N A . Kedua proses tersebut terjadi didalam nukleus, meskipun sebelum ditranskripsi balik elemen tersebut ditransferke sitoplasma untuk ditranslasl menjadi polipeptida yang terikut sampai k e dalamnukleus. Endonuklease yang dikode oleh O R F 2 berfungsi untuk mengkatalisisp e m o t o n g a n D N A untai ganda pada sisi yang prospektif u n t u k digunakan sebagaitempat penyisipan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah elemen L 7 yangaktif mengalami transposisi hanya sedikit. Selain itu juga diketahui bahwa beberapapenyakit pada manusia disebabkan oleh mutasi karena penyisipan oleh elemenL7, misalnya m u t a s i pada gen faktor VIII yang m e n y e b a b k a n hemofilia. G e n o mm a n u s i a j u g a m e n g a n d u n g e l e m e n L I N E y a n g l a i n y a i t u L2 ( 3 1 5 . 0 0 0 k o p i ) d a nL3 ( 3 7 . 0 0 0 k o p i ) . Selain elemen LINE, elemen lain yang juga banyak terdapat pada g e n o m

258 Biologi Molekularm a n u s i a a d a l a h S I N E (short interspersed nuclear e l e m e n t ) y a n g b e r u k u r a nsekitar 400 pasang nukleodda dan ddak mengkode suatu protein. SINE mengalamitransposisi melalui proses transkripsi balik. Enzim yang digunakan untuk prosestranskripsi balik (enzim transkriptase balik) tersebut nampaknya disintesis darielemen LINE. Dengan demikian, proses perbanyakan SINE tergantung pada elemenL I N E . G e n o m m a n u s i a m e n g a n d u n g t i g a f a m i l i S I N E , y a i t u e l e m e n Alu, M I R , d a nTher2IMIR3 meskipun yang mengalami transposisi secara aktif hanya elemenAlu. G e n o m manusia mengandung lebih dari 400.000 sekuens yang berasal darielemen yang menyerupai virus. Seperti halnya elemen LINE dan SINE yang ddakaktif, hampir semua elemen yang menyerupai virus pada genom manusiamerupakan \"fosil genetik\".Makna P e n t i n g TransposonHasil-hasil penelidan menunjukkan bahwa transposon mempunyai peranan pendngdalam evolusi dan organisasi g e n o m jasad hidup. Pada beberapa jasad, misalnyajagung, transposon terkonsentrasi pada daerah D N A di antara gen yang secarat o t a l m e l i p u d l e b i h d a r i s e t e n g a h g e n o m j a g u n g . P a d a Drosopiiila, t r a n s p o s o nterdapat pada heterokromatin maupun eukromadn dan diketahui ada sekitar 9 0f a m i l i t r a n s p o s o n p a d a g e n o m Drosopiiila. P a d a o r g a n i s m e i n i , t r a n s p o s o n d i -ketahui terlibat dalam proses evolusi genom melalui proses penyusunan ulangg e n o m (genome rearrangement). Transposon juga diketahui sebagai salah satu penyebab terjadinya mutasip a d a b a n y a k o r g a n i s m e . P a d a Drosopiiila, m i s a l n y a , m u t a s i p a d a g e n wtiite ( b e r -tanggung jawab pada pembentukan warna mata) disebabkan oleh penyisipanbeberapa macam transposon. Penyebaran elemen transposon yang luas padagenom jasad memberikan gambaran bahwa elemen genedk tersebut mempunyaiperanan dalam proses evolusi jasad hidup. Soal-soal1. Sebutkan dan jelaskan secara singkat tipe-tipe rekombinasi genetik.2. P r o s e s r e k o m b i n a s i m e m p u n y a i m a k n a s a n g a t p e n t i n g d a l a m h a l s i s t e m p e r t a h a n a n j a s a d m a m a l i a terhadap proses infeksi atau molekul-molekul asing. Jelaskan hal ini.3. Sebutkan dan jelaskan secara singkat beberapa kategori transposon.