Informasi

Bisakah persilangan kromosom membatalkan dirinya sendiri?

Bisakah persilangan kromosom membatalkan dirinya sendiri?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Jika saya memiliki alel AB pada satu kromosom dan ab pada yang lain, dan jika A dan B berjauhan (dan juga a dan b), maka ada banyak persilangan kromosom yang terjadi. Jika saya pindah silang 7 kali, apakah saya akan mendapatkan kromosom yang sama seperti jika saya pindah silang sekali?


Pemikiran yang bagus. Ya, secara teori itu mungkin. Modelnya sering seperti ini. Lihatlah jawaban ini untuk matematika.

Namun perhatikan, bahwa menurut pemahaman saya (dan saya mungkin salah) biasanya ada 0 atau 1 persilangan per pasang kromosom karena persilangan berhubungan langsung dengan cara kromosom homolog mengikat bersama selama profase I meiosis oleh sinapsis. Kebingungan saya terletak pada kenyataan bahwa, saya pikir, kadang-kadang (sering?) ada beberapa sinapsis per pasangan kromosom. Mudah-mudahan, orang lain akan dapat mengklarifikasi ini untuk kita.

Akibatnya, tingkat rekombinasi genom pada manusia hampir persis 23 pada manusia (Wang et al., 2012). Jadi dalam praktiknya, crossover mulitple seperti itu akan sangat jarang (jika pernah) terjadi.


Itu pertanyaan yang cukup menarik. Pindah silang terjadi selama meiosis, memang bisa ada lebih dari satu dalam kromosom. Katakanlah dua pindah silang terjadi pada kromosom yang sama (satu dengan penanda A dan B Anda), jika keduanya terjadi di antara penanda Anda, Anda tidak akan melihat perbedaan. Seperti yang Anda katakan penanda Anda jauh dari satu sama lain Anda memiliki kemungkinan yang baik untuk mengamati itu. Jika penanda Anda dekat, peluang Anda untuk mengamati persilangan ganda sangat rendah.

Juga, ada beberapa mekanisme yang mencegah dua persilangan terjadi terlalu dekat satu sama lain. Saya tidak bisa memberi tahu Anda persis tentang apa itu. Ada jenis Crossing yang tidak tunduk pada aturan ini …

Pindah silang ganda dapat menjadi masalah saat mengerjakan peta genetik (menggunakan pindah silang untuk menentukan urutan penanda pada peta). Seolah-olah ini terjadi, kita tidak punya cara untuk memilih antara 0 crossing over atau 2 crossing over (artinya penanda sebenarnya berjauhan.

Jika Anda ingin penjelasan lebih lanjut tentang topik yang luas ini, saya sarankan Anda untuk membaca karya ilmiah ini. Mereka bekerja untuk menghilangkan hambatan untuk pindah silang dan mencapai untuk mengalikan jumlah pindah silang dengan 9 di Arabiodpsis!


Sinapsis adalah pasangan kromosom homolog, satu dari setiap orang tua. Crossover terjadi setelah sinapsis. Titik-titik di mana terjadi persilangan disebut chiasmata, dan tampaknya ditentukan secara genetik. Namun, tampaknya mereka tidak selalu berada di lokasi yang sama pada kromosom homolog dari individu yang berbeda.

Konon, kemungkinan persilangan terbalik pada satu kromosom akan tergantung pada serangkaian kebetulan yang beruntung dan beberapa perkawinan sedarah yang serius, tetapi bisa saja terjadi. Untuk crossover yang dibalik pada semua kromosom akan sangat tidak mungkin.


Elemen yang dapat dipindahkan

A elemen yang dapat dipindahkan (TE, transposon, atau gen melompat) adalah urutan DNA yang dapat mengubah posisinya dalam genom, kadang-kadang menciptakan atau membalikkan mutasi dan mengubah identitas genetik sel dan ukuran genom. [1] Transposisi sering menghasilkan duplikasi materi genetik yang sama. Penemuan Barbara McClintock tentang mereka membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel pada tahun 1983. [2]

Elemen transposable membentuk sebagian besar genom dan bertanggung jawab atas sebagian besar massa DNA dalam sel eukariotik. Meskipun TE adalah elemen genetik yang egois, banyak yang penting dalam fungsi genom dan evolusi. [3] Transposon juga sangat berguna bagi para peneliti sebagai sarana untuk mengubah DNA di dalam organisme hidup.

Setidaknya ada dua kelas TE: TE Kelas I atau retrotransposon umumnya berfungsi melalui transkripsi terbalik, sedangkan TE Kelas II atau transposon DNA mengkodekan protein transposase, yang mereka butuhkan untuk penyisipan dan eksisi, dan beberapa TE ini juga mengkode protein lain. [4]


Isi

Dalam sel, replikasi DNA dimulai pada lokasi tertentu dalam genom, yang disebut "asal". Pelepasan DNA pada asalnya, dan sintesis untaian baru, membentuk a garpu replikasi. Selain DNA polimerase, enzim yang mensintesis DNA baru dengan menambahkan nukleotida yang cocok dengan untai cetakan, sejumlah protein lain yang terkait dengan garpu dan membantu dalam inisiasi dan kelanjutan sintesis DNA. Replikasi DNA juga dapat dilakukan in vitro (di luar sel). DNA polimerase, diisolasi dari sel, dan primer DNA buatan digunakan untuk memulai sintesis DNA pada urutan yang diketahui dalam molekul template. Reaksi berantai polimerase (PCR), teknik laboratorium yang umum, menggunakan sintesis buatan semacam itu secara siklik untuk mengamplifikasi fragmen DNA target spesifik dari kumpulan DNA. [1]

Untaian utama Sunting

Templat untai terkemuka adalah untai templat dari heliks ganda DNA yang berorientasi pada cara 3 'sampai 5'. Semua sintesis DNA terjadi 5'-3'. Untai DNA asli harus dibaca 3'-5' untuk menghasilkan untai baru lahir 5'-3'. Untai utama terbentuk di sepanjang templat untai utama sebagai polimerase "membaca" DNA templat dan terus menambahkan nukleotida ke ujung 3' dari untai memanjang. Polimerase ini adalah DNA polimerase III (DNA Pol III) pada prokariota dan diduga Pol pada eukariota.

Untaian Tertinggal Sunting

Template untai tertinggal adalah untai pengkode dari heliks ganda DNA yang berorientasi pada cara 5' sampai 3'. Untai lagging yang baru dibuat masih disintesis 5'-3'. Namun, karena DNA diorientasikan dengan cara yang tidak memungkinkan sintesis terus-menerus, hanya bagian-bagian kecil yang dapat dibaca dalam satu waktu. Sebuah primer RNA ditempatkan pada untai DNA 3' ke tempat asal replikasi. Sama seperti sebelumnya, DNA Polymerase membaca 3'-5' pada DNA asli untuk menghasilkan untai 5'-3' yang baru lahir. Polimerase mencapai asal replikasi dan menghentikan replikasi sampai primer RNA baru ditempatkan 3' ke primer RNA terakhir. Fragmen DNA yang dihasilkan pada untai tertinggal ini disebut fragmen Okazaki. Orientasi DNA asli pada untai tertinggal mencegah sintesis terus-menerus. Akibatnya, replikasi untai tertinggal lebih rumit daripada untai utama. Pada templat untai yang tertinggal, primase "membaca" DNA dan menambahkan RNA ke dalamnya dalam segmen-segmen yang pendek dan terpisah. Pada eukariota, primase bersifat intrinsik untuk Pol. DNA polimerase III atau Pol memperpanjang segmen prima, membentuk Fragmen Okazaki. Penghapusan primer pada eukariota juga dilakukan oleh Pol . Pada prokariota, DNA polimerase I "membaca" fragmen, menghilangkan RNA menggunakan domain flap endonukleasenya, dan mengganti nukleotida RNA dengan nukleotida DNA (ini diperlukan karena RNA dan DNA menggunakan jenis nukleotida yang sedikit berbeda). DNA ligase menggabungkan fragmen-fragmen tersebut.

Fragmen Okazaki Sunting

NS Fragmen Okazaki adalah fragmen DNA yang relatif pendek (tanpa primer RNA pada ujung 5') yang dibuat pada untai tertinggal selama replikasi DNA. Panjang fragmen Okazaki antara 1.000 dan 2.000 nukleotida E. coli dan umumnya panjangnya antara 100 dan 200 nukleotida pada eukariota. Awalnya ditemukan pada tahun 1968 oleh Reiji Okazaki, Tsuneko Okazaki, dan rekan mereka saat mempelajari replikasi DNA bakteriofag di Escherichia coli. [2] [3]

Tingkat replikasi Sunting

Laju replikasi DNA dalam sel hidup pertama kali diukur sebagai laju pemanjangan DNA T4 fag pada E. coli yang terinfeksi fag. [4] Selama periode peningkatan DNA eksponensial pada 37 °C, kecepatannya adalah 749 nukleotida per detik. Laju mutasi per pasangan basa per replikasi selama sintesis DNA fag T4 adalah 1,7 per 10 8 . [5] Jadi replikasi DNA semikonservatif cepat dan akurat.

Klasifikasi DNA polimerase Sunting

Berdasarkan urutan homologi, DNA polimerase dibagi menjadi tujuh keluarga yang berbeda: A, B, C, D, X, Y, dan RT.

1.Keluarga A Polimerase mengandung polimerase replikatif dan perbaikan. Anggota replikatif dari famili ini termasuk T7 DNA polimerase yang dipelajari secara ekstensif, serta DNA Polymerase mitokondria eukariotik. Di antara polimerase perbaikan adalah Escherichia coli DNA pol I, Thermus aquaticus pol I, dan Bacillus stearothermophilus pol I. Polimerase perbaikan ini terlibat dalam perbaikan eksisi dan pemrosesan fragmen Okazaki yang dihasilkan selama sintesis untai tertinggal.

2. Keluarga B Pada pasien XPV, polimerase rawan kesalahan alternatif, misalnya, Pol (zeta) (polimerase adalah B Keluarga polimerase kompleks dari subunit katalitik REV3L dengan Rev7, yang terkait dengan Rev1), dianggap terlibat dalam kesalahan yang mengakibatkan dalam predisposisi kanker pasien ini. DNA polimerase yang termasuk dalam famili B mengandung motif DTDS. Anggota lainnya adalah Pol , Pol , Pol .

3.Keluarga C Polimerase adalah enzim replikasi kromosom utama bakteri. Subunit alfa DNA Polymerase III dari E. coli adalah subunit katalitik dan tidak memiliki aktivitas nuklease yang diketahui. Subunit terpisah, subunit epsilon, memiliki aktivitas eksonuklease 3'-5' yang digunakan untuk mengedit selama replikasi kromosom. Penelitian terbaru telah mengklasifikasikan Keluarga C polimerase sebagai subkategori dari Keluarga X.

4.Keluarga D Polimerase masih belum dikarakterisasi dengan baik. Semua contoh yang diketahui ditemukan di subdomain Euryarchaeota dari Archaea dan dianggap sebagai polimerase replikatif.

5.Keluarga X Berisi eukariotik polimerase pol yang terkenal, serta polimerase eukariotik lainnya seperti pol , pol , pol , dan terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT). Pol diperlukan untuk perbaikan eksisi dasar patch pendek, jalur perbaikan DNA yang penting untuk memperbaiki situs dasar. Pol dan Pol terlibat dalam penyatuan akhir non-homolog, sebuah mekanisme untuk penyatuan kembali pemutusan untai ganda DNA. TdT diekspresikan hanya dalam jaringan limfoid, dan menambahkan "n nukleotida" ke pemutusan untai ganda yang terbentuk selama rekombinasi V(D)J untuk meningkatkan keragaman imunologis. Ragi Saccharomyces cerevisiae hanya memiliki satu Pol X polimerase, Pol IV, yang terlibat dalam penyatuan akhir non-homolog.

6.Keluarga Y Y Polimerase berbeda dari yang lain dalam kesetiaan yang rendah pada cetakan yang tidak rusak dan kemampuannya untuk bereplikasi melalui DNA yang rusak. Anggota keluarga ini karenanya disebut polimerase translesion synthesis (TLS). Tergantung pada lesi, TLS polimerase dapat melewati kerusakan dengan cara yang bebas kesalahan atau rawan kesalahan, yang terakhir mengakibatkan peningkatan mutagenesis. Pasien Xeroderma pigmentosum varian (XPV) misalnya memiliki mutasi pada gen yang mengkode Pol (eta), yang bebas kesalahan untuk lesi UV. Anggota lain pada manusia adalah Pol (iota), Pol (kappa), dan Rev1 (terminal deoxycytidyl transferase). Dalam E. coli, dua TLS polimerase, Pol IV (DINB) dan Pol V (UmuD'2C), diketahui.

7.Family RT (transkriptase terbalik) Keluarga reverse transcriptase berisi contoh dari retrovirus dan polimerase eukariotik. Polimerase eukariotik biasanya terbatas pada telomerase. Polimerase ini menggunakan template RNA untuk mensintesis untai DNA.

NS Eksperimen Meselson dan Stahl adalah eksperimen oleh Matthew Meselson dan Franklin Stahl pada tahun 1958 yang mendukung hipotesis bahwa replikasi DNA adalah semikonservatif. Replikasi semikonservatif berarti bahwa ketika heliks DNA untai ganda direplikasi, masing-masing dari dua heliks DNA untai ganda terdiri dari satu untai yang berasal dari heliks asli dan satu yang baru disintesis. Ini disebut sebagai "eksperimen paling indah dalam biologi. [6] "

Tiga hipotesis sebelumnya telah diajukan untuk metode replikasi DNA.

Dalam semikonservatif hipotesis, yang diajukan oleh Watson dan Crick, dua untai molekul DNA terpisah selama replikasi. Setiap untai kemudian bertindak sebagai cetakan untuk sintesis untai baru. [7]

NS konservatif hipotesis mengusulkan bahwa seluruh molekul DNA bertindak sebagai template untuk sintesis yang sama sekali baru. Menurut model ini, protein histon terikat pada DNA, mendistorsinya sedemikian rupa untuk mengekspos basa kedua untai untuk ikatan hidrogen. [8]

NS dispersif hipotesis dicontohkan oleh model yang diusulkan oleh Max Delbrück, yang mencoba memecahkan masalah pelepasan dua untai heliks ganda dengan mekanisme yang memecah tulang punggung DNA setiap 10 nukleotida atau lebih, melepaskan molekul, dan menempelkan untai lama ke akhir yang baru disintesis. Ini akan mensintesis DNA dalam potongan-potongan pendek bergantian dari satu untai ke untai lainnya. [9]

Masing-masing dari ketiga model ini membuat prediksi yang berbeda tentang distribusi DNA "lama" dalam molekul yang terbentuk setelah replikasi. Dalam hipotesis konservatif, setelah replikasi, satu molekul adalah molekul "lama" yang sepenuhnya kekal, dan yang lainnya adalah DNA yang baru disintesis. Hipotesis semikonservatif memprediksi bahwa setiap molekul setelah replikasi akan mengandung satu untai lama dan satu untai baru. Model dispersi memprediksi bahwa setiap untai setiap molekul baru akan mengandung campuran DNA lama dan baru. [10]

Teori semi-konservatif dapat dikonfirmasi dengan memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari basa nitrogen. Nitrogen memiliki isotop N15 (N14 adalah isotop yang paling umum) yang disebut nitrogen berat. Eksperimen yang mengkonfirmasi prediksi teori semi-konservatif [11] [12] menggunakan isotop ini dan berjalan sebagai berikut: DNA bakteri (E coli) ditempatkan dalam media yang mengandung nitrogen berat (N15), yang mengikat DNA, membuatnya dapat diidentifikasi. Bakteri yang mengandung DNA ini kemudian ditempatkan dalam media dengan adanya N14 dan dibiarkan bereplikasi hanya sekali. Basa baru akan mengandung nitrogen 14 sedangkan yang asli akan mengandung N15. DNA ditempatkan dalam tabung reaksi yang mengandung cesium klorida (senyawa berat) dan disentrifugasi pada 40.000 putaran per menit. Molekul cesium klorida tenggelam ke dasar tabung reaksi menciptakan gradien densitas. Molekul DNA akan diposisikan pada tingkat kepadatan yang sesuai (dengan mempertimbangkan bahwa N15 lebih padat daripada N14) Tabung reaksi ini diamati di bawah sinar ultraviolet. DNA muncul sebagai lapisan halus dalam tabung reaksi pada ketinggian yang berbeda sesuai dengan kepadatannya. Menurut teori semi-konservatif, setelah satu replikasi DNA, kita harus memperoleh 2 molekul hibrida (bagian N14 bagian N15) dari setiap untai DNA asli. Ini akan muncul sebagai garis tunggal dalam tabung reaksi. Hasil ini akan sama untuk teori dispersi. Di sisi lain, menurut teori konservatif, kita harus mendapatkan satu dupleks DNA asli dan yang benar-benar baru yaitu dua garis halus dalam tabung reaksi yang ditempatkan secara terpisah satu dari yang lain. Sampai saat ini, baik teori semi-konservatif atau dispersif bisa benar, karena bukti eksperimental menegaskan bahwa hanya satu garis yang muncul setelah satu replikasi. Untuk menyimpulkan antara keduanya, DNA harus dibiarkan bereplikasi lagi, masih dalam media yang mengandung N14. Dalam teori dispersi, setelah 2 pembelahan kita harus mendapatkan satu garis, tetapi lebih jauh di dalam tabung reaksi, karena molekul DNA menjadi kurang padat karena N14 menjadi lebih melimpah dalam molekul Menurut teori semi-konservatif, 2 molekul hibrida dan 2 molekul N14 sepenuhnya harus dihasilkan, sehingga dua garis halus pada ketinggian yang berbeda di dalam tabung reaksi harus diamati. Bukti eksperimental menegaskan bahwa dua garis diamati karena itu menawarkan bukti kuat untuk teori semi-konservatif.

Bukti 'genetik' independen untuk teori semi-konservatif diberikan baru-baru ini oleh sekuensing genomik throughput tinggi dari bakteri mutagen individu. E. coli diperlakukan dengan Etil metanasulfonat (EMS), yang diketahui menginduksi transisi G:C → A:T karena pembentukan basa abnormal O-6-etilguanin, yang selanjutnya salah dikenali selama replikasi DNA dan dipasangkan dengan T alih-alih C. DNA yang diurutkan dari koloni individu bakteri mutagen EMS menunjukkan bentangan panjang hanya transisi G → A atau C → T, yang dalam beberapa kasus mencakup seluruh genom bakteri. Penjelasan dasar dari pengamatan ini didasarkan pada mekanisme semi-konservatif: seseorang harus mengharapkan pemisahan antara untaian anak menjadi sel yang berbeda setelah replikasi, yang menyebabkan setiap sel turunan memiliki konversi G → A atau C → T secara eksklusif.

Nitrogen merupakan penyusun utama DNA. 14 N sejauh ini merupakan isotop nitrogen yang paling melimpah, tetapi DNA dengan isotop 15 N yang lebih berat (tetapi non-radioaktif) juga berfungsi.

E. coli ditumbuhkan selama beberapa generasi dalam media dengan 15 N. Ketika DNA diekstraksi dari sel-sel ini dan disentrifugasi pada gradien kerapatan garam, DNA terpisah pada titik di mana kerapatannya sama dengan larutan garam. DNA sel yang ditumbuhkan pada media 15 N memiliki kerapatan yang lebih tinggi daripada sel yang ditumbuhkan pada media 14 N normal. Setelah itu, E. coli sel dengan hanya 15 N dalam DNA mereka dipindahkan ke media 14 N dan dibiarkan membelah kemajuan pembelahan sel dipantau dengan mengukur kepadatan optik suspensi sel.

DNA diekstraksi secara berkala dan dibandingkan dengan 14 N DNA murni dan 15 N DNA. Setelah satu kali replikasi, DNA ditemukan mendekati kepadatan menengah. Karena replikasi konservatif akan menghasilkan jumlah DNA yang sama dari kepadatan yang lebih tinggi dan lebih rendah (tetapi tidak ada DNA dengan kepadatan menengah), replikasi konservatif dikeluarkan. Namun, hasil ini konsisten dengan replikasi semikonservatif dan dispersif. Replikasi semikonservatif akan menghasilkan DNA untai ganda dengan satu untai DNA 15 N, dan salah satu DNA 14 N, sedangkan replikasi dispersif akan menghasilkan DNA untai ganda dengan kedua untai memiliki campuran DNA 15 N dan 14 N, salah satunya. akan muncul sebagai DNA dengan kepadatan menengah.

Para penulis terus mengambil sampel sel saat replikasi berlanjut. DNA dari sel setelah dua replikasi telah selesai ditemukan terdiri dari jumlah yang sama dari DNA dengan dua kepadatan yang berbeda, satu sesuai dengan kepadatan menengah DNA sel yang ditumbuhkan hanya untuk satu divisi dalam media 14 N, yang lain sesuai dengan DNA dari sel tumbuh secara eksklusif dalam media 14 N. Ini tidak konsisten dengan replikasi dispersif, yang akan menghasilkan kepadatan tunggal, lebih rendah dari kepadatan menengah sel satu generasi, tetapi masih lebih tinggi daripada sel yang tumbuh hanya dalam media DNA 14 N, seperti DNA 15 N asli. membelah secara merata di antara semua untai DNA. Hasilnya konsisten dengan hipotesis replikasi semikonservatif [11]

Replikasi DNA pada prokariota dipelajari secara ekstensif pada E. coli. Ini adalah dua arah dan berasal dari satu asal replikasi (OriC).

Sunting Primase

Pada bakteri, primase berikatan dengan DNA helicase membentuk kompleks yang disebut primosom.Primase diaktifkan oleh DNA helicase di mana ia kemudian mensintesis primer RNA pendek sekitar 11 ± 1 nukleotida panjang, yang nukleotida baru dapat ditambahkan oleh DNA polimerase.

Sunting Primosom

Primosom adalah kompleks protein yang bertanggung jawab untuk membuat primer RNA pada DNA beruntai tunggal selama replikasi DNA. Primosom adalah rakitan nukleoprotein yang mengaktifkan garpu replikasi DNA. Peran utama mereka adalah merekrut helikase replikatif ke DNA beruntai tunggal. Primosom "replikasi restart", yang didefinisikan dalam Escherichia coli, terlibat dalam reaktivasi garpu replikasi yang terhenti.

Perakitan primosom Escherichia coli membutuhkan enam protein, PriA, PriB, PriC, DnaB, DnaC, dan DnaT, yang bekerja pada tempat perakitan primosom (pas) pada DNA untai tunggal (8s) berlapis SSB. Perakitan dimulai oleh interaksi PriA dan PriB dengan ssDNA dan pas. PriC, DnaB, DnaC, dan DnaT kemudian bekerja pada kompleks PriAPriB-DNA untuk menghasilkan primosom.

Primosom terdiri dari tujuh protein: DnaG primata, DnaB helikase, DnaC asisten helikase, DNAT, PriA, Pri B, dan PriC. Primosom digunakan sekali pada untai utama DNA dan berulang kali, memulai setiap fragmen Okazaki, pada untai DNA tertinggal. Awalnya kompleks yang dibentuk oleh PriA, PriB, dan PriC mengikat DNA. Kemudian kompleks helikase DnaB-DnaC menempel bersama dengan DnaT. Struktur ini disebut sebagai pra-primosom. Akhirnya, DnaG akan mengikat pra-primosom membentuk primosom lengkap. Primosom menempel 1-10 nukleotida RNA ke DNA beruntai tunggal menciptakan hibrida DNA-RNA. Urutan RNA ini digunakan sebagai primer untuk memulai DNA polimerase III. Basa RNA akhirnya diganti dengan basa DNA oleh RNase H nuklease (eukariota) atau DNA polimerase I nuklease (prokariota). DNA Ligase kemudian bertindak untuk menyatukan kedua ujungnya.

Pemanjangan untai DNA Sunting

Setelah priming selesai, Holoenzim DNA polimerase III dimuat ke dalam DNA dan replikasi dimulai. Mekanisme katalitik DNA polimerase III melibatkan penggunaan dua ion logam di situs aktif, dan wilayah di situs aktif yang dapat membedakan antara deoksiribonukleotida dan ribonukleotida. Ion logam adalah kation divalen umum yang membantu 3' OH memulai serangan nukleofilik ke alfa fosfat dari deoksiribonukleotida dan mengarahkan dan menstabilkan trifosfat bermuatan negatif pada deoksiribonukleotida. Serangan nukleofilik oleh 3' OH pada alfa fosfat melepaskan pirofosfat, yang kemudian dihidrolisis (oleh fosfatase anorganik) menjadi dua fosfat. Hidrolisis ini mendorong sintesis DNA hingga selesai.

Selanjutnya, DNA polimerase III harus dapat membedakan basa yang berpasangan dengan benar dan basa yang tidak berpasangan. Hal ini dicapai dengan membedakan pasangan basa Watson-Crick melalui penggunaan kantong situs aktif yang berbentuk komplementer dengan struktur pasangan nukleotida yang benar. Kantong ini memiliki residu tirosin yang mampu membentuk interaksi van der Waals dengan pasangan nukleotida yang benar. Selain itu, dsDNA (DNA beruntai ganda) di situs aktif memiliki alur kecil yang lebih lebar dan dangkal yang memungkinkan pembentukan ikatan hidrogen dengan nitrogen ketiga basa purin dan oksigen kedua basa pirimidin. Akhirnya, situs aktif membuat ikatan hidrogen yang luas dengan tulang punggung DNA. Interaksi ini menghasilkan DNA polimerase III menutup di sekitar basa yang dipasangkan dengan benar. Jika basa dimasukkan dan tidak dipasangkan dengan benar, interaksi ini tidak dapat terjadi karena gangguan pada ikatan hidrogen dan interaksi van der Waals.

DNA dibaca dalam arah 3' → 5', oleh karena itu, nukleotida disintesis (atau melekat pada untai cetakan) dalam arah 5' → 3'. Namun, salah satu untai induk DNA adalah 3' → 5' sedangkan yang lain adalah 5' → 3'. Untuk mengatasi ini, replikasi terjadi dalam arah yang berlawanan. Menuju garpu replikasi, untai terkemuka disintesis secara terus menerus, hanya membutuhkan satu primer. Di sisi lain, untai tertinggal, menjauhi garpu replikasi, disintesis dalam serangkaian fragmen pendek yang dikenal sebagai fragmen Okazaki, akibatnya membutuhkan banyak primer. Primer RNA dari fragmen Okazaki selanjutnya didegradasi oleh RNAse H dan DNA Polymerase I (exonuclease), dan celah (atau torehan) diisi dengan deoksiribonukleotida dan disegel oleh enzim ligase. [13]

Penghentian Sunting

Penghentian replikasi DNA di E. coli diselesaikan melalui penggunaan urutan terminasi dan Tus protein. Tus adalah protein pengikat DNA urutan-spesifik yang mempromosikan penghentian dalam replikasi DNA prokariotik. Di dalam E. Coli, Tus mengikat sepuluh situs pengikatan 23 pasangan basa yang terkait erat yang dikodekan dalam kromosom bakteri. Situs-situs ini, disebut Ter situs, ditunjuk TerA, TerB, . TerJ. Situs pengikatan bersifat asimetris, sehingga ketika kompleks Tus-Ter (protein Tus terikat pada situs Ter) ditemui oleh garpu replikasi dari satu arah, kompleks tersebut dipisahkan dan replikasi berlanjut (permisif). Namun, ketika ditemui dari arah lain, kompleks Tus-Ter memberikan penghalang kinetik yang jauh lebih besar dan menghentikan replikasi (non-permisif). Beberapa situs Ter dalam kromosom diorientasikan sedemikian rupa sehingga dua garpu replikasi yang bergerak berlawanan keduanya terhenti di wilayah terminasi yang diinginkan.

Pada Prokariotik terdapat 5 macam DNA polimerase:

Pol I: terlibat dalam perbaikan DNA memiliki aktivitas polimerase 5'->3', dan aktivitas eksonuklease 3'->5' (pengoreksian) dan aktivitas eksonuklease 5'->3' (penghapusan primer RNA).

Pol II: terlibat dalam memperbaiki DNA yang rusak memiliki aktivitas eksonuklease 3'->5'. Enzim ini berukuran 90 kDa dan dikodekan oleh gen polB. DNA Pol II dapat mensintesis pasangan basa baru DNA dengan kecepatan rata-rata antara 40 dan 50 nukleotida/detik.

Pol III: polimerase utama pada bakteri (bertanggung jawab untuk pemanjangan) memiliki aktivitas eksonuklease 3'->5' (pengoreksian). Replisom terdiri dari berikut: 2 enzim DNA Pol III, terdiri dari subunit , dan . subunit mensintesis primer RNA/DNA. subunit mensintesis untai utama. subunit merangsang proofreading subunit . 2 unit yang bertindak sebagai klem geser DNA, mereka menjaga polimerase terikat pada DNA. 2 unit yang bertindak untuk mendimerisasi dua enzim inti (subunit , , dan ). 1 unit yang bertindak sebagai pemuat penjepit untuk fragmen Okazaki untai tertinggal, membantu dua subunit untuk membentuk satu unit dan mengikat DNA. Satuan terdiri dari 5 subunit yang meliputi 3 subunit , 1 subunit , dan 1 subunit '. terlibat dalam penyalinan untai yang tertinggal

Pol IV: DNA polimerase keluarga Y.

Pol V: DNA polimerase keluarga-Y berpartisipasi dalam melewati kerusakan DNA.

DNA Polimerase I atau Pol I Edit

DNA Polymerase I (atau Pol I) adalah enzim yang berpartisipasi dalam proses replikasi DNA pada prokariota. Ini berisi 928 asam amino, dan merupakan contoh dari enzim proses - dapat secara berurutan mengkatalisis beberapa polimerisasi. Ditemukan oleh Arthur Kornberg pada tahun 1956, itu adalah DNA polimerase pertama yang diketahui (dan, memang, yang pertama diketahui dari semua jenis polimerase). Ini awalnya ditandai dalam E. coli, meskipun di mana-mana di prokariota. Pada E. coli dan banyak bakteri lainnya, gen yang mengkode Pol I dikenal sebagai polA. Pol I memiliki tiga aktivitas enzimatik: (1) aktivitas DNA polimerase 5' -> 3' (maju), membutuhkan situs primer 3' dan untai cetakan (2) aktivitas eksonuklease 3' -> 5' (mundur) yang memediasi proofreading dan (3) aktivitas eksonuklease 5' -> 3' (maju) yang memediasi translasi nick selama perbaikan DNA.

Fragmen Klenow Sunting

Aktivitas eksonuklease DNA polimerase I 5' → 3' dari E. coli membuatnya tidak cocok untuk banyak aplikasi, fragmen Klenow, yang tidak memiliki aktivitas ini, bisa sangat berguna dalam penelitian. Fragmen Klenow sangat berguna untuk tugas-tugas berbasis penelitian seperti: (1) Sintesis DNA untai ganda dari templat untai tunggal (2) Filling in (artinya menghilangkan overhang untuk membuat ujung tumpul) ujung 3' fragmen DNA yang tersembunyi (3) Mencerna tonjolan 3' yang menjorok (4) Persiapan probe DNA radioaktif. Fragmen Klenow juga merupakan enzim asli yang digunakan untuk mengamplifikasi segmen DNA secara besar-besaran dalam proses reaksi berantai polimerase (PCR), sebelum digantikan oleh enzim termostabil seperti Taq polimerase.

Banyak proses seluler (replikasi DNA, transkripsi, translasi, rekombinasi, perbaikan DNA, biogenesis ribosom) melibatkan pemisahan untai asam nukleat. Helikase sering digunakan untuk memisahkan untaian heliks ganda DNA atau molekul RNA self-annealed menggunakan energi dari hidrolisis ATP, suatu proses yang ditandai dengan pemutusan ikatan hidrogen antara basa nukleotida anil. Mereka bergerak secara bertahap di sepanjang satu untai asam nukleat dari dupleks dengan arah dan proses yang spesifik untuk setiap enzim tertentu. Ada banyak helikase (14 dikonfirmasi pada E. coli, 24 pada sel manusia) dihasilkan dari berbagai macam proses di mana pemisahan untai harus dikatalisis.

Helikase mengadopsi struktur dan keadaan oligomerisasi yang berbeda. Sedangkan helikase mirip DnaB melepaskan DNA sebagai heksamer berbentuk donat, enzim lain telah terbukti aktif sebagai monomer atau dimer. Penelitian telah menunjukkan bahwa helikase dapat bertindak secara pasif, menunggu pelepasan tanpa katalis terjadi dan kemudian mentranslokasi antara untai yang dipindahkan,[1] atau dapat memainkan peran aktif dalam mengkatalisis pemisahan untai menggunakan energi yang dihasilkan dalam hidrolisis ATP. Dalam kasus terakhir, helikase bertindak sebanding dengan motor aktif, melepas dan mentranslokasi sepanjang substratnya sebagai akibat langsung dari aktivitas ATPasenya. Helikase dapat diproses lebih cepat secara in vivo daripada in vitro karena adanya protein aksesori yang membantu dalam destabilisasi persimpangan garpu. Cacat pada gen yang mengkode helikase menyebabkan sindrom Werner, kelainan yang ditandai dengan munculnya penuaan dini. [14]

Helikase telah diklasifikasikan dalam 5 superfamili (SF1-SF5). Semua protein mengikat ATP, dan, sebagai akibatnya, semuanya membawa motif klasik Walker A (loop pengikat fosfat atau P-loop) dan Walker B (asam aspartat pengikat Mg2+).

Superfamili I: UvrD (E. coli, perbaikan DNA), Rep (E. coli, replikasi DNA), PcrA (Staphylococcus aureus, rekombinasi), Dda (bakteriofag T4, inisiasi replikasi), RecD (E. coli, perbaikan rekombinasi), TraI (F-plasmid, transfer DNA konjugatif). Keluarga ini termasuk helikase RNA yang diduga terlibat dalam pelepasan dupleks selama replikasi RNA virus. Anggota dari famili ini ditemukan pada virus RNA untai tunggal untai positif dari superfamili 1. Helikase ini memiliki peran ganda pada berbagai tahap replikasi RNA virus, sebagaimana dibedah dengan analisis mutasi.

Superfamili II: RecQ (E. coli, perbaikan DNA), eIF4A (Ragi Baker, terjemahan RNA), WRN (manusia, perbaikan DNA), NS3[5] (virus Hepatitis C, replikasi). TRCF (Mfd) (E.coli, kopling perbaikan transkripsi).

Superfamili III: LTag (Simian Virus 40, replikasi), E1 (human papillomavirus, replikasi), Rep (Virus Terkait Adeno, replikasi, integrasi virus, pengemasan virion). Superfamili 3 terdiri dari helikase yang dikodekan terutama oleh virus DNA kecil dan beberapa virus DNA nukleositoplasma besar.[6][7] Virus kecil sangat bergantung pada mesin sel inang untuk bereplikasi. Helikase SF3 pada virus kecil dikaitkan dengan domain pengikat asal. Dengan memasangkan domain yang mengenali ori dengan helikase, virus dapat melewati jalur regulasi berbasis sel inang dan memulai replikasinya sendiri. Protein mengikat ori virus yang menyebabkan pelepasan asal. Protein replikasi seluler kemudian direkrut ke ori, dan DNA virus direplikasi.

Keluarga mirip DnaB: dnaB (E. coli, replikasi), gp41 (bakteriofag T4, replikasi DNA), T7gp4 (bakteriofag T7, replikasi DNA).

Keluarga seperti Rho: Rho (E. coli, penghentian transkripsi). Perhatikan bahwa superfamili ini tidak memasukkan semua kemungkinan helikase. Misalnya, XPB dan ERCC2 adalah heliks yang tidak termasuk dalam salah satu keluarga di atas.

RNA Helikase RNA Helicases dan DNA Helicases dapat ditemukan bersama di semua Helicase Super Families kecuali SF6. [15] Namun, tidak semua RNA Helicase menunjukkan aktivitas helikase seperti yang didefinisikan oleh fungsi enzimatik, yaitu protein dari keluarga Swi/Snf. Meskipun protein ini membawa motif helikase yang khas, menghidrolisis ATP dengan cara yang bergantung pada asam nukleat, dan dibangun di sekitar inti helikase, secara umum, tidak ada aktivitas pelepasan yang diamati. [16]

RNA Helicases yang menunjukkan aktivitas pelepasan telah dicirikan oleh setidaknya dua mekanisme yang berbeda: pelepasan dupleks kanonik dan pemisahan untai lokal. Pelepasan dupleks kanonik adalah pemisahan terarah bertahap dari untai dupleks, seperti dijelaskan di atas, untuk pelepasan DNA. Namun, pemisahan untai lokal terjadi dengan proses dimana enzim helikase dimuat di setiap tempat di sepanjang dupleks. Ini biasanya dibantu oleh daerah untai tunggal RNA, dan pemuatan enzim disertai dengan pengikatan ATP. [17] Setelah helikase dan ATP terikat, terjadi pemisahan untai lokal, yang membutuhkan pengikatan ATP tetapi bukan proses hidrolisis ATP yang sebenarnya. [18] Disajikan dengan pasangan basa yang lebih sedikit, dupleks kemudian berdisosiasi tanpa bantuan lebih lanjut dari enzim. Mode pelepasan ini digunakan oleh heliks kotak MATI. [19]

Topoisomerase adalah enzim yang melepas dan memutar DNA, agar DNA mengontrol sintesis protein, dan untuk memfasilitasi replikasi DNA. Konfigurasi heliks ganda tempat untai DNA secara alami berada membuat mereka sulit untuk dipisahkan, namun mereka harus dipisahkan oleh protein helikase jika enzim lain ingin menyalin urutan yang mengkode protein, atau jika kromosom ingin direplikasi. Dalam apa yang disebut DNA sirkular, di mana DNA heliks ganda ditekuk dan bergabung dalam lingkaran, kedua untaian terhubung secara topologi, atau diikat. Jika tidak, untaian DNA yang identik dengan jumlah lilitan yang berbeda adalah topoisomer, dan tidak dapat diubah dengan proses apa pun yang tidak melibatkan pemutusan untai DNA. Topoisomerase mengkatalisis dan memandu pelepasan atau pelepasan DNA [3] dengan menciptakan jeda sementara dalam DNA menggunakan Tirosin yang dilestarikan sebagai residu katalitik. Penyisipan DNA virus ke dalam kromosom dan bentuk rekombinasi lainnya juga dapat memerlukan aksi topoisomerase.

Topoisomerase dapat memperbaiki masalah topologi ini dan dipisahkan menjadi dua jenis yang dipisahkan oleh jumlah helai yang dipotong dalam satu putaran aksi: [20] Kedua kelas enzim ini menggunakan tirosin yang dilestarikan. Namun enzim-enzim ini berbeda secara struktural dan mekanistik.

    memotong satu untai DNA heliks ganda, relaksasi terjadi, dan kemudian untai dipotong reannealed. Pemotongan satu untai memungkinkan bagian molekul di satu sisi potongan berputar di sekitar untai yang belum dipotong, sehingga mengurangi tekanan dari terlalu banyak atau terlalu sedikit putaran pada heliks. Tekanan seperti itu terjadi ketika untai DNA "supercoiled" atau tidak tergulung ke atau dari urutan penggulungan yang lebih tinggi. Topoisomerase tipe I dibagi menjadi dua subkelas: topoisomerase tipe IA, yang memiliki banyak fitur struktural dan mekanistik dengan topoisomerase tipe II, dan topoisomerase tipe IB, yang menggunakan mekanisme putar terkontrol. Contoh topoisomerase tipe IA termasuk topo I dan topo III. Di masa lalu, topoisomerase tipe IB disebut sebagai topo I eukariotik, tetapi topoisomerase IB hadir di ketiga domain kehidupan. Sangat menarik untuk dicatat bahwa topoisomerase tipe IA membentuk zat antara kovalen dengan ujung 5' DNA, sedangkan topoisomerase IB membentuk zat antara kovalen dengan ujung 3' DNA. Baru-baru ini, topoisomerase tipe IC telah diidentifikasi, yang disebut topo V. Meskipun secara struktural unik dari topoisomerase tipe IA dan IB, ia memiliki mekanisme yang sama dengan topoisomerase tipe IB. memotong kedua untai dari satu heliks ganda DNA, melewati heliks DNA lain yang tidak terputus melaluinya, dan kemudian menyambung kembali untai yang terpotong. Ini juga dibagi menjadi dua subkelas: topoisomerase tipe IIA dan tipe IIB, yang memiliki struktur dan mekanisme yang serupa. Contoh topoisomerase tipe IIA termasuk topo II eukariotik, E. coli girase, dan E. coli topo IV. Contoh topoisomerase tipe IIB termasuk topo VI.

Kedua topoisomerase tipe I dan tipe II mengubah nomor penghubung (L) DNA. Topoisomerase tipe IA mengubah nomor hubung satu per satu, topoisomerase tipe IB dan tipe IC mengubah nomor hubung dengan sembarang bilangan bulat, sedangkan topoisomerase tipe IIA dan tipe IIB mengubah nomor hubung menjadi dua.

Banyak obat bekerja melalui interferensi dengan topoisomerase. Antibiotik fluoroquinolone spektrum luas bertindak dengan mengganggu fungsi topoisomerase bakteri tipe II. Beberapa obat kemoterapi bekerja dengan mengganggu topoisomerase dalam sel kanker: tipe 1 dihambat oleh irinotecan dan topotecan. tipe 2 dihambat oleh etoposida (VP-16), teniposide dan HU-331, suatu kuinolon yang disintesis dari cannabidiol. Topoisomerase I adalah antigen yang dikenali oleh antibodi Anti Scl-70 pada skleroderma. Inhibitor molekul kecil ini bertindak sebagai agen anti-bakteri dan anti-kanker yang efisien dengan membajak kemampuan alami topoisomerase untuk menciptakan pemutusan pada DNA kromosom. Pemecahan DNA ini menumpuk, yang pada akhirnya menyebabkan kematian sel terprogram, atau apoptosis.

Replikasi DNA pada eukariota jauh lebih rumit daripada pada prokariota, meskipun ada banyak aspek serupa. Sel eukariotik hanya dapat memulai replikasi DNA pada titik tertentu dalam siklus sel, awal dari fase S.

Replikasi DNA pada eukariota hanya terjadi pada fase S dari siklus sel. Namun, pra-inisiasi terjadi pada fase G1. Dengan demikian, pemisahan pra-inisiasi dan aktivasi memastikan bahwa asal hanya dapat menyala sekali per siklus sel. Karena ukuran kromosom pada eukariota, kromosom eukariotik mengandung: beberapa asal replikasi. Beberapa asal dicirikan dengan baik, seperti urutan replikasi secara otonom (ARS) ragi sementara asal eukariotik lainnya, terutama di metazoa, dapat ditemukan dalam rentang ribuan pasangan basa. [21]

DNA polimerase eukariotik Sunting

Setidaknya ada 15 polimerase DNA Eukariotik yang diketahui:

POLA1, POLA2: Pol (juga disebut RNA primase): membentuk kompleks dengan subunit katalitik kecil (PriS) dan nonkatalitik besar (PriL), dengan subunit Pri bertindak sebagai primase (mensintesis primer RNA), dan kemudian dengan DNA Pol memanjangkan primer tersebut dengan nukleotida DNA. Setelah sekitar 20 nukleotida[3] pemanjangan diambil alih oleh Pol (pada untai utama) dan (pada untai tertinggal).

POLB: Pol : Terlibat dalam perbaikan DNA, dalam perbaikan eksisi dasar dan sintesis pengisian celah.

POLG, POLG2: Pol : Mereplikasi dan memperbaiki DNA mitokondria dan memiliki aktivitas proofreading 3'->5' exonuclease.

POLD1, POLD2, POLD3, POLD4: Pol : Sangat prosesi dan memiliki aktivitas eksonuklease 3'->5' proofreading. Dianggap sebagai polimerase utama yang terlibat dalam sintesis untai tertinggal, meskipun masih ada perdebatan tentang perannya.

POLE, POLE2, POLE3: Pol : Juga sangat prosesi dan memiliki aktivitas eksonuklease 3'->5' proofreading. Sangat terkait dengan pol , dan dianggap sebagai polimerase utama yang terlibat dalam sintesis untai utama [5], meskipun masih ada perdebatan tentang perannya.

POLH, POLI, POLK, : , , , dan Rev1 adalah DNA polimerase keluarga Y dan Pol adalah DNA polimerase keluarga B. Polimerase ini terlibat dalam bypass kerusakan DNA.

Ada juga polimerase eukariotik lain yang diketahui, yang tidak dicirikan dengan baik: POLQ: 'θ POLL: φ POLM: Tak satu pun dari polimerase eukariotik dapat menghilangkan primer (5'->3' aktivitas eksonuklease) yang fungsinya dilakukan oleh enzim lainnya. Hanya polimerase yang berhubungan dengan pemanjangan (γ, dan ) yang memiliki kemampuan proofreading (3'->5' exonuclease).

Persiapan di fase G1

Langkah pertama dalam replikasi DNA adalah pembentukan kompleks replikasi pra-inisiasi (pre-RC). Pembentukan kompleks ini terjadi dalam dua tahap. Tahap pertama mengharuskan tidak ada aktivitas CDK. Ini hanya dapat terjadi pada awal G1. Pembentukan pra-RC dikenal sebagai lisensi, tetapi pra-RC berlisensi tidak dapat memulai replikasi di fase G1 Model saat ini menyatakan bahwa itu dimulai dengan pengikatan kompleks pengenalan asal (ORC) ke asal. Kompleks ini adalah heksamer protein terkait dan tetap terikat pada asal, bahkan setelah replikasi DNA terjadi. Lebih lanjut, ORC adalah analog fungsional dari DNA prokariotik. Setelah pengikatan ORC ke asal, Cdc6/Cdc18 dan Cdt1 mengoordinasikan pemuatan kompleks MCM (Pemeliharaan Kromosom Mini) ke asal dengan terlebih dahulu mengikat ORC dan kemudian mengikat ke kompleks MCM. Kompleks MCM dianggap sebagai helikase DNA utama pada organisme eukariotik. Setelah pengikatan MCM terjadi, pra-RC berlisensi penuh ada.

Replikasi DNA terjadi selama fase S Edit

Aktivasi kompleks terjadi pada fase S dan membutuhkan Cdk2-Cyclin E dan Ddk. Proses aktivasi dimulai dengan penambahan Mcm10 ke pre-RC, yang menggantikan Cdt1. Setelah ini, Ddk memfosforilasi Mcm3-7, yang mengaktifkan helikase. Dipercaya bahwa ORC dan Cdc6/18 difosforilasi oleh Cdk2-Cyclin E. Ddk dan kompleks Cdk kemudian merekrut protein lain yang disebut Cdc45, yang kemudian merekrut semua protein replikasi DNA ke garpu replikasi. Pada tahap ini api asal dan sintesis DNA dimulai. Aktivasi putaran baru replikasi dicegah melalui aksi kinase yang bergantung pada siklin dan protein yang dikenal sebagai geminin. Geminin mengikat ke Cdt1 dan mengasingkannya. Ini adalah protein periodik yang pertama kali muncul pada fase S dan terdegradasi pada fase M akhir, mungkin melalui aksi kompleks pemacu anafase (APC). Selain itu, fosforilasi Cdc6/18 mencegahnya mengikat ORC (sehingga menghambat pemuatan kompleks MCM) sementara fosforilasi ORC masih belum jelas. Sel dalam tahap G0 dari siklus sel dicegah untuk memulai putaran replikasi karena protein Mcm tidak diekspresikan.

Setidaknya tiga jenis polimerase DNA eukariotik terlibat dalam replikasi DNA dalam sel hewan (POL , Pol dan POL ).

Pol membentuk kompleks dengan subunit katalitik kecil (PriS) dan nonkatalitik besar (PriL), dengan subunit Pri bertindak sebagai primase (mensintesis primer RNA), dan kemudian dengan DNA Pol memanjangkan primer tersebut dengan nukleotida DNA. Setelah sekitar 20 pemanjangan nukleotida diambil alih oleh Pol (pada untai utama) dan (pada untai tertinggal).

Pol : Sangat prosesi dan memiliki aktivitas eksonuklease 3'->5' proofreading. Dianggap sebagai polimerase utama yang terlibat dalam sintesis untai utama, meskipun masih ada perdebatan tentang perannya.

Pol : Juga sangat prosesi dan memiliki aktivitas eksonuklease 3'->5' proofreading. Sangat terkait dengan pol , dan dianggap sebagai polimerase utama yang terlibat dalam sintesis untai tertinggal, meskipun masih ada perdebatan tentang perannya. [22]

DNA nuklear dan mitokondria dianggap berasal dari evolusi yang terpisah, dengan mtDNA berasal dari genom sirkular bakteri yang ditelan oleh nenek moyang awal sel eukariotik saat ini. Teori ini disebut teori endosimbiosis. Setiap mitokondria diperkirakan mengandung 2-10 salinan mtDNA. Dalam sel organisme yang masih ada, sebagian besar protein yang ada di mitokondria (berjumlah sekitar 1500 jenis yang berbeda pada mamalia) dikodekan oleh DNA inti, tetapi gen untuk beberapa dari mereka, jika tidak sebagian besar, diperkirakan awalnya berasal dari bakteri, setelah dipindahkan ke nukleus eukariotik selama evolusi.

mtDNA direplikasi oleh kompleks gamma DNA polimerase yang terdiri dari 140 kDa katalitik DNA polimerase yang dikodekan oleh gen POLG dan subunit aksesori 55 kDa yang dikodekan oleh gen POLG2. Selama embriogenesis, replikasi mtDNA diatur secara ketat dari oosit yang dibuahi melalui embrio praimplantasi. Pada tahap blastokista, permulaan replikasi mtDNA khusus untuk sel-sel trofektoderm. Sebaliknya, sel-sel massa sel dalam membatasi replikasi mtDNA sampai mereka menerima sinyal untuk berdiferensiasi menjadi tipe sel tertentu. Replikasi D-loop adalah proses dimana kloroplas dan mitokondria mereplikasi materi genetik mereka. Komponen penting untuk memahami replikasi D-loop adalah bahwa kloroplas dan mitokondria memiliki kromosom melingkar tunggal seperti bakteri, bukan kromosom linier yang ditemukan pada eukariota. Pada banyak organisme, satu untai DNA dalam plastid terdiri dari nukleotida yang lebih berat (relatif lebih banyak purin: adenin dan guanin). Untai ini disebut untai H (berat). Untai L (ringan) terdiri dari nukleotida yang lebih ringan (pirimidin: timin dan sitosin). Replikasi dimulai dengan replikasi untaian berat yang dimulai pada loop-D (juga dikenal sebagai wilayah kontrol). Asal replikasi terbuka, dan untaian berat direplikasi dalam satu arah. Setelah replikasi untai berat berlanjut selama beberapa waktu, untai ringan baru juga disintesis, melalui pembukaan asal replikasi lain. Ketika digambarkan, struktur yang dihasilkan terlihat seperti huruf D. Daerah lingkaran-D penting untuk studi filgeografi. Karena wilayah tidak mengkode gen apapun, ia bebas untuk bervariasi dengan hanya beberapa batasan selektif pada ukuran dan faktor untai berat/ringan. Tingkat mutasi adalah salah satu yang tercepat di mana saja baik dalam genom nuklir atau mitokondria pada hewan. Mutasi dalam D-loop dapat secara efektif melacak perubahan evolusioner baru dan cepat seperti di dalam spesies dan di antara spesies yang sangat dekat hubungannya. [23]

Ini pertama kali dikembangkan dan digunakan oleh Roy Britten dan rekan-rekannya di Carnegie Institution of Washington pada 1960-an. [24] [25] Sebagai catatan khusus, melalui analisis Cot-lah sifat redundan (berulang) genom eukariotik pertama kali ditemukan. Urutan berulang dalam DNA. [26] Namun, tidak sampai terobosan percobaan kinetika reasosiasi DNA Britten dan rekan-rekannya bahwa itu menunjukkan bahwa tidak semua DNA dikodekan untuk gen. Faktanya, percobaan mereka menunjukkan bahwa sebagian besar DNA genom eukariotik terdiri dari elemen non-coding yang berulang. Jumlah DNA untai tunggal dan ganda diukur dengan mengencerkan sampel secara cepat, yang memperlambat reasosiasi, dan kemudian mengikat DNA ke kolom hidroksilapatit. Kolom pertama-tama dicuci dengan buffer natrium fosfat konsentrasi rendah, yang mengelusi DNA untai tunggal, dan kemudian dengan konsentrasi tinggi fosfat, yang mengelusi DNA untai ganda. Jumlah DNA dalam kedua larutan ini kemudian diukur menggunakan spektrofotometer. Karena sekuens DNA untai tunggal perlu menemukan untai komplementernya untuk membentuk heliks ganda, sekuens umum berubah bentuk lebih cepat daripada sekuens langka. Memang, tingkat di mana suatu urutan akan berasosiasi kembali sebanding dengan jumlah salinan urutan itu dalam sampel DNA. Sampel dengan urutan yang sangat berulang akan berubah sifat dengan cepat, sedangkan urutan yang kompleks akan berubah sifat secara perlahan. Namun, alih-alih hanya mengukur persentase DNA untai ganda terhadap waktu, jumlah renaturasi diukur relatif terhadap nilai C0t. Nilai C0t adalah produk dari C0 (konsentrasi awal DNA), t (waktu dalam detik), dan konstanta yang bergantung pada konsentrasi kation dalam buffer. DNA yang berulang akan mengalami renaturasi pada nilai C0t yang rendah, sedangkan sekuens DNA yang kompleks dan unik akan mengalami renaturasi pada nilai C0t yang tinggi.

Kerusakan DNA, karena faktor lingkungan dan proses metabolisme normal di dalam sel, terjadi pada tingkat 1.000 hingga 1.000.000 lesi molekuler per sel per hari. Meskipun ini hanya merupakan 0,000165% dari sekitar 6 miliar basis genom manusia (3 miliar pasangan basa), lesi yang tidak diperbaiki pada gen kritis (seperti gen supresor tumor) dapat menghambat kemampuan sel untuk menjalankan fungsinya dan secara signifikan meningkatkan kemungkinan pembentukan tumor.

Sebagian besar kerusakan DNA mempengaruhi struktur utama heliks ganda yaitu, basa itu sendiri dimodifikasi secara kimia. Modifikasi ini pada gilirannya dapat mengganggu struktur heliks reguler molekul dengan memperkenalkan ikatan kimia non-asli atau aduk besar yang tidak sesuai dengan heliks ganda standar. Tidak seperti protein dan RNA, DNA biasanya tidak memiliki struktur tersier dan oleh karena itu kerusakan atau gangguan tidak terjadi pada tingkat itu. DNA, bagaimanapun, supercoiled dan melilit protein "pengemasan" yang disebut histones (dalam eukariota), dan kedua superstruktur rentan terhadap efek kerusakan DNA. [27]

Jenis kerusakan DNA Sunting

Ada lima jenis utama kerusakan DNA akibat proses seluler endogen: (1) oksidasi basa [mis. 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG)] dan generasi interupsi untai DNA dari spesies oksigen reaktif (2) alkilasi basa (biasanya metilasi), seperti pembentukan 7-methylguanine, 1-methyladenine, 6- O-Methylguanine (3) hidrolisis basa, seperti deaminasi, depurinasi, dan depirimidasi (4) "pembentukan adisi yang besar" (yaitu, adisi benzo[a]pyrene diol epoxide-dG) (5) ketidakcocokan basa, karena kesalahan dalam replikasi DNA, di mana basa DNA yang salah dijahit ke tempatnya di untai DNA yang baru terbentuk, atau basa DNA dilewati atau dimasukkan secara keliru. Kerusakan yang disebabkan oleh agen eksogen Kerusakan yang disebabkan oleh agen eksogen datang dalam berbagai bentuk. Beberapa contoh dijelaskan di bawah ini.

Sinar UV-B menyebabkan ikatan silang antara basa sitosin dan timin yang berdekatan menciptakan dimer pirimidin. Ini disebut kerusakan DNA langsung.

Sinar UV-A menghasilkan sebagian besar radikal bebas. Kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas disebut kerusakan DNA tidak langsung.

Radiasi pengion seperti yang diciptakan oleh peluruhan radioaktif atau sinar kosmik menyebabkan putusnya untaian DNA. Radiasi pengion tingkat rendah dapat menyebabkan kerusakan DNA yang tidak dapat diperbaiki (menyebabkan kesalahan replikasi dan transkripsi yang diperlukan untuk neoplasia atau dapat memicu interaksi virus) yang menyebabkan penuaan dini dan kanker.

Gangguan termal pada suhu tinggi meningkatkan laju depurinasi (kehilangan basa purin dari tulang punggung DNA) dan putusnya untai tunggal. Misalnya, depurinasi hidrolitik terlihat pada bakteri termofilik, yang tumbuh di sumber air panas pada suhu 40-80 °C. Tingkat depurinasi (300 residu purin per genom per generasi) terlalu tinggi pada spesies ini untuk diperbaiki oleh mesin perbaikan normal, maka kemungkinan respon adaptif tidak dapat dikesampingkan.

Bahan kimia industri juga memainkan peran yang sangat penting dalam kerusakan DNA, seperti vinil klorida dan hidrogen peroksida, dan bahan kimia lingkungan seperti hidrokarbon polisiklik yang ditemukan dalam asap, jelaga, dan tar menciptakan keragaman DNA adduksi-etenobasa, basa teroksidasi, fosfotriester teralkilasi, dan ikatan silang. DNA hanya untuk beberapa nama. Kerusakan UV, alkilasi / metilasi, kerusakan sinar-X dan kerusakan oksidatif adalah contoh kerusakan yang diinduksi. Kerusakan spontan dapat mencakup hilangnya basa, deaminasi, kerutan cincin gula dan pergeseran tautomer.

Sumber kerusakan Sunting

Kerusakan DNA dapat dibagi menjadi: dua jenis utama:

Endogen kerusakan seperti serangan oleh spesies oksigen reaktif yang dihasilkan dari produk sampingan metabolisme normal, terutama proses deaminasi oksidatif, dan ini juga termasuk ketidakcocokan basa karena kesalahan replikasi

Kerusakan eksogen disebabkan oleh agen eksternal seperti:

ultraviolet [UV 200-300 nm] radiasi dari matahari

frekuensi radiasi lainnya, termasuk sinar-x dan sinar gamma

hidrolisis atau gangguan termal

bahan kimia mutagenik buatan manusia, terutama senyawa aromatik yang bertindak sebagai agen interkalasi DNA

kemoterapi kanker dan radioterapi

Jenis mutasi Sunting

Ketika kerusakan DNA diperbaiki, hal ini terkadang dapat menimbulkan mutasi satu pasangan basa sederhana, yang dijelaskan di sini. (Penghapusan dan translokasi juga dapat muncul selama perbaikan)

Transisi Dalam biologi molekuler, transisi adalah mutasi titik yang mengubah nukleotida purin menjadi purin lain (A G) atau nukleotida pirimidin menjadi pirimidin lain (C T). Sekitar dua dari tiga polimorfisme nukleotida tunggal (SNP) adalah transisi. Transisi dapat disebabkan oleh deaminasi oksidatif dan tautomerisasi. Meskipun ada kemungkinan transversi dua kali lebih banyak, transisi lebih sering muncul dalam genom, mungkin karena mekanisme molekuler yang menghasilkannya. 5-Metilsitosin lebih rentan terhadap transisi daripada sitosin yang tidak termetilasi, karena deaminasi spontan. Mekanisme ini penting karena menentukan kelangkaan pulau CpG.

Transversi Dalam biologi molekuler, transversi mengacu pada substitusi purin untuk pirimidin atau sebaliknya. Itu hanya dapat dikembalikan dengan pengembalian spontan. Karena jenis mutasi ini mengubah struktur kimia secara dramatis, konsekuensi dari perubahan ini cenderung lebih parah dan lebih jarang daripada transisi. Transversi dapat disebabkan oleh radiasi pengion dan agen alkilasi.

Cacat pada mekanisme NER bertanggung jawab atas beberapa kelainan genetik, termasuk:

Xeroderma pigmentosum: hipersensitivitas terhadap sinar matahari/UV, mengakibatkan peningkatan insiden kanker kulit dan penuaan dini

Sindrom Cockayne: hipersensitivitas terhadap UV dan bahan kimia

Trikotiodistrofi: kulit sensitif, rambut rapuh dan kuku Keterbelakangan mental sering menyertai dua gangguan terakhir, menunjukkan peningkatan kerentanan neuron perkembangan.

Gangguan perbaikan DNA lainnya meliputi:

Sindrom Werner: penuaan dini dan pertumbuhan terhambat

Sindrom Bloom: hipersensitivitas sinar matahari, tingginya insiden keganasan (terutama leukemia).

Telangiektasia ataksia: sensitivitas terhadap radiasi pengion dan beberapa bahan kimia

Semua penyakit di atas sering disebut "progeria segmental" ("penyakit penuaan yang dipercepat") karena korbannya tampak tua dan menderita penyakit terkait penuaan pada usia muda yang tidak normal, sementara tidak menunjukkan semua gejala usia tua.

Penyakit lain yang terkait dengan penurunan fungsi perbaikan DNA termasuk: Anemia Fanconi, kanker payudara herediter dan kanker usus besar herediter.

Kromosom dapat dibagi menjadi dua jenis — autosom, dan kromosom seks. Ciri-ciri genetik tertentu terkait dengan jenis kelamin Anda, dan diturunkan melalui kromosom seks. Autosom mengandung sisa informasi genetik herediter. Semua bertindak dengan cara yang sama selama pembelahan sel. Sel manusia memiliki 23 pasang kromosom nukleus linier besar, (22 pasang autosom dan satu pasang kromosom seks) memberikan total 46 per sel. Selain itu, sel manusia memiliki ratusan salinan genom mitokondria. Urutan genom manusia telah memberikan banyak informasi tentang masing-masing kromosom. Di bawah ini adalah tabel kompilasi statistik untuk kromosom, berdasarkan informasi genom manusia Sanger Institute di database Vertebrate Genome Annotation (VEGA). Jumlah gen adalah perkiraan karena sebagian didasarkan pada prediksi gen. Panjang total kromosom juga merupakan perkiraan, berdasarkan perkiraan ukuran daerah heterokromatin yang tidak berurutan.

Kromosom gen Jumlah basis Basis berurutan [28]
1 4,220 247,199,719 224,999,719
2 1,491 242,751,149 237,712,649
3 1,550 199,446,827 194,704,827
4 446 191,263,063 187,297,063
5 609 180,837,866 177,702,766
6 2,281 170,896,993 167,273,993
7 2,135 158,821,424 154,952,424
8 1,106 146,274,826 142,612,826
9 1,920 140,442,298 120,312,298
10 1,793 135,374,737 131,624,737
11 379 134,452,384 131,130,853
12 1,430 132,289,534 130,303,534
13 924 114,127,980 95,559,980
14 1,347 106,360,585 88,290,585
15 921 100,338,915 81,341,915
16 909 88,822,254 78,884,754
17 1,672 78,654,742 77,800,220
18 519 76,117,153 74,656,155
19 1,555 63,806,651 55,785,651
20 1,008 62,435,965 59,505,254
21 578 46,944,323 34,171,998
22 1,092 49,528,953 34,893,953
X (kromosom seks) 1,846 154,913,754 151,058,754
Y (kromosom seks) 454 57,741,652 25,121,652
Total 32,185 3,079,843,747 2,857,698,560

Penyimpangan kromosom adalah gangguan pada kandungan kromosom normal sel dan merupakan penyebab utama kondisi genetik pada manusia, seperti sindrom Down. Beberapa kelainan kromosom tidak menyebabkan penyakit pada pembawa, seperti translokasi, atau inversi kromosom, meskipun hal itu dapat menyebabkan kemungkinan yang lebih tinggi untuk melahirkan anak dengan kelainan kromosom. Jumlah kromosom atau set kromosom yang abnormal, aneuploidi, dapat mematikan atau menimbulkan kelainan genetik. Konseling genetik ditawarkan untuk keluarga yang mungkin membawa penataan ulang kromosom.

Keuntungan atau kehilangan DNA dari kromosom dapat menyebabkan berbagai kelainan genetik. Contoh manusia meliputi:

    , yang disebabkan oleh penghapusan bagian lengan pendek kromosom 5. "Cri du chat" berarti "tangisan kucing" dalam bahasa Prancis, dan kondisi ini dinamakan demikian karena bayi yang terkena membuat tangisan bernada tinggi yang terdengar seperti mereka dari kucing. Individu yang terkena memiliki mata lebar, kepala dan rahang kecil, masalah kesehatan mental sedang hingga berat, dan sangat pendek. , biasanya disebabkan oleh salinan ekstra kromosom 21 (trisomi 21). Karakteristiknya meliputi penurunan tonus otot, bentuk kekar, tengkorak asimetris, mata sipit dan cacat perkembangan ringan hingga sedang. [29] , yang merupakan trisomi kedua yang paling umum Sindrom Down adalah yang paling umum. Ini adalah trisomi kromosom 18. Gejalanya meliputi keterbelakangan motorik, cacat perkembangan, dan berbagai kelainan kongenital yang menyebabkan masalah kesehatan yang serius. Sembilan puluh persen meninggal pada masa bayi Namun, mereka yang hidup setelah ulang tahun pertama mereka biasanya cukup sehat setelahnya. Mereka memiliki karakteristik tangan yang terkepal dan jari-jari yang tumpang tindih. , singkatan untuk Isodicentric 15 pada kromosom 15 juga disebut nama berikut karena berbagai penelitian, tetapi semuanya memiliki arti yang sama LPS(15), Duplikasi terbalik 15, Marker ekstra, Inv dup 15, tetrasomi parsial 15, juga disebut penghapusan terminal 11q kekacauan. [30] Ini adalah gangguan yang sangat langka. Mereka yang terkena memiliki kecerdasan normal atau cacat perkembangan ringan, dengan keterampilan bahasa ekspresif yang buruk. Sebagian besar memiliki gangguan pendarahan yang disebut sindrom Paris-Trousseau. (XXY). Pria dengan sindrom Klinefelter biasanya mandul, dan cenderung memiliki lengan dan kaki yang lebih panjang dan lebih tinggi dari rekan-rekan mereka. Anak laki-laki dengan sindrom ini seringkali pemalu dan pendiam, dan memiliki insiden keterlambatan bicara dan disleksia yang lebih tinggi.Selama masa pubertas, tanpa pengobatan testosteron, beberapa dari mereka dapat mengembangkan ginekomastia. , juga disebut D-Sindrom atau trisomi-13. Gejalanya agak mirip dengan trisomi-18, tetapi tidak memiliki bentuk tangan yang khas. . Ini berarti ada kromosom ekstra yang abnormal. Fitur tergantung pada asal bahan genetik ekstra. Sindrom mata kucing dan sindrom kromosom 15 isodisentris (atau Idic15) keduanya disebabkan oleh kromosom penanda supernumerary, seperti sindrom Pallister-Killian. (XXX). Cewek XXX cenderung tinggi dan kurus. Mereka memiliki insiden disleksia yang lebih tinggi. (X bukannya XX atau XY). Pada sindrom Turner, karakteristik seksual wanita ada tetapi kurang berkembang. Orang dengan sindrom Turner sering memiliki perawakan pendek, garis rambut rendah, fitur mata abnormal dan perkembangan tulang dan penampilan "menyerah" ke dada. . Anak laki-laki XYY biasanya lebih tinggi dari saudara mereka. Seperti anak laki-laki XXY dan anak perempuan XXX, mereka agak lebih mungkin mengalami kesulitan belajar. , yang disebabkan oleh penghapusan sebagian lengan pendek kromosom 4. Hal ini ditandai dengan keterbelakangan pertumbuhan yang parah dan masalah kesehatan mental yang parah hingga berat.

Mutasi kromosom menghasilkan perubahan pada seluruh kromosom (lebih dari satu gen) atau jumlah kromosom yang ada.

  • Penghapusan – hilangnya bagian dari kromosom
  • Duplikasi – salinan tambahan dari bagian kromosom
  • Inversi – membalikkan arah bagian dari kromosom
  • Translokasi – bagian dari kromosom putus dan menempel pada kromosom lain

Kebanyakan mutasi bersifat netral – memiliki sedikit atau tidak berpengaruh sama sekali. Penyimpangan kromosom adalah perubahan struktur kromosom. Ini memiliki peran besar dalam evolusi. Tampilan grafis terperinci dari semua kromosom manusia dan penyakit yang dijelaskan di tempat yang benar dapat ditemukan di Laboratorium Nasional Oak Ridge. [31]

Rekombinasi adalah proses di mana molekul asam nukleat (biasanya DNA, tetapi bisa juga RNA) dipecah dan kemudian bergabung dengan molekul yang berbeda (atau di mana informasi genetik dipertukarkan antara dua molekul tersebut). Rekombinasi biasanya terjadi antara molekul DNA yang serupa, seperti pada rekombinasi homolog. Rekombinasi adalah metode umum perbaikan DNA pada bakteri dan eukariota. Pada eukariota, rekombinasi juga terjadi pada meiosis, yang memfasilitasi pertukaran informasi dan/atau persilangan kromosom. Proses crossover menyebabkan keturunan memiliki kombinasi gen yang berbeda dari orang tua mereka, dan kadang-kadang dapat menghasilkan alel chimeric baru. Pada organisme dengan sistem imun adaptif, jenis rekombinasi genetik yang disebut rekombinasi V(D)J membantu sel imun dengan cepat melakukan diversifikasi untuk mengenali dan beradaptasi dengan patogen baru. Pengacakan gen yang dibawa oleh rekombinasi genetik dapat memiliki keuntungan jangka panjang, karena merupakan mesin utama variasi genetik dan juga memungkinkan organisme yang bereproduksi secara seksual untuk menghindari ratchet Muller, di mana genom dari populasi aseksual mengakumulasikan mutasi yang merusak dengan cara yang tidak dapat diubah. . Dalam rekayasa genetika, rekombinasi juga dapat merujuk pada rekombinasi buatan dan disengaja dari potongan DNA yang berbeda, seringkali dari organisme yang berbeda, menciptakan apa yang disebut DNA rekombinan. Contoh utama dari penggunaan rekombinasi genetik semacam itu adalah penargetan gen, yang dapat digunakan untuk menambah, menghapus, atau mengubah gen suatu organisme. Teknik ini penting bagi peneliti biomedis karena memungkinkan mereka mempelajari efek gen tertentu. Teknik berdasarkan rekombinasi genetik juga diterapkan dalam rekayasa protein untuk mengembangkan protein baru yang menarik secara biologis. [32]

Persilangan kromosom pada eukariota adalah pertukaran materi genetik antara kromosom homolog. Ini dapat terjadi di salah satu fase akhir rekombinasi genetik, yang terjadi selama profase I meiosis (pakiten). Pasangan kromosom homolog selama meiosis (sinapsis) dimulai sebelum kompleks sinaptonemal berkembang, dan tidak selesai sampai mendekati akhir profase I. Crossover biasanya terjadi ketika daerah yang cocok pada kromosom yang cocok putus dan kemudian menyambung kembali ke kromosom lain. Menyeberang dijelaskan, secara teori, oleh Thomas Hunt Morgan. Dia mengandalkan penemuan Profesor Belgia Frans Alfons Janssens dari Universitas Leuven yang menggambarkan fenomena tersebut pada tahun 1909 dan menyebutnya 'chiasmatypie'. Istilah kiasma dikaitkan jika tidak identik dengan persilangan kromosom. Morgan segera melihat pentingnya interpretasi sitologi Janssens tentang chiasmata terhadap hasil eksperimen penelitiannya tentang hereditas Drosophila. Dasar fisik dari pindah silang pertama kali ditunjukkan oleh Harriet Creighton dan Barbara McClintock pada tahun 1931.

Rekombinasi Meiotik dapat dimulai dengan pemutusan untai ganda yang dapat dimasukkan ke dalam DNA oleh protein Spo11. Selain itu, rekombinasi meiosis dapat diinduksi sebagai respons terhadap pemutusan untai ganda spontan, mungkin disebabkan oleh spesies oksigen reaktif, yang terbawa dari putaran sintesis sebelumnya. [33] Satu atau lebih eksonuklease kemudian mencerna ujung 5' yang dihasilkan oleh pemutusan untai ganda untuk menghasilkan 3' ekor DNA untai tunggal (lihat Gambar terendah di bagian ini). Rekombinase spesifik meiosis Dmc1 dan rekombinase umum Rad51 melapisi DNA untai tunggal untuk membentuk filamen nukleoprotein. Rekombinasi mengkatalisis invasi kromatid yang berlawanan oleh DNA untai tunggal dari salah satu ujung pemutusan. Selanjutnya, ujung 3’ dari DNA yang menginvasi memicu sintesis DNA, menyebabkan perpindahan untai komplementer.

Crossover rekombinan dihasilkan oleh suatu proses di mana untai komplementer yang dipindahkan selanjutnya menyatu dengan DNA untai tunggal yang dihasilkan dari ujung lain dari pemutusan untai ganda awal (lihat jalur DHJ pada Gambar). Struktur yang dihasilkan adalah pertukaran untai silang, juga dikenal sebagai persimpangan Holliday. Kontak antara dua kromatid yang akan segera mengalami pindah silang dikenal sebagai kiasma. Persimpangan Holliday adalah struktur tetrahedral yang dapat 'ditarik' oleh rekombinasi lain, memindahkannya sepanjang struktur beruntai empat (lihat Persimpangan Holliday Ganda atau DHJ pada Gambar).

Konversi gen dapat dihasilkan dari perbaikan putusnya untai ganda. Konversi gen melibatkan transfer searah informasi urutan genetik dari urutan 'donor' ke kromosom 'akseptor' yang sangat homolog. Konversi gen biasanya terjadi dengan Synthesis Dependent Strand Annealing (SDSA) [34] [35] [36] diilustrasikan pada Gambar terendah di bagian ini. Dalam model perbaikan DNA SDSA ini, untaian DNA bebas dari ujung pemutusan untai ganda menyerang kromosom homolog, memperluas dirinya dengan replikasi sepanjang urutan pada untai komplementer DNA dari kromosom 'donor'. Untai diperpanjang kemudian ditarik dari kromosom donor dan berpasangan dengan urutan komplementer pada kromosom penerima di daerah di ujung lain dari putusnya untai ganda (membutuhkan sekitar 25 sampai 50 pasangan basa homologi). [34] Hal ini memungkinkan penyelesaian penyembuhan untai ganda putus dengan replikasi, untuk melengkapi struktur dupleks pada kromosom penerima, dari informasi pada untai diperpanjang disalin dari kromosom donor. Panjang saluran konversi gen yang biasa pada mamalia adalah antara 200 hingga 1.000 pasangan basa. [37]

Selama meiosis, konversi gen paling sering dikaitkan dengan non-crossover daerah luar (misalnya jalur SDSA ditunjukkan pada Gambar). Lebih jarang, konversi gen selama meiosis dikaitkan dengan persilangan wilayah luar dan peristiwa ini biasanya dihasilkan oleh jalur DHJ. Konversi gen tanpa persilangan terjadi lebih sering daripada rekombinasi persilangan selama meiosis di banyak organisme, seringkali dengan rasio 2 banding 1. [38] Selama mitosis, konversi gen hampir merupakan mode eksklusif perbaikan untai ganda dengan rekombinasi homolog. [36]

Studi konversi gen telah berkontribusi pada pemahaman kita tentang fungsi adaptif rekombinasi meiosis. Karena konversi gen pada sebagian besar spesies yang dipelajari lebih sering dari tipe non-crossover, [38] penjelasan untuk fungsi adaptif rekombinasi meiosis yang berfokus secara eksklusif pada manfaat adaptif menghasilkan variasi genetik baru tampaknya tidak cukup untuk menjelaskan sebagian besar peristiwa rekombinasi selama meiosis. Namun, sebagian besar peristiwa rekombinasi meiosis dapat dijelaskan dengan usulan bahwa mereka adalah adaptasi untuk perbaikan kerusakan pada DNA yang akan diteruskan ke gamet. [39] [40]

Rekombinasi genetik dikatalisis oleh enzim yang disebut rekombinasi. RecA, rekombinase utama yang ditemukan di Escherichia coli, bertanggung jawab untuk perbaikan DNA double strand break (DSBs). Dalam ragi dan organisme eukariotik lainnya ada dua rekombinasi yang diperlukan untuk memperbaiki DSB. Protein RAD51 digunakan dalam rekombinasi mitosis dan meiosis, sedangkan protein DMC1 khusus untuk rekombinasi meiosis.

Rekombinasi nonhomolog Perbaikan rekombinasi jarang dapat terjadi antara sekuens DNA yang tidak mengandung atau sedikit homologi sekuens. Ini disebut sebagai rekombinasi nonhomolog.


Pembicaraan:Rekombinasi genetik

Lihat Rekombinasi ratchet Muller mengurangi sejauh mana gen dalam kromosom terkait. Ini memungkinkan gen "baik" untuk bertahan hidup dan memastikan gen buruk tidak menumpuk di dalam genom. —Komentar yang belum ditandatangani sebelumnya ditambahkan oleh 129.97.248.107 (pembicaraan) 08:04, 19 Maret 2007 (UTC).

Tampaknya tidak tepat untuk mendefinisikan rekombinasi sebagai gen yang memisahkan (ini agaknya terjadi pada transposisi/translokasi). Sebaliknya alel dipisahkan. Sboehringer

Apakah artikel ini, mungkin, perlu digabungkan (atau digabung dan dipisah kembali menurut garis yang lebih baik) dengan persilangan kromosom?--ES2 18:31, 24 Jul 2004 (UTC)

Artikel ini berbeda sampai dibantai pada 23 Juli 2004. Pengeditan itu menghilangkan definisi umum rekombinasi genetik dan menguranginya menjadi tidak lebih dari persilangan kromosom--yang dibahas dalam artikel aslinya. Jika saya tidak terlalu sibuk untuk menindaklanjuti ini sekarang, saya mungkin akan kembali ke 23 Juli. AdamRetchless 04:23, 20 Jan 2005 (UTC) Saya tidak berpikir bahwa memperluas sebuah rintisan sama persis dengan memotong artikel. Syukurlah artikelnya menjadi lebih baik sejak ekspansi itu. --ES2 05:01, 26 April 2006 (UTC)

Saya juga berpikir kedua artikel ini dapat digabungkan - kecuali seseorang dapat membuat kasus bahwa crossover dan rekombinasi merujuk pada proses yang berbeda secara fundamental. Dr d12 20:55, 9 Desember 2006 (UTC)

Saya memiliki masalah nyata dengan penggunaan rekombinasi intra-vs antar-kromosom di sini. Ben Carritt 17:48, 23 Desember 2005 (UTC)

Cre adalah jenis Rekombinase (baca Csiklis Ulangcombinase) yang telah ditemukan di Bakteriofag P1. Cre mengkatalisis reaksi antara dua situs 'Lox P' (baca Loci X di atas P1), yang merupakan urutan 34 bp, menyebabkan penyambungan gen yang diapit oleh dua situs Lox P ini, hanya menyisakan situs Lox. Sistem ini disebut sistem Cre-Lox dan telah digunakan dalam mempelajari Mutasi, variasi alelik secara efektif dan saat ini digunakan oleh industri Bioteknologi dalam memproduksi spesies tikus dan tanaman trasgenik untuk memperoleh produk biologis yang bermanfaat. Teks tebal

Apakah rekombinasi menciptakan alel baru, atau apakah alel saat ini tetap utuh? 5 April 2006

Rekombinasi tidak menghormati batas kerangka bacaan, dan karena itu dapat menghasilkan alel baru. Satu artikel penelitian yang menjelaskan hal ini mengatakan: Pola polimorfisme asimetris dan tidak adanya variasi dinukleotida sederhana dalam urutan 23 kb kompatibel dengan rekombinasi atau pertukaran kromatid saudara perempuan, tetapi bukan selip polimerase. Dengan inferensi, rekombinasi harus mendasari polimorfisme pada (GT)n/(AC)n karena mereka adalah subset dari (RY)n dan biasanya muncul dalam konteks yang lebih panjang (RY)n. Yang berarti bahwa pernyataan pengantar dalam artikel utama di sini: Oleh karena itu, rekombinasi hanya mengacak variasi genetik yang sudah ada dan tidak menciptakan variasi baru pada lokus yang terlibat. sepenuhnya tidak benar. Rekombinasi cukup untuk menghasilkan alel baru. Itu tidak perlu menghasilkan alel baru, itulah sebabnya kesalahpahaman seperti pernyataan yang dikutip dari artikel tersebut dapat menyebar luas sebagai meme. Adakah yang bisa memperbaiki artikel utama? --Wesley R. Elsberry 22:05, 3 Januari 2007 (UTC) Menyarankan penyusunan ulang kalimat yang buruk. Apakah: Rekombinasi karena itu hanya mengacak variasi genetik yang sudah ada dan tidak menciptakan variasi baru pada lokus yang terlibat. harus menjadi. Karena daerah pengkode relatif jarang, dalam banyak kasus rekombinasi memutuskan dan menggabungkan kembali materi genetik di luar daerah tersebut, dengan efek "mengocok" lokus yang sudah ada. Tetapi karena rekombinasi tidak menghormati batas kerangka pembacaan, dari waktu ke waktu akan menyatukan bagian-bagian dari alel yang berbeda, menghasilkan produksi alel baru. Bagaimana suara itu? --Wesley R. Elsberry 22:20, 3 Januari 2007 (UTC)

Saya sangat tidak setuju dengan Dr. Elsberry. Kalimat itu harus tetap tidak berubah. Artikel ini didasarkan pada salah satu buku teks biologi sel terkemuka di dunia, yang ditulis bersama oleh otoritas yang tidak kurang dari mendiang presiden National Academy of Sciences, Bruce Alberts. Perhatikan bahwa artikel penelitian yang dikutip oleh Dr. Elsberry tidak mengatakan "rekombinasi cukup untuk menghasilkan alel baru." Itu hanya mengatakan "Dengan inferensi, rekombinasi harus mendasari polimorfisme." Perhatikan penggunaan kata-kata "dengan inferensi" dan "harus." Ini bukan kata-kata yang menunjukkan kepastian eksperimental. Saya akan menantang Dr. Elsberry untuk menghasilkan bukti eksperimental yang mendukung gagasannya bahwa "rekombinasi dapat menghasilkan alel baru." Sepengetahuan saya, belum ada eksperimen yang mengkonfirmasi hal ini. Sebaliknya, semua eksperimen hingga saat ini telah mengkonfirmasi kalimat itu sebagaimana adanya. Oleh karena itu, untuk menerapkan perubahan yang diusulkan Dr. Elsberry akan menyesatkan pembaca. Sekarang mungkin dapat diterima untuk mengatakan sesuatu seperti . Eksperimen hingga saat ini menunjukkan bahwa rekombinasi hanya mengacak variasi genetik yang sudah ada dan tidak menciptakan variasi baru pada lokus yang terlibat. Beberapa ahli biologi evolusi telah mengusulkan bahwa rekombinasi dapat menghasilkan alel baru dengan mencatat bahwa rekombinasi tidak menghormati batas kerangka bacaan. Namun, gagasan produksi alel baru dengan rekombinasi belum dikonfirmasi secara eksperimental. Pembaca harus menyadari bahwa perubahan yang diusulkan oleh Dr. Elsberry ini dipicu oleh diskusi di Forum "Setelah Bar Ditutup" di Panda's Thumb. Tampaknya ahli biologi evolusi seperti Dr. Elsberry tertarik untuk mengusulkan mekanisme baru untuk generasi alel baru dalam menghadapi akumulasi bukti bahwa RM + NS (Mutasi Acak + Seleksi Alam) tidak cukup untuk menjelaskan semua inovasi biologis yang terlihat di alam. . Salah satu peserta diskusi--seorang profesor mikrobiologi--bahkan mengusulkan bahwa rekombinasi adalah "semacam" mutasi. Tentu saja, ini akan menjadi penyimpangan yang signifikan dari semua pemahaman sebelumnya tentang kata "mutasi." Untuk membuat perubahan yang diusulkan oleh Dr. Elsberry akan menyesatkan pembaca dan menurut saya akan mendiskreditkan nama baik Wikipedia. --David W. Hawkins 12:15, 4 Januari 2007 (UTC)


Alasan yang paling mungkin mengapa Mr. Hawkins tidak menyadari penelitian yang menunjukkan bahwa rekombinasi dapat menghasilkan alel baru adalah karena dia tidak meluangkan waktu untuk meneliti subjek tersebut. Rekombinasi alelik terwakili dengan baik dalam literatur ilmiah. Misalnya dari PNAS | 10 Desember 2002 | jilid 99 | tidak. 25 | 16348-16353 kami memiliki:

"Rekombinasi meiosis pada nyamuk anopheles adalah mekanisme utama untuk variasi alelik PfMsp-1 (8) sehingga, rekombinasi intragenik antara alel yang berbeda menghasilkan alel baru pada keturunannya (10). Tempat rekombinasi terbatas pada daerah 5' dan 3'. dari gen."

Penulisan ulang Dr. Elsberry ringkas, akurat, dan mudah dipahami, dan karenanya harus diadopsi. Referensi dari kutipan tersebut adalah (8) Tanabe, K., Mackay, M., Goman, M. & Scaife, J. (1987) J. Mol. Biol. 195, 273-287 dan (10) Kerr, P. J., Ranford-Cartwright, L. C. & amp Walliker, D. (1994) Mol. Biokimia. parasit. 66, 241-248. David J. Phippard 17:14, 4 Januari 2007 (UTC)


Terlepas dari komentar Dr. Phippard, kalimat itu, sebagaimana adanya.

Oleh karena itu rekombinasi hanya mengacak variasi genetik yang sudah ada dan tidak menciptakan variasi baru pada lokus yang terlibat.

merupakan pernyataan yang benar. Dr Elsberry salah ketika dia menyatakan bahwa itu sama sekali tidak benar. Perhatikan kutipan berikut dari .

annu. Pdt. 2002. 36:75–97 doi: 10.1146/annurev.genet.36.040202.111115 Hak Cipta c° 2002 oleh Annual Review. All rights reserved RECOMBINATION IN EVOLUTIONARY GENOMICS David Posada1,2, Keith A. Crandall3,4, dan Edward C. Holmes5 1Variagenics Inc. Cambridge, Massachusetts 02139, 2Center for Cancer Research,Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, 3Department of Integrative Biologi, 4Departemen Mikrobiologi dan Biologi Molekuler, Universitas Brigham Young, Provo, Utah 84602, dan 5Departemen Zoologi, Universitas Oxford,Oxford OX1 3PS, Inggris Raya

Rekombinasi dapat memainkan peran dominan dalam generasi varian genetik baru melalui penataan ulang variasi genetik yang ada yang dihasilkan melalui mutasi." (hal.81)

Jadi sementara alel baru dapat muncul melalui rekombinasi, alel baru ini hanyalah penataan ulang materi genetik yang ada, yang diyakini oleh penulis di atas, pada awalnya diciptakan melalui mutasi.

"Meskipun keduanya [rekombinasi homolog dan non-homolog] sesuai dengan definisi rekombinasi yang luas—[yaitu] peristiwa evolusi yang memiliki konsekuensi pertukaran horizontal materi genetik." (hal.76)

"Pertukaran materi genetik secara horizontal" bukanlah ungkapan yang memberi kesan bahwa sesuatu yang benar-benar baru sedang diciptakan.

Kata-kata yang diusulkan Dr. Elsberry.

Karena daerah pengkode relatif jarang, dalam banyak kasus rekombinasi memutuskan dan menggabungkan kembali materi genetik di luar daerah tersebut, dengan efek "mengocok" lokus yang sudah ada. Tetapi karena rekombinasi tidak menghormati batas kerangka bacaan, dari waktu ke waktu akan menyatukan bagian-bagian dari alel yang berbeda, menghasilkan produksi alel baru.

akan membuat pembaca percaya bahwa informasi genetik baru sedang dibuat, padahal kenyataannya, blok informasi yang sudah ada sebelumnya sedang diacak-acak dengan cara yang belum sepenuhnya dipahami.

Saya akan tertarik untuk melihat apa yang dikatakan oleh buku teks terbaru Albert (versi 2002) tentang ini, karena artikel ini didasarkan pada versi sebelumnya dari buku teksnya. Saya akan mengomentari itu ketika saya bisa mendapatkan salinannya. --David W. Hawkins 11:05, 4 Januari 2007 (UTC)

Bisakah saya katakan, rekombinasi dapat memberikan mutasi dengan secara tidak sengaja menduplikasi alel (peristiwa duplikasi) selama rekombinasi homolog.Jika Anda menginginkan sumber, cari 'rekombinasi homolog' dan 'duplikasi gen' di wikipedia dan ambil sumbernya dari sana. Diketahui bahwa kerucut ketiga yang berkontribusi pada penglihatan warna manusia berasal dari peristiwa duplikasi. Jadi, meskipun rekombinasi tidak dimaksudkan untuk menghasilkan mutasi, hal itu kadang-kadang terjadi. 129.67.38.36 (pembicaraan) 02:38, 8 Februari 2011 (UTC)

". di persimpangan Santino pertama."

Apa itu? SamEV 10:42, 5 September 2006 (UTC)

Misteri terpecahkan. Itu vandalisme, yang baru saja saya hapus. SamEV 08:09, 26 Februari 2007 (UTC)

Definisi tersebut berbicara tentang dua orang tua, dan kemudian tentang "organisme yang bereproduksi secara aseksual" dalam biologi evolusioner. Apakah saya melewatkan sesuatu? OK, dikatakan bahwa definisi yang diberikan awalnya tidak umum digunakan dalam bidang tertentu (seperti biologi evolusioner), tetapi tidak menjelaskan definisi apa adalah digunakan dalam bidang-bidang tersebut. -194.145.161.227 17:34, 29 Desember 2006 (UTC)

David Hawkins memasukkan yang berikut ini ke dalam artikel utama:

Perlu dicatat bahwa sementara alel baru diproduksi dengan cara ini, tidak ada informasi baru yang dibuat oleh proses ini. Rekombinasi hanya mengatur ulang informasi genetik yang ada.

Ini adalah poin pembicaraan antievolusi. Itu datang tanpa pembuktian apa pun, dan sangat bergantung pada meninggalkan definisi "informasi" yang koheren dari diskusi. Meskipun ini mungkin tidak memenuhi kriteria Wikipedia:Vandalisme, ini cukup mendekati itu. Saya sarankan kembali ke versi sebelumnya. --Wesley R. Elsberry 17:56, 5 Januari 2007 (UTC)

Saya akan setuju dengan pembenaran Anda untuk penghapusan. apa itu alel novel jika tidak baru? Rekombinasi mengatur ulang informasi genetik yang ada untuk menghasilkan kombinasi baru. Definisi "informasi" perlu dijelaskan untuk mengembalikan pernyataan ini ke status NPOV. -- Serephine bicara - 07:28, 9 Januari 2007 (UTC)

Dr Elsberry tidak boleh menyindir pengguna adalah perusak di halaman diskusi artikel. Ia juga perlu membaca kebijakan tentang Vandalisme dan Penyelesaian Sengketa. Saya mengikuti kebijakan dengan menambahkan artikel dengan informasi yang didukung dengan baik (Lihat kebijakan di bawah).

Saat seseorang melakukan pengeditan yang Anda anggap bias atau tidak akurat, perbaiki pengeditan, daripada mengembalikannya. http://en.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Resolve_disputes

Artikel ini sekarang dalam sengketa dan kebijakan IAW, saya telah memasukkan esai sengketa yang terperinci namun sopan di Halaman Bicara Dr. Elsberry dan akan berdiskusi dengannya di sana sampai masalah ini diselesaikan. David W. Hawkins 02:44, 9 Januari 2007 (UTC)

Jika itu "sopan", saya akan menerima apa yang dikatakan Hawkins ketika dia menjadi jahat. Karena saya tidak pernah menyunting artikel tersebut, saya hampir tidak bersalah karena mengembalikan suntingan Hawkins. Apa yang saya katakan adalah, "Meskipun ini mungkin tidak memenuhi kriteria Wikipedia:Vandalisme, itu hampir mendekati itu." Dan itu benar. Tidak dapat menghasilkan kasus yang meyakinkan untuk poin aslinya, Hawkins memasukkan pernyataan yang tidak didukung yang tidak ada hubungannya dengan topik apa pun yang ada dalam artikel tersebut, yang merupakan hal biasa dalam literatur antievolusi. Ketika itu dihapus dengan benar oleh JoshuaZ sebagai penyisipan sudut pandang kreasionis, Hawkins membuat tuduhan palsu tentang tindakan saya. Sejauh mengikuti kebijakan Wikipedia di sini, saya telah mematuhi "Langkah 2" dari halaman "Menyelesaikan perselisihan" yang saya andalkan untuk meyakinkan editor lain tentang kebenaran dari apa yang saya katakan dan mengizinkan mereka untuk membuat, atau tidak membuat, perubahan yang saya sarankan. Hawkins-lah yang mengambil tindakan langsung untuk menyisipkan pernyataan POV tanpa pembuktian langsung di artikel utama. --Wesley R. Elsberry 05:25, 9 Januari 2007 (UTC)


Saya melihat bahwa Dr. Elsberry ingin mengalihkan tanggung jawab atas perubahan terbaru dengan menunjukkan pengguna yang benar-benar menerapkan perubahan. Bagus. Saya akan menarik kembali tuduhan saya. Namun, Dr. Elsberry-lah yang menjadi kekuatan pendorong di balik penerapan perubahan ini. Saya akan meminta Dr. Elsberry untuk juga menarik kembali pernyataannya bahwa saya mendekati vandalisme berdasarkan definisi berikut.

Vandalisme adalah setiap penambahan, penghapusan, atau perubahan konten yang dilakukan dalam upaya yang disengaja untuk membahayakan integritas Wikipedia. Jenis vandalisme yang paling umum adalah penggantian teks yang ada dengan kata-kata kotor, pengosongan halaman, atau penyisipan lelucon buruk atau omong kosong lainnya. Untungnya, vandalisme semacam ini biasanya mudah dikenali. Segala upaya dengan itikad baik untuk memperbaiki ensiklopedia, bahkan jika salah arah atau dianggap salah, bukanlah vandalisme. Pengeditan dengan niat buruk yang tidak membuat sifat itikad buruknya secara eksplisit tidak dapat disangkal tidak dianggap vandalisme di Wikipedia. Misalnya, menambahkan pendapat pribadi sekali bukanlah vandalisme — hanya saja tidak membantu, dan harus dihapus atau disajikan kembali.

Ini tampaknya menjadi komentar yang kontroversial terutama ketika diarahkan pada pengguna baru. Saya berusaha dengan niat baik untuk meningkatkan ensiklopedia, dan saya tidak berusaha memasukkan POV saya. Mulai saat ini, saya yakin kebijakan akan menentukan bahwa kami memindahkan diskusi lebih lanjut tentang pelanggaran aturan ke salah satu Halaman Bicara pengguna kami.

Adapun artikel ini, saya perhatikan bahwa pengguna "Serephine" menyatakan bahwa definisi "informasi" perlu dijelaskan untuk mengembalikan pernyataan saya ke status NPOV. Saya menyampaikan definisi Informasi Biologis berikut dari Crick yang ditunjukkan oleh Meyer.

”Informasi yang saya maksud adalah spesifikasi urutan asam amino dalam protein . . . Informasi berarti di sini penentuan urutan yang tepat, baik dari basa dalam asam nukleat atau pada residu asam amino dalam protein” Crick, F. Tentang Sintesis Protein. Simposium untuk Masyarakat Biologi Eksperimental 12:138-63, khususnya. 144, 153, 1958. http://www.discovery.org/articleFiles/PDFs/DNAPerspectives.pdf

Dengan demikian, ahli biologi molekuler yang dimulai dengan Crick menyamakan informasi tidak hanya dengan kompleksitas tetapi juga dengan "kekhususan", di mana "kekhususan" atau "ditentukan" berarti "diperlukan untuk berfungsi" (Crick 1958: 144, 153 Sarkar, 1996: 191).3 Ahli biologi molekuler seperti Monod dan Crick memahami informasi biologis - informasi yang disimpan dalam DNA dan protein - sebagai sesuatu yang lebih dari sekadar kompleksitas (atau ketidakmungkinan). Gagasan mereka tentang informasi terkait baik kemungkinan biokimia dan kompleksitas kombinatorial dengan sekuens DNA (memungkinkan daya dukung DNA untuk dihitung), tetapi juga menegaskan bahwa sekuens nukleotida dan asam amino dalam makromolekul yang berfungsi memiliki tingkat spesifisitas yang tinggi relatif terhadap pemeliharaan sel. fungsi. http://www.discovery.org/scripts/viewDB/index.php?command=view&id=2177

Terlepas dari pernyataan Dr. Elsberry yang salah bahwa .

Yang berarti bahwa pernyataan pengantar dalam artikel utama di sini: Oleh karena itu, rekombinasi hanya mengacak variasi genetik yang sudah ada dan tidak menciptakan variasi baru pada lokus yang terlibat. sepenuhnya tidak benar.

. Saya setuju dengan penambahannya, bukan karena referensi yang dia kutip, tetapi karena kutipan David Phippard.

Namun, kalimat tambahan saya.

Perlu dicatat bahwa sementara alel baru diproduksi dengan cara ini, tidak ada informasi baru yang dibuat oleh proses ini. Rekombinasi hanya mengatur ulang informasi genetik yang ada.

. benar dan membantu dalam memahami apa yang sebenarnya terjadi. Hal ini didukung dengan baik oleh artikel Posada, oleh pernyataan dari Crick, dan oleh pernyataan lebih lanjut dengan referensi ke literatur oleh Meyer. Saya akan menunggu untuk mendengar lebih banyak diskusi sebelum mengedit lebih lanjut. David W. Hawkins Afdave 12:42, 9 Januari 2007 (UTC)

Hawkins menulis: Saya melihat bahwa Dr. Elsberry ingin mengalihkan tanggung jawab Kurangnya kesopanan dicatat dalam pengumuman tuduhan palsu baru. Saya berusaha dengan niat baik untuk meningkatkan ensiklopedia, dan saya tidak berusaha memasukkan POV saya. Itu karena aku menilai Hawkins sebagai sungguh-sungguh sesat bahwa saya awalnya mengatakan bahwa tindakannya mungkin tidak memenuhi kriteria Wikipedia:Vandalisme. Namun, penyisipan yang dilakukan oleh Hawkins telah melakukan mengurangi integritas Wikipedia, dan itu cukup mudah dikenali sebagai penyisipan POV karena itu hanya argumen antievolusi yang umum. Mulai saat ini, saya yakin kebijakan akan menentukan bahwa kami memindahkan diskusi lebih lanjut tentang pelanggaran aturan ke salah satu Halaman Bicara pengguna kami. Hawkins akan salah lagi. Baca kebijakan: "Hubungi pihak lain di halaman pembicaraan pengguna itu, atau gunakan halaman pembicaraan yang terkait dengan artikel yang dimaksud." Halaman ini sangat tepat untuk menangani pertukaran atas apa yang seharusnya -- dan tidak boleh -- dalam artikel utama. Stephen C. Meyer adalah Direktur Pusat Sains dan Budaya Discovery Institute, seorang filsuf sains tanpa pengalaman atau praktik dalam teori informasi. Apa yang dia tawarkan dari Crick bahkan tidak mendukung klaim Meyer bahwa ahli biologi memasukkan komponen fungsional ke dalam ide mereka tentang informasi dan biologi molekuler yang dibaca sebagai panggilan untuk menentukan urutan basa atau asam amino dan tidak membuat asumsi tentang komposisi mereka dalam ketidaktahuan, karena dokumen Meyer sudah biasa tidak lama sebelum artikel Crick ditulis. Crick tidak menawarkan definisi formal informasi, melainkan mengidentifikasi contoh informasi. Artikel dari Meyer yang dikutip Hawkins ditolak oleh penerbit. Saya menyarankan agar itu dianggap tidak pantas sebagai sumber informasi yang dapat diverifikasi sesuai dengan pedoman Wikipedia. Lucu, bahwa saya harus salah dalam menyatakan bahwa sebuah pernyataan salah ketika bahkan Hawkins menetapkan bahwa teks yang bertentangan itu benar. Referensi yang menunjukkan bahwa rekombinasi memang menyebabkan pembentukan alel baru mengalahkan referensi yang belum mengetahui penelitian itu. Aspek sains ini akan terus menimbulkan masalah bagi Hawkins sampai Hawkins mengetahui bahwa ia tidak dapat mengesampingkan bukti dengan mengutip orang-orang yang belum membahas bukti tersebut. --Wesley R. Elsberry 14:56, 9 Januari 2007 (UTC) Hawkins menulis: Namun, Dr. Elsberry-lah yang menjadi kekuatan pendorong di balik penerapan perubahan ini. Ya, siapa pun yang menunjukkan kesalahan dalam artikel Wikipedia adalah kekuatan pendorong di balik perubahannya ke status yang lebih akurat. Apakah ada masalah dalam hal itu? --Wesley R. Elsberry 15:00, 9 Januari 2007 (UTC)

1) Pernyataan Crick adalah definisi formal yang sangat baik dari "informasi biologis", yang sedang dibahas di sini dan dia membuat dirinya cukup jelas. Namun, saya tidak mahatahu dan saya bersedia untuk meneliti sumber lain yang dikutip Meyer dan lainnya untuk memastikan kami mencapai akurasi.

2) Dr. Elsberry tampaknya menggunakan fakta a nanti redaksi tidak menyukai Dr. Meyer karena mereka anti ID, entah bagaimana mengurangi nilai pernyataan Crick.

3) Dr. Elsberry berbicara tentang kurangnya pengalaman atau praktik Dr. Meyer dalam teori informasi, namun sejarah penuh dengan contoh ilmuwan dan filsuf yang berhasil melintasi batas dalam berbagai tingkat. Lebih jauh, bukankah Crick adalah otoritas?

Referensi yang menunjukkan bahwa rekombinasi memang menyebabkan pembentukan alel baru mengalahkan referensi yang belum mengetahui penelitian itu. Aspek sains ini akan terus menimbulkan masalah bagi Hawkins sampai Hawkins mengetahui bahwa ia tidak dapat mengesampingkan bukti dengan mengutip orang-orang yang belum membahas bukti tersebut.

Mengapa Dr. Elsberry membayangkan bahwa Posada et. Al. tidak menyadari penelitian yang disebutkan? Baik artikel Posada maupun artikel PNAS yang diakui mendukung bahasa tambahan Dr. Elsberry keduanya adalah artikel tahun 2002. (perhatikan bahwa kutipan asli Dr. Elsberry tidak bukan dukungan mengubah artikel)

5) Perhatikan bahwa Dr. Elsberry masih tidak mengerti bagaimana pernyataan awalnya salah. Dia menulis .

Lucu, bahwa saya harus salah dalam menyatakan bahwa sebuah pernyataan salah ketika bahkan Hawkins menetapkan bahwa teks yang bertentangan itu benar.

Ya. Anda mengatakan bahwa kalimat aslinya "benar-benar salah." Tapi ini tidak benar. Itu cukup benar seperti yang ditunjukkan artikel Posada dengan jelas. Seandainya Anda mengatakan bahwa itu "tidak lengkap" atau "dapat diperluas untuk mencakup penelitian terbaru", Anda akan benar. Tapi pernyataan yang kamu buat itu salah.

6) Tapi itu tidak masalah WRT kalimat yang ditambahkan. Saya telah menerima kalimat tambahan Anda dan saya hanya menegaskan bahwa kalimat saya (atau sesuatu yang sangat mirip) juga harus ditambahkan

7) Saya akan menjawab pertanyaan terakhir Anda (atau pertanyaan lebih lanjut yang berkaitan dengan aturan dan etiket) di halaman Bicara Anda karena tampaknya lebih sesuai dengan aturan Wikipedia yang tertulis .

Jangan pernah melanjutkan perselisihan di halaman artikel itu sendiri.

Dari pembacaan aturan yang komprehensif, tampak bahwa pro dan kontra yang terkait dengan artikel itu sendiri termasuk di sini, tetapi argumen tentang etiket dan aturan harus tetap ada di halaman Pembicaraan Pengguna. David W. Hawkins Afdave 17:36, 9 Januari 2007 (UTC)

Meyer bukanlah sumber terpercaya untuk tujuan ini. Dia untuk alasan yang jelas sangat bias dan merupakan seorang filsuf dan teolog tanpa pelatihan dalam matematika atau biologi. Wikipedia tidak peduli bahwa "sejarah penuh dengan contoh ilmuwan dan filsuf yang berhasil melintasi batas dalam berbagai tingkat" - jika ahli biologi yang sebenarnya memahami gagasan tersebut maka Wikipedia dapat mengutipnya. Mengenai masalah Crick, ada berbagai definisi informasi dan bahkan tidak jelas bagi saya dari kutipan Crick bahwa dia tidak akan menganggap ini sebagai peningkatan informasi dan menyimpulkan bahwa itu tidak akan terjadi. penelitian asli. Sekarang, jika Anda bisa mendapatkan definisi informasi yang spesifik dan mendapatkan sumber tepercaya yang secara khusus mengatakan bahwa alel novel ini tidak menambahkan informasi, maka kami dapat mempertimbangkan untuk memasukkannya. JoshuaZ 00:01, 16 Januari 2007 (UTC) Tidak ada lagi yang perlu dikatakan, di atas merangkumnya dengan sempurna. Tolong, kepada pihak-pihak yang terlibat, jangan menyeret ini lebih jauh, menyedotnya dan melakukan yang terbaik untuk kepentingan Wikipedia. Ini semakin melelahkan dan picik. -- Serephine bicara - 00:14, 16 Januari 2007 (UTC)

Mengenai masalah Crick, ada berbagai definisi informasi dan bahkan tidak jelas bagi saya dari kutipan Crick bahwa dia tidak akan menganggap ini sebagai peningkatan informasi dan menyimpulkan bahwa itu tidak akan terjadi. penelitian asli. Sekarang, jika Anda bisa mendapatkan definisi informasi yang spesifik dan mendapatkan sumber tepercaya yang secara khusus mengatakan bahwa alel novel ini tidak menambahkan informasi, maka kami dapat mempertimbangkan untuk memasukkannya.

Anda mengatakan ada berbagai definisi informasi, namun Anda tidak memberikannya. Berbeda dengan ini, saya telah memberikan satu dari sumber yang cukup otoritatif. Dan saya juga telah menyediakan sumber terpercaya yang mengatakan bahwa alel novel ini hanya merombak variasi yang ada.

Rekombinasi dapat memainkan peran dominan dalam generasi varian genetik baru melalui penataan ulang variasi genetik yang ada yang dihasilkan melalui mutasi." (hal.81) (Dari artikel Posada di atas)

Anda tampaknya berdalih atas pilihan kata yang tepat - "variasi" vs. "informasi". Sumber otoritatif apa yang dapat Anda berikan yang membantah pernyataan yang jelas dari artikel Posada di atas? Bagaimana "variasi" tidak setara dengan "informasi biologis" terutama mengingat kutipan Crick?

Tampaknya bagi saya Dr. Elsberry ingin Anda melarang kalimat tambahan saya karena POV Darwinisnya sendiri. Anda telah melabeli kalimat saya sebagai POV Kreasionis yang jelas-jelas bukan. Kami bahkan meminta editor lain menimbang dan berkata.

Definisi "informasi" perlu dijelaskan untuk mengembalikan pernyataan ini ke status NPOV.

yang saya segera lakukan dari sumber yang berwenang. Anda memiliki dua sumber otoritatif dari saya yang dengan jelas menetapkan validitas kalimat tambahan saya.

Dalam pengalaman saya, saya telah menemukan bahwa satu-satunya yang bingung tentang arti "informasi biologis" adalah mereka yang mencari mekanisme baru untuk Darwinian Evolution POV dalam menghadapi akumulasi bukti bahwa mekanisme yang diusulkan sebelumnya seperti Mutasi Acak + Seleksi Alam tidak memadai . Tampaknya hal ini mungkin terjadi pada Dr. Elsberry.

Pencarian cepat Google tentang "informasi biologis" menemukan artikel tahun 2005 ini.

Untuk menghasilkan definisi yang ringkas, pertama-tama kita harus mempertimbangkan apa yang ingin dicapai oleh sistem biologi, yaitu pemahaman informasi biologis, khususnya informasi yang dikodekan dalam urutan nukleotida linier genom. Seperti teks bahasa tertulis, urutan genom dapat direpresentasikan sebagai huruf (nukleotida) dan kata (gen). Namun, memahami informasi lingual dari teks-teks tersebut membutuhkan pengetahuan tidak hanya huruf dan kata, tetapi juga sintaksis, yaitu urutan dan hubungan antara kata-kata dalam frasa dan kalimat. Demikian pula, memahami informasi biologis genom membutuhkan pemahaman tidak hanya nukleotida dan susunannya ke dalam gen, tetapi juga sintaks informasi biologis. http://www.nature.com/msb/journal/v1/n1/full/msb4100009.html

Tampaknya banyak ahli biologi yang berpraktik memiliki pemahaman yang sangat jelas tentang arti "informasi biologis" dan gagasan bahwa pernyataan saya adalah "POV Pencipta" itu sendiri adalah "POV Darwinis". Anda telah menyatakan dengan tepat bahwa Wikipedia harus tidak memihak dan tidak mempromosikan POV. Tampaknya melarang kalimat saya akan menjadi contoh yang jelas untuk melakukan hal itu. David W. Hawkins Afdave 11:24, 19 Januari 2007 (UTC)

Dave berkata: Bagaimana "variasi" tidak setara dengan "informasi biologis" terutama mengingat kutipan Crick? Jika ya, maka Anda tenggelam, karena pernyataan Posada yang jelas menyatakan bahwa penataan ulang variasi genetik yang ada menciptakan varian baru yaitu lebih banyak variasi, dan peningkatan informasi. Tsumetai 17:25, 19 Januari 2007 (UTC)

Hmmm . menarik bagaimana Anda menambahkan "dan peningkatan informasi" pada pernyataan Posada. Bisakah Anda mengutip di mana dalam artikel Posada Anda menemukan frasa itu? Terima kasih. David W. Hawkins Afdave 10:55, 22 Januari 2007 (UTC)

Saya tidak pernah menyajikannya sebagai kutipan yang tepat. Apakah Anda serius akan berargumen bahwa "variasi" dan "informasi biologis" adalah setara, tetapi "lebih banyak variasi" dan "lebih banyak informasi biologis" tidak? Tsumetai 14:40, 31 Januari 2007 (UTC)

Saya berpendapat bahwa adalah menyesatkan untuk mengatakan bahwa "rekombinasi . dapat menghasilkan alel baru" tanpa menjelaskan lebih lanjut bahwa alel baru ini dibuat dari "variasi genetik yang ada" seperti yang dijelaskan dalam artikel Posada.

Rekombinasi dapat memainkan peran dominan dalam generasi varian genetik baru melalui penataan ulang variasi genetik yang ada yang dihasilkan melalui mutasi." (hal.81) "Meskipun keduanya [rekombinasi homolog dan non-homolog] sesuai dengan definisi rekombinasi yang luas—[ yaitu,] suatu peristiwa evolusioner yang sebagai konsekuensinya terjadi pertukaran materi genetik secara horizontal. " (hal.76) [Posada, Referensi diberikan di atas]

TKI, kita seharusnya tidak memberi kesan kepada pembaca bahwa ada informasi biologis baru (sebagaimana didefinisikan oleh Crick) yang diciptakan melalui proses ini. Anda bisa membungkam saya tentang masalah ini dengan menambahkan kata-kata berikut.

Tetapi karena rekombinasi tidak menghormati batas kerangka pembacaan, dari waktu ke waktu akan menyatukan bagian-bagian dari alel yang berbeda, menghasilkan produksi alel baru [kata-kata saat ini] melalui penataan ulang variasi genetik yang ada. [ditambahkan] [Langsung dari artikel Posada]

Dengan cara ini kita tidak masuk ke dalam perdebatan definisi "informasi biologis", namun kita tidak menyesatkan pembaca kami dengan menyiratkan bahwa informasi biologis baru sedang dibuat melalui proses ini.

Apakah itu kompromi yang adil? JoshuaZ, bisakah Anda menerapkan perubahan ini? Terima kasih. 71.1.124.104 11:34, 12 Februari 2007 (UTC)Afdave

Klarifikasi itu mungkin berlebihan, tetapi paragraf pembukanya agak kikuk dan sedikit "informasi yang meningkat" mungkin bisa membantu. Saya telah membuat perubahan. Dphippard 23:44, 13 Februari 2007 (UTC)

"Dengan cara ini kita tidak masuk ke dalam perdebatan definisi "informasi biologis", namun kita tidak menyesatkan pembaca kami dengan menyiratkan bahwa informasi biologis baru sedang dibuat melalui proses ini."

Akan menyesatkan bagi pembaca untuk berpura-pura bahwa a alel baru, bagaimanapun wujudnya, tidak lain adalah informasi biologis baru. Keberatan bahwa alel baru yang dibuat dengan menyusun ulang informasi genetik yang ada tidak dapat dianggap sebagai informasi biologis baru, sejajar dengan keberatan bahwa sebuah buku yang terdiri dari kata-kata yang ditemukan dalam kamus tidak dapat dianggap sebagai karya sastra baru. --Wesley R. Elsberry 10:37, 20 Februari 2007 (UTC)

Saya juga suka analogi. Tapi saya yakin analogi Dr. Elsberry salah. Analogi bukunya menyiratkan bahwa rekombinasi bertanggung jawab atas mula (inovasi) bentuk selain diversifikasi (variasi) bentuk. Muller dan Newman membahas ini secara menyeluruh.

Asal Usul Bentuk Organisme: Penyebab yang Terlupakan dalam Teori Evolusi Gerd B. Müller dan Stuart A. Newman http://mitpress.mit.edu/books/chapters/0262134195chap1.pdf (Dikutip dalam makalah "Smithsonian" Meyer yang ditemukan di sini http:/ /www.discovery.org/scripts/viewDB/index.php?command=view&id=2177) hlm. 1-2 Biologi evolusioner muncul dari keinginan kuno untuk memahami asal usul dan diversifikasi bentuk organisme. Selama 150 tahun terakhir, pertanyaan tentang bagaimana kedua aspek evolusi ini diwujudkan secara kausal telah menjadi bidang penyelidikan ilmiah, dan jawaban standar, yang dikemas dalam prinsip sentral Darwinisme, adalah dengan "variasi sifat" dan "seleksi alam". .” Versi modern dari prinsip ini menyatakan bahwa modifikasi dan pewarisan lanjutan dari seperangkat alat genetik dasar untuk pengaturan proses perkembangan, yang diarahkan oleh mekanisme yang bekerja pada tingkat populasi, telah menghasilkan kumpulan rencana tubuh organisme yang ditemukan di alam. Gagasan ini ditumpangkan pada genetika populasi yang canggih dan berbasis matematis, yang menjadi cara dominan biologi evolusioner pada paruh kedua abad kedua puluh. Akibatnya, banyak teori evolusi masa kini berkaitan dengan penjelasan formal tentang variasi dan diversifikasi kuantitatif. Cabang utama biologi evolusioner lainnya telah berkonsentrasi pada pola evolusi, faktor ekologi, dan, semakin, pada perubahan molekul terkait. Memang, perhatian terhadap "gen" telah menguasai semua aspek lainnya, dan biologi evolusioner saat ini telah menjadi hampir identik dengan genetika evolusioner. Perkembangan-perkembangan ini telah membuat bidang ini semakin menjauh dari tema awal kedua: asal mula bentuk dan struktur organisme. Pertanyaan tentang mengapa dan bagaimana bentuk-bentuk tertentu muncul dalam evolusi organisme tidak membahas apa yang dipertahankan (dan bervariasi secara kuantitatif) melainkan apa yang dihasilkan dalam pengertian kualitatif. Pertanyaan kausal mengenai mekanisme generatif spesifik yang mendasari asal usul dan inovasi karakter fenotipik mungkin paling baik diwujudkan dalam istilah originasi, yang akan digunakan dalam pengertian ini di seluruh volume ini. Bahwa pertanyaan kausal ini sebagian besar telah menghilang dari biologi evolusioner sebagian disembunyikan oleh semantik genetika modern, yang dimaksudkan untuk memberikan jawaban atas pertanyaan sebab-akibat, tetapi jawaban ini ternyata sebagian besar terbatas pada penyebab terdekat dari pembentukan bentuk lokal pada individu. perkembangan. Mekanisme molekuler yang menghasilkan bentuk biologis pada embrio modern, bagaimanapun, tidak boleh disamakan dengan penyebab yang menyebabkan munculnya bentuk-bentuk ini. Meskipun kekuatan yang mendorong evolusi morfologis tentu saja mencakup seleksi alam, penampilan elemen konstruksi fenotipik yang spesifik tidak boleh dianggap sebagai penyebab seleksi alam hanya dapat bekerja pada apa yang sudah ada. Darwin mengakui hal ini dalam edisi pertama The Origin of Species, di mana ia menyatakan bahwa karakter tertentu mungkin "berasal dari penyebab yang cukup sekunder, terlepas dari seleksi alam" (Darwin, 1859, 196), meskipun ia menganggap "sedikit penting" untuk efek seperti itu. Dalam versi modifikasi dari paragraf yang sama dalam edisi keenam (Darwin, 1872, 157), ia mengakui bahwa "kita mungkin dengan mudah keliru dalam mengaitkan pentingnya karakter, dan dalam percaya bahwa mereka telah dikembangkan melalui seleksi alam." Buku ini bertujuan untuk menguraikan perbedaan antara asal mula (inovasi) dan diversifikasi (variasi) bentuk dengan memusatkan perhatian pada pluralitas faktor-faktor penyebab yang bertanggung jawab atas aspek yang pertama, yang relatif diabaikan, asal mula bentuk organisme. Kegagalan untuk memasukkan aspek ini merupakan salah satu kesenjangan utama dalam teori evolusi kanonik, yang sangat berbeda dari topik yang terutama berkaitan dengan genetika populasi atau genetika perkembangan. Sebagai titik awal, kami akan menguraikan secara singkat pertanyaan-pertanyaan sentral yang muncul dalam konteks originasi.

Saya pikir analogi buku/kamus akan bagus jika kita membandingkan, misalnya, Iliad karya Homer dengan genom manusia dan Gone With the Wind dengan genom kuda, untuk memilih beberapa organisme yang lebih tinggi. Saya akan mengizinkan ahli genetika di sini untuk mengoreksi saya jika saya salah, tetapi pemahaman saya adalah bahwa rekombinasi genetik akan dianalogikan dengan menulis buku baru menggunakan hanya kata-kata yang ada di a tertentu buku, seperti salah satu contoh di atas, BUKAN seluruh kamus. Ya, batas kerangka bacaan tidak selalu dihormati, yang menyiratkan analogi pemilihan kata baru 'DI SINI' dari kata 'cerita NYATA' yang sudah ada sebelumnya, misalnya. Tapi ini adalah analogi yang sangat berbeda dari yang diberikan oleh Dr. Elsberry. Alam tidak memilih subset dari 'kata' dalam 'kamus' untuk menciptakan inovasi biologis, seperti yang tersirat dalam analogi Dr. Elsberry. Alam memilih SEMUA 'kata' dan 'huruf' genom yang ada, menggabungkannya kembali di bawah kendali seluler yang ketat dan menghasilkan organisme baru yang menunjukkan perbedaan yang relatif kecil dari organisme yang ada sebelumnya. Tidak ada yang menyerupai penciptaan inovasi biologis yang pernah ditunjukkan oleh rekombinasi. David W. Hawkins Afdave 15:57, 13 Maret 2007 (UTC)

Muller dan Newman tidak membahas peran rekombinasi sebagai sumber alel baru. "Rekombinasi" bahkan tidak muncul di PDF yang ditautkan. Muller dan Newman berpendapat komponen dan proses non-genetik sebagai tempat paling inovasi evolusioner yang tidak mereka perdebatkan eksklusif kemampuan generatif yang disebabkan oleh komponen dan proses tersebut. Teks terkait sangat banyak tingkat tinggi dan referensi mereka untuk penelitian yang sebenarnya sedikit jumlahnya. Artikel terkait sama sekali tidak mengesampingkan penelitian yang dikutip oleh Phippard, yang dimiliki Hawkins sudah ditetapkan memang membangun kemampuan rekombinasi untuk menghasilkan alel baru. Alel baru adalah informasi biologis baru, bertentangan dengan Hawkins ide yg menggoda dan judul subbab ini. Tentu saja fakta kutipan Muller dan Newman oleh Meyer tidak menambah diskusi. Saya juga tidak menawarkan skenario sastra sebagai analogi untuk genetika. Harap baca lebih teliti di masa depan. --13:35, 15 Maret 2007 (UTC)

Hmmm . Saya memang membaca Anda dengan sangat hati-hati (Dr. Elsberry saya berasumsi?) dan tampaknya Anda memang menawarkan skenario sastra sebagai analogi untuk genetika. Kau menulis .

Keberatan bahwa alel baru yang dibuat dengan mengatur ulang informasi genetik yang ada tidak dapat dianggap sebagai informasi biologis baru sejajar dengan keberatan bahwa buku yang terdiri dari kata-kata yang ditemukan dalam kamus tidak dapat dianggap sebagai karya sastra baru. --Wesley R. Elsberry

Oleh karena itu, tampaknya analisis saya tentang analogi Anda akurat. Afdave 14:57, 26 April 2007 (UTC)

Sebuah pertanyaan untuk kedua belah pihak yang bersengketa: bagaimana memberi nama contoh ini: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1180228/ ? Bisakah penciptaan gen fusi dalam proses rekombinasi dihitung sebagai penciptaan alel baru? Contoh di atas tampaknya mendukung posisi Dr. Elsberry. 80.240.162.190 (pembicaraan) 03:36, 16 Januari 2013 (UTC)

Jika ada yang memiliki argumen menentang ini, tolong katakan sesuatu. Faktanya, saya perhatikan sekarang bahwa argumen telah dibuat sebelumnya, tetapi tidak ada tag gabungan yang ditempatkan pada artikel. -Madeleine 01:20, 29 Maret 2007 (UTC)

  • Tambahkan ke setiap bagian untuk jenis rekombinasi lainnya dengan catatan "Artikel utama: Foo" yang sama di bagian atas. harus menunjuk di sini daripada ke persilangan kromosom, dan harus ada informasi tentang rekombinasi homolog vs nonhomolog di sini. Saya harus berpikir tentang bagaimana meringkas topik di halaman ini, tetapi pengalihan ke persilangan kromosom berkontribusi pada saran awal saya untuk bergabung.
  • Tingkat kategori "menyeberang" vs. "jenis rekombinasi lainnya" perlu dipertimbangkan kembali. Mungkin semua jenis rekombinasi harus kategori pada tingkat yang sama. Atau, ini bisa berupa rekombinasi "homolog" vs "nonhomolog", dengan jenis rekombinasi yang berbeda di dalam masing-masingnya, tetapi karena rekombinasi khusus situs menggunakan homologi "sebagian", ini mungkin hanya membingungkan pembaca.
  • Seperti yang disarankan Peta, informasi khusus untuk persilangan kromosom harus dipindahkan ke halaman persilangan sedemikian rupa sehingga persilangan kromosom tidak mendominasi isi informasi artikel ini.

Dalam biologi evolusioner, pengacakan gen ini dianggap memiliki banyak keuntungan, termasuk memungkinkan organisme yang bereproduksi secara seksual untuk menghindari ratchet Muller.

harus mengatakan aseksual bukannya seksual.

Saya pikir mungkin Anda salah membacanya, itu terlihat benar bagi saya. Madeleine Senin 13:35, 14 April 2008 (UTC)

Tambahan 'a' ini membuatku sangat kesulitan. Seharusnya sebenarnya 'secara seksual', menunjukkan bahwa organisme aseksual harus berurusan dengan Ratchet Muller. Jika Anda memikirkannya, rekombinasi antara dua kromosom dalam organisme aseksual hanya akan meneruskan alel yang bermutasi dari satu kromosom ke kromosom lainnya, itu tidak akan menanganinya. Kalau saja saya memikirkannya sebelum saya menghabiskan sekitar satu jam menjelajahi wikipedia dan internet mencoba menemukan apakah organisme aseksual mengalami rekombinasi. 129.67.38.36 (pembicaraan) 02:48, 8 Februari 2011 (UTC)

Mungkin kebingungan muncul karena rekombinasi terjadi baik dalam konteks non-seksual dan (sebagian besar) dalam sistem yang kawin. Mungkin rekombinasi di sini dimaksudkan untuk merujuk pada rekombinasi non-seksual, seperti misalnya pada bakteri. Yaitu. Meskipun organisme aseksual cenderung rentan terhadap mutasi yang berdampak negatif, beberapa jenis dapat lolos dengan penerapan jenis rekombinasi eksotis, misalnya konjugasi bakteri. --Ettrig (pembicaraan) 05:51, 8 Februari 2011 (UTC)

Definisi rekombinasi yang digunakan dalam artikel - pemutusan dan penggabungan kembali untaian DNA untuk membentuk molekul DNA baru - pasti salah. Bukankah rekombinasi termasuk, selain croosing over dan mekanisme lain yang dikutip dalam artikel, pasangan kromosom homolog (dan bermacam-macam independen)[1]? Menurut definisi dalam Pengantar Analisis Genetik Griffiths, bab 3, rekombinasi adalah produksi kombinasi baru alele (yang juga dibuat oleh pasangan homolog).

  • "Rekombinasi (Bridges & amp Morgan 1923) — setiap proses yang memunculkan sel atau individu (rekombinan) yang berasosiasi dengan cara baru dua atau lebih determinan herediter (gen) di mana orang tua mereka berbeda (⇒ rekombinasi genetik)."
  • "Rekombinasi genetik — dalam arti luas, setiap proses yang dengannya dua (atau lebih) "induk" (organisme, sel, atau molekul yang mengandung informasi genetik) dengan karakter genetik berbeda berpasangan, berinteraksi, dan menghasilkan keturunan (rekombinan individu, sel, atau molekul) sehingga gen di mana orang tua berbeda dikaitkan dalam kombinasi baru (misalnya, dari AB dan ab dihasilkan rekombinan Ab dan aB). Mekanisme molekuler gr belum dipahami. Produk gr (rekombinan) dapat dideteksi setelah meiosis (rekombinasi meiosis), setelah mitosis (dalam kasus rekombinasi mitosis) atau setelah proses setara yang terjadi pada bakteri dan selama perbanyakan virus. .
  • "Bermacam-macam — dalam meiosis, biasanya acak, dalam kasus tertentu, distribusi non-acak ("preferensi") ke kutub sel dari seluruh kromosom (selama Anafase I) yang terkandung dalam konfigurasi pasangan (pasangan kromosom ⇒) dan kromatid (selama anafase II) menghasilkan segregasi acak atau non-acak dan rekombinasi genetik gen. (Kemudian dua subbagian, satu di "Acak atau bermacam-macam independen" dan satu di "Bermacam-macam non-acak".

Saya suka bahwa artikel ini telah menarik lebih banyak perhatian selama beberapa bulan terakhir. Rekombinasi genetik adalah proses yang sangat penting dalam biologi dan layak mendapatkan artikel yang brilian. Di bawah ini adalah beberapa komentar dan saran.

Prospek saat ini sepertinya dapat ditingkatkan sehubungan dengan aksesibilitas dan gaya ringkasan. Saya agak bias, tetapi saya pikir versi petunjuk dari beberapa tahun yang lalu lebih baik di area ini. Apa pendapat orang lain tentang kembali ke versi yang lebih lama?

Juga, ketika saya melihat artikel ini dan rekombinasi Homolog, saya melihat tingkat redundansi yang tinggi. Misalnya, bandingkan diagram dalam Rekombinasi_Genetik#Rekombinasi_Meiosis dengan diagram kedua dalam Rekombinasi_Homolog#In_eukariota. Pembahasan artikel ini tentang produk crossover dan non-crossover dan hubungannya dengan jalur DHJ / DSBR dan SDSA juga tercakup dalam Homologous_recombination#Models. Genetik_rekombinasi#Rekombinasi_rekombinasi secara beragam tercakup dalam Homolog_rekombinasi#Effects_of_disfungsi, Homolog_rekombinasi#Terapi_kanker dan Homolog_rekombinasi#Dalam_virus.

Beberapa redundansi antara artikel ini dan artikel tentang rekombinasi homolog tidak selalu merupakan hal yang buruk. Apa yang menurut saya layak untuk dihindari adalah menggabungkan cara kita membahas dua subjek. Rekombinasi genetik adalah kelas luas dari proses biologis yang meliputi:

Membedakan istilah-istilah ini dapat membantu meningkatkan aksesibilitas artikel. Saya pikir artikel saat ini menyelam terlalu dalam tentang, misalnya, jalur rekombinasi DHJ dan SDSA dalam meiosis. Artikel rekombinasi homolog lebih cocok untuk tingkat detail itu. Meski begitu, tingkat detailnya mungkin berlebihan -- itulah kritik utama di Wikipedia:Featured_article_candidates/Homologous_recombination/archive1. Saya pikir akan lebih baik bagi artikel ini untuk meringkas artikel-artikel tersebut dalam beberapa paragraf masing-masing, dan membiarkan artikel-artikel tersebut membahas topik masing-masing secara lebih rinci.

Artikel ini harus jauh lebih tinggi dan lebih mudah diakses. Menurut pendapat saya, rekombinasi genetik harus ditujukan untuk siswa sekolah menengah yang belajar biologi dan mahasiswa tingkat bawah, rekombinasi homolog dan rekombinasi V(D)J harus ditujukan untuk mahasiswa sarjana jurusan ilmu biologi, dan artikel tentang jalur biokimia spesifik rekombinasi seperti Jalur RecF harus ditujukan untuk mahasiswa tingkat atas, mahasiswa pascasarjana, dan peneliti. Emw (bicara) 01:51, 25 Oktober 2013 (UTC)

Saya setuju bahwa rekombinasi genetik adalah proses yang sangat penting. Versi timah dari beberapa tahun yang lalu menyatakan "Rekombinasi genetik adalah proses di mana molekul asam nukleat (biasanya DNA tetapi bisa juga RNA) dipecah dan kemudian bergabung dengan molekul DNA yang berbeda. Rekombinasi dapat terjadi antara molekul yang serupa. DNA, seperti pada rekombinasi homolog, atau molekul DNA yang berbeda seperti pada penggabungan ujung non-homolog. Rekombinasi adalah metode umum perbaikan DNA pada bakteri dan eukariota. Pada eukariota, rekombinasi juga terjadi pada meiosis di mana memfasilitasi persilangan kromosom. proses crossover menyebabkan keturunan memiliki kombinasi gen yang berbeda dari orang tua mereka, dan kadang-kadang dapat menghasilkan alel chimeric baru.Pada organisme dengan sistem kekebalan adaptif, jenis rekombinasi genetik yang disebut rekombinasi V(D)J membantu sel-sel kekebalan dengan cepat melakukan diversifikasi dan beradaptasi dengan mengenali patogen baru Pengacakan gen yang dibawa oleh rekombinasi genetik dianggap memiliki banyak keuntungan, karena merupakan mesin utama g variasi genetik dan juga memungkinkan organisme yang bereproduksi secara aseksual untuk menghindari ratchet Muller, di mana genom populasi aseksual mengakumulasikan mutasi yang merusak dengan cara yang tidak dapat diubah." Namun petunjuk sebelumnya menunjukkan bahwa rekombinasi genetik hanya dihasilkan dari kerusakan dan pertukaran. Bukti selama dekade terakhir menunjukkan bahwa SDSA, yang tidak melibatkan kerusakan dan pertukaran, melainkan pertukaran informasi, adalah jenis rekombinasi yang lebih umum pada meiosis, dan SDSA bahkan lebih umum selama mitosis. Petunjuk sebelumnya juga menunjukkan bahwa penggabungan ujung non-homolog adalah rekombinasi antara molekul DNA yang berbeda. Sebenarnya, penggabungan ujung non-homolog adalah bentuk perbaikan yang tidak akurat yang mengarah pada mutasi, tetapi biasanya tidak dianggap sebagai bentuk rekombinasi genetik karena hanya menyambung kembali ujung yang rusak. Pembicara sebelumnya mengatakan, "Pengocokan gen yang dibawa oleh rekombinasi genetik dianggap memiliki banyak keuntungan, karena merupakan mesin utama variasi genetik." Namun, keuntungan spesifik yang diberikan oleh variasi genetik adalah bidang genetika yang sangat kontroversial. Rujukan ke "banyak keuntungan" adalah karakterisasi pemikiran saat ini yang terlalu antusias, karena sangat sedikit kesepakatan di antara otoritas di lapangan. Untuk alasan ini, antara lain, saya pikir memimpin saat ini lebih disukai. Saya setuju bahwa beberapa redundansi antara artikel ini dan artikel tentang rekombinasi homolog tidak selalu merupakan hal yang buruk.Untuk membuat artikel kurang berlebihan satu sama lain, akan sangat membantu untuk memperluas diskusi tentang rekombinasi V(D)J, penting dalam imunologi, dan memperluas diskusi tentang rekombinasi spesifik lokasi, penting dalam lisogeni bakteriofag, pergantian tipe perkawinan di ragi, rekayasa genetika dan variasi fase patogen sebagai metode untuk menghadapi lingkungan yang berubah-ubah dengan cepat tanpa memerlukan mutasi acak (digunakan oleh berbagai jenis bakteri, termasuk spesies Salmonella). Namun, ini terlalu banyak untuk saya lakukan saat ini. Saya pikir artikel ini perlu mencerminkan pengetahuan dan pemahaman terkini di bidang rekombinasi genetik. Oleh karena itu, saya yakin ini memerlukan detail yang diberikan untuk memungkinkan pemahaman tentang keadaan pengetahuan saat ini. Bernstein0275 (pembicaraan) 00:43, 30 Oktober 2013 (UTC)

Komentar di bawah ini awalnya ditinggalkan di Talk:Genetic recombination/Comments , dan diposting di sini untuk anak cucu. Setelah beberapa diskusi dalam beberapa tahun terakhir, subhalaman ini sekarang tidak digunakan lagi. Komentar mungkin tidak relevan atau ketinggalan zaman jika demikian, silakan hapus bagian ini.

dinilai teratas sebagai konten biologi sekolah menengah/SAT - tameeria 15:05, 17 Februari 2007 (UTC) Artikel ini membutuhkan definisi/pembedaan yang lebih jelas antara rekombinasi meiosis (persilangan kromosom) dan jenis rekombinasi genetik alami lainnya, mis. pada prokariota atau sel kekebalan, penentuan jenis perkawinan ragi, dll. - tameeria 18:14, 18 Februari 2007 (UTC)

Terakhir diedit pada 18:14, 18 Februari 2007 (UTC). Diganti pada 15:55, 29 April 2016 (UTC)

Sayangnya, artikel ini tidak dapat diakses oleh khalayak awam. Akan menjadi hal yang luar biasa jika seseorang yang memahami materi ini akan sepenuhnya menulis ulang artikel dengan cara yang dapat diakses. Strebe (pembicaraan) 16:58, 21 April 2018 (UTC)


Isi

Kerusakan DNA, karena faktor lingkungan dan proses metabolisme normal di dalam sel, terjadi pada kecepatan 10.000 hingga 1.000.000 lesi molekuler per sel per hari. [2] Sementara ini hanya merupakan 0,000165% dari sekitar 6 miliar basa genom manusia, lesi yang tidak diperbaiki pada gen kritis (seperti gen supresor tumor) dapat menghambat kemampuan sel untuk menjalankan fungsinya dan secara signifikan meningkatkan kemungkinan pembentukan tumor dan berkontribusi terhadap heterogenitas tumor.

Sebagian besar kerusakan DNA mempengaruhi struktur utama heliks ganda yaitu, basa itu sendiri dimodifikasi secara kimia. Modifikasi ini pada gilirannya dapat mengganggu struktur heliks reguler molekul dengan memperkenalkan ikatan kimia non-asli atau aduk besar yang tidak sesuai dengan heliks ganda standar. Tidak seperti protein dan RNA, DNA biasanya tidak memiliki struktur tersier dan oleh karena itu kerusakan atau gangguan tidak terjadi pada tingkat itu. DNA, bagaimanapun, supercoiled dan melilit protein "pengemasan" yang disebut histones (dalam eukariota), dan kedua superstruktur rentan terhadap efek kerusakan DNA.

Sumber Sunting

Kerusakan DNA dapat dibagi menjadi dua jenis utama:

    kerusakan seperti serangan spesies oksigen reaktif yang dihasilkan dari produk samping metabolisme normal (mutasi spontan), terutama proses deaminasi oksidatif
    1. juga termasuk kesalahan replikasi
    1. ultraviolet [UV 200–400 nm] radiasi dari matahari atau sumber cahaya buatan lainnya
    2. frekuensi radiasi lainnya, termasuk sinar-x dan sinar gamma atau gangguan termal
    3. racun tumbuhan tertentu
    4. bahan kimia mutagenik buatan manusia, terutama senyawa aromatik yang berperan sebagai agen interkalasi DNA[8]

    Replikasi DNA yang rusak sebelum pembelahan sel dapat menyebabkan penggabungan basa yang salah berlawanan dengan basa yang rusak. Sel anak yang mewarisi basa yang salah ini membawa mutasi dari mana urutan DNA asli tidak dapat dipulihkan (kecuali dalam kasus mutasi belakang yang jarang, misalnya, melalui konversi gen).

    Jenis Sunting

    Ada beberapa jenis kerusakan DNA akibat proses seluler endogen:

    1. oksidasi basis [mis. 8-oxo-7,8-dihydroguanine (8-oxoG)] dan generasi interupsi untai DNA dari spesies oksigen reaktif,
    2. alkilasi basa (biasanya metilasi), seperti pembentukan 7-metilguanosin, 1-metiladenin, 6-O-Metilguanin
    3. hidrolisis basa, seperti deaminasi, depurinasi, dan depirimidasi. (misalnya, adisi benzo[a]pyrene diol epoxide-dG, adisi aristolactam I-dA)
    4. ketidakcocokan basa, karena kesalahan dalam replikasi DNA, di mana basa DNA yang salah dijahit ke tempatnya dalam untai DNA yang baru terbentuk, atau basa DNA dilewati atau dimasukkan secara keliru.
    5. Kerusakan monoadduct disebabkan oleh perubahan basa nitrogen tunggal DNA
    6. Kerusakan diadduct

    Kerusakan yang disebabkan oleh agen eksogen datang dalam berbagai bentuk. Beberapa contohnya adalah:

    1. sinar UV-B menyebabkan ikatan silang antara basa sitosin dan timin yang berdekatan menciptakan dimer pirimidin. Ini disebut kerusakan DNA langsung.
    2. sinar UV-A menciptakan sebagian besar radikal bebas. Kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas disebut kerusakan DNA tidak langsung.
    3. Radiasi pengion seperti yang diciptakan oleh peluruhan radioaktif atau sinar kosmik menyebabkan putusnya rantai DNA. Radiasi pengion tingkat menengah dapat menyebabkan kerusakan DNA yang tidak dapat diperbaiki (menyebabkan kesalahan replikasi dan transkripsi yang diperlukan untuk neoplasia atau dapat memicu interaksi virus) yang menyebabkan penuaan dini dan kanker.
    4. Gangguan termal pada suhu tinggi meningkatkan laju depurinasi (kehilangan basa purin dari tulang punggung DNA) dan pemutusan untai tunggal. Misalnya, depurinasi hidrolitik terlihat pada bakteri termofilik, yang tumbuh di sumber air panas pada suhu 40–80 °C. [9] [10] Tingkat depurinasi (300 residu purin per genom per generasi) terlalu tinggi pada spesies ini untuk diperbaiki oleh mesin perbaikan normal, maka kemungkinan respon adaptif tidak dapat dikesampingkan.
    5. Bahan kimia industri seperti vinil klorida dan hidrogen peroksida, dan bahan kimia lingkungan seperti hidrokarbon aromatik polisiklik yang ditemukan dalam asap, jelaga dan tar menciptakan keragaman besar DNA adducts-ethenobases, basa teroksidasi, fosfotriester teralkilasi dan ikatan silang DNA, hanya untuk beberapa nama.

    Kerusakan UV, alkilasi/metilasi, kerusakan sinar-X dan kerusakan oksidatif adalah contoh kerusakan yang diinduksi. Kerusakan spontan dapat mencakup hilangnya basa, deaminasi, kerutan cincin gula dan pergeseran tautomer. Kerusakan DNA konstitutif (spontan) yang disebabkan oleh oksidan endogen dapat dideteksi sebagai fosforilasi histon H2AX tingkat rendah dalam sel yang tidak diobati. [11]

    Nuklir versus mitokondria Sunting

    Dalam sel manusia, dan sel eukariotik pada umumnya, DNA ditemukan di dua lokasi seluler – di dalam nukleus dan di dalam mitokondria. DNA inti (nDNA) ada sebagai kromatin selama tahap non-replikasi dari siklus sel dan diringkas menjadi struktur agregat yang dikenal sebagai kromosom selama pembelahan sel. Dalam kedua keadaan tersebut, DNA sangat padat dan melilit di sekitar protein seperti manik yang disebut histon. Kapan pun sebuah sel perlu mengekspresikan informasi genetik yang dikodekan dalam nDNA-nya, wilayah kromosom yang diperlukan terurai, gen-gen yang terletak di dalamnya diekspresikan, dan kemudian wilayah itu dipadatkan kembali ke konformasi istirahatnya. DNA mitokondria (mtDNA) terletak di dalam organel mitokondria, ada dalam banyak salinan, dan juga terkait erat dengan sejumlah protein untuk membentuk kompleks yang dikenal sebagai nukleoid. Di dalam mitokondria, spesies oksigen reaktif (ROS), atau radikal bebas, produk sampingan dari produksi konstan adenosin trifosfat (ATP) melalui fosforilasi oksidatif, menciptakan lingkungan yang sangat oksidatif yang diketahui merusak mtDNA. Enzim penting dalam menangkal toksisitas spesies ini adalah superoksida dismutase, yang ada di mitokondria dan sitoplasma sel eukariotik.

    Penuaan dan apoptosis Sunting

    Penuaan, proses ireversibel di mana sel tidak lagi membelah, merupakan respons protektif terhadap pemendekan ujung kromosom. Telomer adalah daerah panjang DNA noncoding berulang yang menutupi kromosom dan mengalami degradasi parsial setiap kali sel mengalami pembelahan (lihat batas Hayflick). [12] Sebaliknya, ketenangan adalah keadaan reversibel dari dormansi seluler yang tidak terkait dengan kerusakan genom (lihat siklus sel). Penuaan dalam sel dapat berfungsi sebagai alternatif fungsional untuk apoptosis dalam kasus di mana kehadiran fisik sel untuk alasan spasial diperlukan oleh organisme, [13] yang berfungsi sebagai mekanisme "pilihan terakhir" untuk mencegah sel dengan DNA yang rusak bereplikasi tidak tepat dengan tidak adanya pensinyalan seluler pro-pertumbuhan. Pembelahan sel yang tidak diatur dapat menyebabkan pembentukan tumor (lihat kanker), yang berpotensi mematikan bagi suatu organisme. Oleh karena itu, induksi penuaan dan apoptosis dianggap sebagai bagian dari strategi perlindungan terhadap kanker. [14]

    Mutasi Sunting

    Penting untuk membedakan antara kerusakan DNA dan mutasi, dua jenis kesalahan utama dalam DNA. Kerusakan DNA dan mutasi pada dasarnya berbeda. Kerusakan mengakibatkan kelainan fisik pada DNA, seperti putusnya untai tunggal dan ganda, residu 8-hidroksideoksiguanosin, dan adisi hidrokarbon aromatik polisiklik. Kerusakan DNA dapat dikenali oleh enzim, dan dengan demikian dapat diperbaiki dengan benar jika informasi yang berlebihan, seperti urutan yang tidak rusak dalam untai DNA komplementer atau dalam kromosom homolog, tersedia untuk disalin. Jika sel mempertahankan kerusakan DNA, transkripsi gen dapat dicegah, dan dengan demikian translasi menjadi protein juga akan diblokir. Replikasi juga dapat diblokir atau sel dapat mati.

    Berbeda dengan kerusakan DNA, mutasi adalah perubahan urutan basa DNA. Mutasi tidak dapat dikenali oleh enzim begitu perubahan basa hadir di kedua untai DNA, dan dengan demikian mutasi tidak dapat diperbaiki. Pada tingkat sel, mutasi dapat menyebabkan perubahan fungsi dan regulasi protein. Mutasi direplikasi ketika sel bereplikasi. Dalam suatu populasi sel, sel mutan akan bertambah atau berkurang frekuensinya sesuai dengan pengaruh mutasi terhadap kemampuan sel untuk bertahan hidup dan bereproduksi.

    Meskipun jelas berbeda satu sama lain, kerusakan DNA dan mutasi terkait karena kerusakan DNA sering menyebabkan kesalahan sintesis DNA selama replikasi atau perbaikan kesalahan ini merupakan sumber utama mutasi.

    Mengingat sifat-sifat kerusakan dan mutasi DNA ini, dapat dilihat bahwa kerusakan DNA merupakan masalah khusus pada sel yang tidak membelah atau membelah secara perlahan, di mana kerusakan yang tidak diperbaiki akan cenderung menumpuk seiring waktu. Di sisi lain, dalam sel yang membelah dengan cepat, kerusakan DNA yang tidak diperbaiki yang tidak membunuh sel dengan menghalangi replikasi akan cenderung menyebabkan kesalahan replikasi dan dengan demikian mutasi. Sebagian besar mutasi yang tidak netral dalam efeknya merusak kelangsungan hidup sel. Dengan demikian, dalam populasi sel yang menyusun jaringan dengan sel yang bereplikasi, sel mutan akan cenderung hilang. Namun, mutasi yang jarang terjadi yang memberikan keuntungan kelangsungan hidup akan cenderung berkembang secara klonal dengan mengorbankan sel-sel tetangga dalam jaringan. Keuntungan bagi sel ini tidak menguntungkan bagi seluruh organisme, karena sel-sel mutan tersebut dapat menimbulkan kanker. Dengan demikian, kerusakan DNA pada sel yang sering membelah, karena menimbulkan mutasi, merupakan penyebab utama kanker. Sebaliknya, kerusakan DNA pada sel yang jarang membelah kemungkinan merupakan penyebab utama penuaan. [15]

    Sel tidak dapat berfungsi jika kerusakan DNA merusak integritas dan aksesibilitas informasi penting dalam genom (tetapi sel tetap berfungsi secara dangkal ketika gen non-esensial hilang atau rusak). Tergantung pada jenis kerusakan yang ditimbulkan pada struktur heliks ganda DNA, berbagai strategi perbaikan telah berkembang untuk memulihkan informasi yang hilang. Jika memungkinkan, sel menggunakan untai komplementer DNA yang tidak dimodifikasi atau kromatid saudara sebagai cetakan untuk memulihkan informasi asli. Tanpa akses ke template, sel menggunakan mekanisme pemulihan rawan kesalahan yang dikenal sebagai sintesis translesi sebagai upaya terakhir.

    Kerusakan DNA mengubah konfigurasi spasial heliks, dan perubahan tersebut dapat dideteksi oleh sel. Setelah kerusakan terlokalisasi, molekul perbaikan DNA spesifik mengikat di atau dekat lokasi kerusakan, mendorong molekul lain untuk mengikat dan membentuk kompleks yang memungkinkan perbaikan yang sebenarnya terjadi.

    Pembalikan langsung Edit

    Sel diketahui menghilangkan tiga jenis kerusakan DNA mereka dengan membalikkannya secara kimiawi. Mekanisme ini tidak memerlukan template, karena jenis kerusakan yang mereka lawan hanya dapat terjadi di salah satu dari empat pangkalan. Mekanisme pembalikan langsung seperti itu khusus untuk jenis kerusakan yang terjadi dan tidak melibatkan kerusakan tulang punggung fosfodiester. Pembentukan dimer pirimidin pada penyinaran dengan sinar UV menghasilkan ikatan kovalen yang abnormal antara basa pirimidin yang berdekatan. Proses fotoreaktivasi secara langsung membalikkan kerusakan ini dengan aksi enzim fotoliase, yang aktivasinya bergantung pada energi yang diserap dari sinar biru/UV (panjang gelombang 300-500 nm) untuk mendorong katalisis. [16] Fotoliase, enzim lama yang ada pada bakteri, jamur, dan sebagian besar hewan tidak lagi berfungsi pada manusia, [17] yang malah menggunakan perbaikan eksisi nukleotida untuk memperbaiki kerusakan akibat iradiasi UV. Jenis kerusakan lain, metilasi basa guanin, secara langsung dibalikkan oleh protein metil guanin metil transferase (MGMT), yang setara dengan bakteri disebut ogt. Ini adalah proses yang mahal karena setiap molekul MGMT hanya dapat digunakan sekali, yaitu reaksinya bersifat stoikiometri daripada katalitik. [18] Sebuah respon umum untuk agen metilasi pada bakteri dikenal sebagai respon adaptif dan menganugerahkan tingkat resistensi terhadap agen alkilasi pada paparan berkelanjutan oleh upregulasi enzim perbaikan alkilasi. [19] Jenis ketiga kerusakan DNA dibalik oleh sel adalah metilasi tertentu dari basa sitosin dan adenin.

    Kerusakan untai tunggal Sunting

    Ketika hanya salah satu dari dua untai heliks ganda yang memiliki cacat, untai lainnya dapat digunakan sebagai templat untuk memandu koreksi untai yang rusak. Untuk memperbaiki kerusakan pada salah satu dari dua pasangan molekul DNA, terdapat sejumlah mekanisme perbaikan eksisi yang menghilangkan nukleotida yang rusak dan menggantinya dengan nukleotida komplementer yang tidak rusak yang ditemukan pada untai DNA yang tidak rusak. [18]

      (BER): basa tunggal atau nukleotida yang rusak paling sering diperbaiki dengan membuang basa atau nukleotida yang terlibat dan kemudian memasukkan basa atau nukleotida yang benar. Dalam perbaikan eksisi basa, enzim glikosilase[20] menghilangkan basa yang rusak dari DNA dengan memutus ikatan antara basa dan deoksiribosa. Enzim-enzim ini menghilangkan satu basa untuk membuat situs apurinic atau apyrimidinic (situs AP). [20] Enzim yang disebut AP endonucleases mengambil tulang punggung DNA yang rusak di situs AP. DNA polimerase kemudian menghilangkan daerah yang rusak menggunakan aktivitas eksonuklease 5 hingga 3 dan mensintesis untai baru dengan benar menggunakan untai komplementer sebagai cetakan. [20] Celah tersebut kemudian ditutup oleh enzim DNA ligase. [21] (NER): besar, kerusakan heliks-distorsi, seperti dimerisasi pirimidin yang disebabkan oleh sinar UV biasanya diperbaiki dengan proses tiga langkah. Pertama kerusakan dikenali, kemudian 12-24 untaian panjang nukleotida DNA dihilangkan baik di bagian hulu maupun hilir dari lokasi kerusakan oleh endonuklease, dan daerah DNA yang dihilangkan kemudian disintesis ulang. [22] NER adalah mekanisme perbaikan yang sangat evolusioner dilestarikan dan digunakan di hampir semua sel eukariotik dan prokariotik. [22] Pada prokariota, NER dimediasi oleh protein Uvr. [22] Pada eukariota, lebih banyak protein yang terlibat, meskipun strategi umumnya sama. [22] sistem yang hadir di dasarnya semua sel untuk memperbaiki kesalahan yang tidak dikoreksi dengan proofreading. Sistem ini terdiri dari setidaknya dua protein. Satu mendeteksi ketidakcocokan, dan yang lain merekrut endonuklease yang memotong untai DNA yang baru disintesis dekat dengan daerah kerusakan. Di dalam E. coli , protein yang terlibat adalah protein kelas Mut: MutS, MutL, dan MutH. Pada kebanyakan Eukariota, analog untuk MutS adalah MSH dan analog untuk MutL adalah MLH. MutH hanya ada pada bakteri. Ini diikuti dengan penghilangan daerah yang rusak oleh eksonuklease, resintesis oleh DNA polimerase, dan penyegelan nick oleh DNA ligase. [23]

    Istirahat untai ganda Sunting

    Pemutusan untai ganda, di mana kedua untai dalam heliks ganda terputus, sangat berbahaya bagi sel karena dapat menyebabkan penataan ulang genom. Faktanya, ketika pemutusan untai ganda disertai dengan ikatan silang yang menghubungkan dua untai pada titik yang sama, tidak ada untai yang dapat digunakan sebagai templat untuk mekanisme perbaikan, sehingga sel tidak akan dapat menyelesaikan mitosis saat selanjutnya membelah, dan akan mati atau, dalam kasus yang jarang terjadi, mengalami mutasi. [3] [4] Ada tiga mekanisme untuk memperbaiki double-strand break (DSB): non-homologous end join (NHEJ), microhomology-mediated end join (MMEJ), dan homologous recombination (HR). [18] [24] Dalam sebuah in vitro sistem, MMEJ terjadi pada sel mamalia pada tingkat 10-20% HR ketika mekanisme HR dan NHEJ juga tersedia. [25]

    Di NHEJ, DNA Ligase IV, ligase DNA khusus yang membentuk kompleks dengan kofaktor XRCC4, langsung bergabung dengan kedua ujungnya. [26] Untuk memandu perbaikan yang akurat, NHEJ bergantung pada sekuens homolog pendek yang disebut mikrohomologi yang ada pada ekor untai tunggal ujung DNA yang akan digabungkan. Jika overhang ini kompatibel, perbaikan biasanya akurat. [27] [28] [29] [30] NHEJ juga dapat menyebabkan mutasi selama perbaikan. Hilangnya nukleotida yang rusak di tempat pemutusan dapat menyebabkan delesi, dan bergabungnya termini yang tidak cocok membentuk penyisipan atau translokasi. NHEJ sangat penting sebelum sel mereplikasi DNA-nya, karena tidak ada template yang tersedia untuk diperbaiki dengan rekombinasi homolog. Ada jalur NHEJ "cadangan" di eukariota yang lebih tinggi. [31] Selain perannya sebagai penjaga genom, NHEJ diperlukan untuk bergabung dengan istirahat untai ganda tertutup jepit rambut yang diinduksi selama rekombinasi V(D)J, proses yang menghasilkan keragaman reseptor sel-B dan sel-T dalam kekebalan vertebrata sistem. [32]

    Rekombinasi homolog membutuhkan keberadaan urutan yang identik atau hampir identik untuk digunakan sebagai cetakan untuk perbaikan pemutusan. Mesin enzimatik yang bertanggung jawab untuk proses perbaikan ini hampir identik dengan mesin yang bertanggung jawab untuk persilangan kromosom selama meiosis. Jalur ini memungkinkan kromosom yang rusak untuk diperbaiki menggunakan kromatid saudara perempuan (tersedia di G2 setelah replikasi DNA) atau kromosom homolog sebagai cetakan. DSB yang disebabkan oleh mesin replikasi yang mencoba mensintesis melintasi patahan untai tunggal atau lesi yang tidak diperbaiki menyebabkan runtuhnya garpu replikasi dan biasanya diperbaiki dengan rekombinasi.

    MMEJ dimulai dengan reseksi ujung jarak pendek oleh nuklease MRE11 di kedua sisi pemutusan untai ganda untuk mengungkapkan daerah mikrohomologi. [25] Pada langkah selanjutnya, [33] Poli (ADP-ribosa) polimerase 1 (PARP1) diperlukan dan mungkin merupakan langkah awal dalam MMEJ.Ada pasangan wilayah mikrohomologi yang diikuti dengan perekrutan endonuklease 1 (FEN1) spesifik struktur flap untuk menghilangkan flap yang menggantung. Ini diikuti dengan perekrutan XRCC1-LIG3 ke situs untuk mengikat ujung DNA, yang mengarah ke DNA yang utuh. MMEJ selalu disertai dengan delesi, sehingga MMEJ merupakan jalur mutagenik untuk perbaikan DNA. [34]

    Ekstrofil Deinococcus radiodurans memiliki kemampuan luar biasa untuk bertahan dari kerusakan DNA dari radiasi pengion dan sumber lainnya. Setidaknya dua salinan genom, dengan pemutusan DNA acak, dapat membentuk fragmen DNA melalui anil. Fragmen yang tumpang tindih sebagian kemudian digunakan untuk sintesis daerah homolog melalui D-loop yang bergerak yang dapat melanjutkan ekstensi sampai mereka menemukan untai pasangan komplementer. Pada langkah terakhir ada crossover dengan cara rekombinasi homolog bergantung RecA. [35]

    Topoisomerase memperkenalkan pemutusan untai tunggal dan ganda dalam proses mengubah keadaan superkoil DNA, yang sangat umum di daerah dekat garpu replikasi terbuka. Kerusakan tersebut tidak dianggap sebagai kerusakan DNA karena merupakan perantara alami dalam mekanisme biokimia topoisomerase dan segera diperbaiki oleh enzim yang menciptakannya.

    Sintesis translasi Sunting

    Sintesis translesi (TLS) adalah proses toleransi kerusakan DNA yang memungkinkan mesin replikasi DNA untuk mereplikasi lesi DNA masa lalu seperti dimer timin atau situs AP. [36] Ini melibatkan pergantian DNA polimerase biasa untuk polimerase translesi khusus (yaitu DNA polimerase IV atau V, dari keluarga Y Polimerase), seringkali dengan situs aktif yang lebih besar yang dapat memfasilitasi penyisipan basa berlawanan dengan nukleotida yang rusak. Pergantian polimerase diperkirakan dimediasi oleh, di antara faktor-faktor lain, modifikasi pasca-translasi dari faktor prosesivitas replikasi PCNA. Polimerase sintesis translesi sering memiliki fidelitas yang rendah (kecenderungan tinggi untuk memasukkan basa yang salah) pada templat yang tidak rusak relatif terhadap polimerase biasa. Namun, banyak yang sangat efisien dalam memasukkan basis yang benar berlawanan dengan jenis kerusakan tertentu. Misalnya, Pol memediasi bypass bebas kesalahan pada lesi yang diinduksi oleh penyinaran UV, sedangkan Pol menyebabkan mutasi pada lokasi ini. Pol diketahui menambahkan adenin pertama melintasi fotodimer T^T menggunakan pasangan basa Watson-Crick dan adenin kedua akan ditambahkan dalam konformasi sin-nya menggunakan pasangan basa Hoogsteen. Dari perspektif seluler, mempertaruhkan pengenalan mutasi titik selama sintesis translesi mungkin lebih baik daripada menggunakan mekanisme perbaikan DNA yang lebih drastis, yang dapat menyebabkan penyimpangan kromosom atau kematian sel. Singkatnya, proses ini melibatkan polimerase khusus baik melewati atau memperbaiki lesi di lokasi replikasi DNA yang terhenti. Sebagai contoh, Human DNA polymerase eta dapat melewati lesi DNA kompleks seperti ikatan silang intra-strand guanin-timin, G[8,5-Me]T, meskipun dapat menyebabkan mutasi yang ditargetkan dan semi-target. [37] Paromita Raychaudhury dan Ashis Basu [38] mempelajari toksisitas dan mutagenesis dari lesi yang sama di Escherichia coli dengan mereplikasi plasmid termodifikasi G[8,5-Me]T di E. coli dengan knockout DNA polimerase spesifik. Viabilitas sangat rendah pada galur yang kekurangan pol II, pol IV, dan pol V, tiga polimerase DNA yang dapat diinduksi SOS, menunjukkan bahwa sintesis translesi dilakukan terutama oleh polimerase DNA khusus ini. Sebuah platform bypass disediakan untuk polimerase ini oleh Proliferating cell nuclear antigen (PCNA). Dalam keadaan normal, PCNA yang terikat pada polimerase mereplikasi DNA. Di lokasi lesi, PCNA tersebar di mana-mana, atau dimodifikasi, oleh protein RAD6/RAD18 untuk menyediakan platform bagi polimerase khusus untuk melewati lesi dan melanjutkan replikasi DNA. [39] [40] Setelah sintesis translesi, ekstensi diperlukan. Perpanjangan ini dapat dilakukan oleh polimerase replikatif jika TLS bebas kesalahan, seperti dalam kasus Pol , namun jika TLS menghasilkan ketidakcocokan, diperlukan polimerase khusus untuk memperpanjangnya Pol . Pol unik karena dapat memperpanjang ketidakcocokan terminal, sedangkan polimerase yang lebih proses tidak bisa. Jadi ketika lesi ditemukan, garpu replikasi akan terhenti, PCNA akan beralih dari polimerase proses ke polimerase TLS seperti Pol untuk memperbaiki lesi, kemudian PCNA dapat beralih ke Pol untuk memperpanjang ketidakcocokan, dan PCNA terakhir akan beralih ke polimerase proses untuk melanjutkan replikasi.

    Sel-sel yang terpapar radiasi pengion, sinar ultraviolet atau bahan kimia rentan untuk memperoleh banyak tempat lesi DNA yang besar dan kerusakan untai ganda. Selain itu, agen perusak DNA dapat merusak biomolekul lain seperti protein, karbohidrat, lipid, dan RNA. Akumulasi kerusakan, lebih spesifiknya, pemutusan untai ganda atau adduksi yang menghambat garpu replikasi, adalah di antara sinyal stimulasi yang diketahui untuk respons global terhadap kerusakan DNA. [41] Respon global terhadap kerusakan adalah tindakan yang diarahkan pada pelestarian sel itu sendiri dan memicu beberapa jalur perbaikan makromolekul, bypass lesi, toleransi, atau apoptosis. Fitur umum dari respon global adalah induksi beberapa gen, penghentian siklus sel, dan penghambatan pembelahan sel.

    Langkah awal Sunting

    Pengemasan DNA eukariotik menjadi kromatin menghadirkan penghalang untuk semua proses berbasis DNA yang membutuhkan perekrutan enzim ke tempat kerjanya. Untuk memungkinkan perbaikan DNA, kromatin harus dirombak. Pada eukariota, kompleks remodeling kromatin yang bergantung pada ATP dan enzim pengubah histon adalah dua faktor utama yang digunakan untuk menyelesaikan proses remodeling ini. [42]

    Relaksasi kromatin terjadi dengan cepat di lokasi kerusakan DNA. [43] [44] Dalam salah satu langkah paling awal, protein kinase yang diaktifkan stres, c-Jun N-terminal kinase (JNK), memfosforilasi SIRT6 pada serin 10 sebagai respons terhadap kerusakan untai ganda atau kerusakan DNA lainnya. [45] Modifikasi pasca-translasi ini memfasilitasi mobilisasi SIRT6 ke situs kerusakan DNA, dan diperlukan untuk perekrutan poli (ADP-ribosa) polimerase 1 (PARP1) yang efisien ke situs pemutusan DNA dan untuk perbaikan DSB yang efisien. [45] Protein PARP1 mulai muncul di lokasi kerusakan DNA dalam waktu kurang dari satu detik, dengan setengah akumulasi maksimum dalam 1,6 detik setelah kerusakan terjadi. [46] PARP1 mensintesis rantai polimer adenosin difosfat ribosa (poli (ADP-ribosa) atau PAR) pada dirinya sendiri. Selanjutnya chromatin remodeler ALC1 dengan cepat menempel pada produk aksi PARP1, rantai ribosa poli-ADP, dan ALC1 menyelesaikan kerusakan DNA dalam waktu 10 detik setelah terjadinya kerusakan. [44] Sekitar setengah dari relaksasi kromatin maksimum, mungkin karena aksi ALC1, terjadi 10 detik. [44] Ini kemudian memungkinkan perekrutan enzim perbaikan DNA MRE11, untuk memulai perbaikan DNA, dalam waktu 13 detik. [46]

    H2AX, bentuk terfosforilasi dari H2AX juga terlibat dalam langkah awal menuju dekondensasi kromatin setelah untai ganda DNA putus. Varian histon H2AX merupakan sekitar 10% dari histon H2A dalam kromatin manusia. [47] H2AX (H2AX terfosforilasi pada serin 139) dapat dideteksi segera setelah 20 detik setelah penyinaran sel (dengan pembentukan pemutusan untai ganda DNA), dan setengah akumulasi maksimum H2AX terjadi dalam satu menit. [47] Luasnya kromatin dengan H2AX terfosforilasi adalah sekitar dua juta pasangan basa di lokasi pemutusan untai ganda DNA. [47] H2AX sendiri tidak menyebabkan dekondensasi kromatin, tetapi dalam waktu 30 detik setelah penyinaran, protein RNF8 dapat dideteksi terkait dengan H2AX. [48] ​​RNF8 menengahi dekondensasi kromatin ekstensif, melalui interaksi selanjutnya dengan CHD4, [49] komponen dari remodeling nukleosom dan kompleks deasetilase NuRD.

    DDB2 terjadi di kompleks heterodimerik dengan DDB1. Kompleks ini lebih lanjut kompleks dengan protein ligase ubiquitin CUL4A [50] dan dengan PARP1. [51] Kompleks yang lebih besar ini dengan cepat berasosiasi dengan kerusakan akibat sinar UV dalam kromatin, dengan asosiasi setengah-maksimum selesai dalam 40 detik. [50] Protein PARP1, melekat pada DDB1 dan DDB2, kemudian PARylates (membuat rantai ribosa poli-ADP) pada DDB2 yang menarik protein remodeling DNA ALC1. [51] Aksi ALC1 melemaskan kromatin di lokasi kerusakan UV pada DNA. Relaksasi ini memungkinkan protein lain dalam jalur perbaikan eksisi nukleotida memasuki kromatin dan memperbaiki kerusakan dimer siklobutana pirimidin yang diinduksi UV.

    Setelah remodeling kromatin yang cepat, pos pemeriksaan siklus sel diaktifkan untuk memungkinkan perbaikan DNA terjadi sebelum siklus sel berlangsung. Pertama, dua kinase, ATM dan ATR diaktifkan dalam waktu 5 atau 6 menit setelah DNA rusak. Ini diikuti oleh fosforilasi protein pos pemeriksaan siklus sel Chk1, memulai fungsinya, sekitar 10 menit setelah DNA rusak. [52]

    Pos pemeriksaan kerusakan DNA Sunting

    Setelah kerusakan DNA, pos pemeriksaan siklus sel diaktifkan. Aktivasi pos pemeriksaan menghentikan siklus sel dan memberi waktu sel untuk memperbaiki kerusakan sebelum melanjutkan pembelahan. Pos pemeriksaan kerusakan DNA terjadi pada batas G1/S dan G2/M. Pos pemeriksaan intra-S juga ada. Aktivasi pos pemeriksaan dikendalikan oleh dua master kinase, ATM dan ATR. ATM menanggapi kerusakan untai ganda DNA dan gangguan dalam struktur kromatin, [53] sedangkan ATR terutama menanggapi garpu replikasi yang terhenti. Kinase ini memfosforilasi target hilir dalam kaskade transduksi sinyal, yang akhirnya mengarah pada penghentian siklus sel. Kelas protein mediator pos pemeriksaan termasuk BRCA1, MDC1, dan 53BP1 juga telah diidentifikasi. [54] Protein ini tampaknya diperlukan untuk mentransmisikan sinyal aktivasi pos pemeriksaan ke protein hilir.

    pos pemeriksaan kerusakan DNA adalah jalur transduksi sinyal yang menghalangi perkembangan siklus sel di G1, G2 dan metafase dan memperlambat laju perkembangan fase S ketika DNA rusak. Ini menyebabkan jeda dalam siklus sel yang memungkinkan waktu sel untuk memperbaiki kerusakan sebelum melanjutkan membelah.

    Checkpoint Protein dapat dipisahkan menjadi empat kelompok: phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)-like protein kinase, proliferating cell nuclear antigen (PCNA)-like group, dua serin/treonin(S/T) kinase dan adaptornya. Inti dari semua respons pos pemeriksaan yang diinduksi kerusakan DNA adalah sepasang protein kinase besar yang termasuk dalam kelompok pertama protein kinase mirip-PI3K-ATM (Ataxia telangiectasia mutated) dan ATR (Ataxia- and Rad-related) kinase, yang urutan dan fungsinya telah dilestarikan dengan baik dalam evolusi. Semua respons kerusakan DNA memerlukan ATM atau ATR karena mereka memiliki kemampuan untuk mengikat kromosom di lokasi kerusakan DNA, bersama dengan protein aksesori yang merupakan platform di mana komponen respons kerusakan DNA dan kompleks perbaikan DNA dapat dirakit.

    Target hilir penting ATM dan ATR adalah p53, karena diperlukan untuk menginduksi apoptosis setelah kerusakan DNA. [55] cyclin-dependent kinase inhibitor p21 diinduksi oleh mekanisme p53-dependent dan p53-independent dan dapat menghentikan siklus sel di pos pemeriksaan G1/S dan G2/M dengan menonaktifkan kompleks kinase cyclin/cyclin. [56]

    Respons SOS prokariotik Sunting

    Respon SOS adalah perubahan ekspresi gen dalam Escherichia coli dan bakteri lain sebagai respons terhadap kerusakan DNA yang luas. Sistem SOS prokariotik diatur oleh dua protein utama: LexA dan RecA. Homodimer LexA adalah penekan transkripsi yang mengikat urutan operator yang biasa disebut sebagai kotak SOS. Di dalam Escherichia coli diketahui bahwa LexA mengatur transkripsi sekitar 48 gen termasuk gen lexA dan recA. [57] Respon SOS diketahui tersebar luas di domain Bakteri, tetapi sebagian besar tidak ada di beberapa filum bakteri, seperti Spirochetes. [58] Sinyal seluler yang paling umum mengaktifkan respon SOS adalah daerah DNA untai tunggal (ssDNA), yang timbul dari garpu replikasi terhenti atau istirahat untai ganda, yang diproses oleh DNA helicase untuk memisahkan dua untai DNA. [41] Pada langkah inisiasi, protein RecA berikatan dengan ssDNA dalam reaksi yang digerakkan oleh hidrolisis ATP yang menciptakan filamen RecA-ssDNA. Filamen RecA-ssDNA mengaktifkan aktivitas autoprotease LexA, yang pada akhirnya mengarah pada pembelahan dimer LexA dan degradasi LexA berikutnya. Hilangnya penekan LexA menginduksi transkripsi gen SOS dan memungkinkan induksi sinyal lebih lanjut, penghambatan pembelahan sel dan peningkatan kadar protein yang bertanggung jawab untuk pemrosesan kerusakan.

    Di dalam Escherichia coli, Kotak SOS adalah sekuens panjang 20 nukleotida di dekat promotor dengan struktur palindromik dan tingkat konservasi sekuens yang tinggi. Di kelas dan filum lain, urutan kotak SOS sangat bervariasi, dengan panjang dan komposisi yang berbeda, tetapi selalu sangat lestari dan salah satu sinyal pendek terkuat dalam genom. [58] Isi informasi yang tinggi dari kotak SOS memungkinkan pengikatan diferensial LexA ke promotor yang berbeda dan memungkinkan pengaturan waktu respons SOS. Gen perbaikan lesi diinduksi pada awal respon SOS. Polimerase translesi yang rawan kesalahan, misalnya, UmuCD'2 (juga disebut DNA polimerase V), diinduksi kemudian sebagai upaya terakhir. [59] Setelah kerusakan DNA diperbaiki atau dilewati menggunakan polimerase atau melalui rekombinasi, jumlah DNA untai tunggal dalam sel berkurang, menurunkan jumlah filamen RecA menurunkan aktivitas pembelahan homodimer LexA, yang kemudian mengikat ke kotak SOS di dekat promotor dan mengembalikan ekspresi gen normal.

    Respons transkripsi eukariotik terhadap kerusakan DNA

    Sel eukariotik yang terpapar agen perusak DNA juga mengaktifkan jalur pertahanan penting dengan menginduksi banyak protein yang terlibat dalam perbaikan DNA, kontrol pos pemeriksaan siklus sel, perdagangan dan degradasi protein. Respons transkripsi luas genom seperti itu sangat kompleks dan diatur dengan ketat, sehingga memungkinkan respons global yang terkoordinasi terhadap kerusakan. Paparan ragi Saccharomyces cerevisiae terhadap agen perusak DNA menghasilkan profil transkripsi yang tumpang tindih tetapi berbeda. Kesamaan dengan respons kejutan lingkungan menunjukkan bahwa jalur respons stres global umum ada pada tingkat aktivasi transkripsi. Sebaliknya, jenis sel manusia yang berbeda merespons kerusakan secara berbeda yang menunjukkan tidak adanya respons global yang sama. Penjelasan yang mungkin untuk perbedaan antara sel ragi dan manusia ini mungkin terletak pada heterogenitas sel mamalia. Pada hewan berbagai jenis sel didistribusikan di antara berbagai organ yang telah mengembangkan kepekaan yang berbeda terhadap kerusakan DNA. [60]

    Secara umum respon global terhadap kerusakan DNA melibatkan ekspresi beberapa gen yang bertanggung jawab untuk perbaikan pascareplikasi, rekombinasi homolog, perbaikan eksisi nukleotida, pos pemeriksaan kerusakan DNA, aktivasi transkripsi global, gen yang mengendalikan peluruhan mRNA, dan banyak lainnya. Sejumlah besar kerusakan sel meninggalkannya dengan keputusan penting: menjalani apoptosis dan mati, atau bertahan hidup dengan biaya hidup dengan genom yang dimodifikasi. Peningkatan toleransi terhadap kerusakan dapat menyebabkan peningkatan tingkat kelangsungan hidup yang akan memungkinkan akumulasi mutasi yang lebih besar. Ragi Rev1 dan polimerase manusia adalah anggota dari [polimerase DNA translesi keluarga Y yang ada selama respons global terhadap kerusakan DNA dan bertanggung jawab untuk meningkatkan mutagenesis selama respons global terhadap kerusakan DNA pada eukariota. [41]

    Efek patologis dari perbaikan DNA yang buruk Sunting

    Hewan percobaan dengan defisiensi genetik dalam perbaikan DNA sering menunjukkan penurunan rentang hidup dan peningkatan insiden kanker. [15] Misalnya, tikus yang kekurangan jalur NHEJ dominan dan mekanisme pemeliharaan telomer mendapatkan limfoma dan infeksi lebih sering, dan, sebagai akibatnya, memiliki rentang hidup yang lebih pendek daripada tikus tipe liar. [61] Dengan cara yang sama, tikus yang kekurangan protein perbaikan dan transkripsi kunci yang melepaskan heliks DNA memiliki onset dini penyakit terkait penuaan dan akibatnya memperpendek umur. [62] Namun, tidak setiap defisiensi perbaikan DNA menciptakan persis efek yang diprediksikan pada tikus yang kekurangan jalur NER menunjukkan rentang hidup yang lebih pendek tanpa tingkat mutasi yang lebih tinggi. [63]

    Jika tingkat kerusakan DNA melebihi kapasitas sel untuk memperbaikinya, akumulasi kesalahan dapat membanjiri sel dan mengakibatkan penuaan dini, apoptosis, atau kanker. Penyakit bawaan yang terkait dengan fungsi perbaikan DNA yang salah mengakibatkan penuaan dini, [15] peningkatan kepekaan terhadap karsinogen, dan dengan demikian meningkatkan risiko kanker (lihat di bawah). Di sisi lain, organisme dengan sistem perbaikan DNA yang ditingkatkan, seperti: Deinococcus radiodurans, organisme yang paling tahan radiasi yang diketahui, menunjukkan ketahanan yang luar biasa terhadap efek penginduksi pemutusan untai ganda dari radioaktivitas, kemungkinan karena peningkatan efisiensi perbaikan DNA dan terutama NHEJ. [64]

    Umur panjang dan pembatasan kalori Edit

    Sejumlah gen individu telah diidentifikasi sebagai mempengaruhi variasi dalam rentang hidup dalam populasi organisme. Efek dari gen ini sangat tergantung pada lingkungan, khususnya, pada makanan organisme. Pembatasan kalori secara reproduktif menghasilkan perpanjangan umur dalam berbagai organisme, kemungkinan melalui jalur penginderaan nutrisi dan penurunan laju metabolisme. Mekanisme molekuler dimana restriksi tersebut menghasilkan perpanjangan umur masih belum jelas (lihat [65] untuk beberapa diskusi) namun, perilaku banyak gen yang diketahui terlibat dalam perbaikan DNA diubah dalam kondisi restriksi kalori. Beberapa agen yang dilaporkan memiliki sifat anti-penuaan telah terbukti melemahkan tingkat konstitutif pensinyalan mTOR, bukti pengurangan aktivitas metabolisme, dan secara bersamaan mengurangi tingkat kerusakan DNA yang disebabkan oleh spesies oksigen reaktif yang dihasilkan secara endogen. [66]

    Misalnya, meningkatkan dosis gen dari gen SIR-2, yang mengatur pengemasan DNA pada cacing nematoda Caenorhabditis elegans, secara signifikan dapat memperpanjang umur. [67] Homolog mamalia dari SIR-2 diketahui menginduksi faktor perbaikan DNA hilir yang terlibat dalam NHEJ, suatu aktivitas yang secara khusus dipromosikan di bawah kondisi pembatasan kalori. [68] Pembatasan kalori telah dikaitkan erat dengan tingkat perbaikan eksisi basa dalam DNA nuklir hewan pengerat, [69] meskipun efek serupa belum diamati pada DNA mitokondria. [70]

    NS C. elegan gen AGE-1, efektor hulu dari jalur perbaikan DNA, memberikan rentang hidup yang diperpanjang secara dramatis di bawah kondisi pemberian makan gratis tetapi menyebabkan penurunan kebugaran reproduksi dalam kondisi pembatasan kalori. [71] Pengamatan ini mendukung teori pleiotropi tentang asal-usul biologis penuaan, yang menunjukkan bahwa gen yang memberikan keuntungan kelangsungan hidup yang besar di awal kehidupan akan dipilih bahkan jika mereka membawa kerugian yang sesuai di akhir kehidupan.

    Gangguan perbaikan DNA herediter Sunting

    Cacat pada mekanisme NER bertanggung jawab atas beberapa kelainan genetik, termasuk:

      : hipersensitif terhadap sinar matahari/UV, mengakibatkan peningkatan kejadian kanker kulit dan penuaan dini : hipersensitif terhadap UV dan bahan kimia : kulit sensitif, rambut dan kuku rapuh

    Keterbelakangan mental sering menyertai dua gangguan terakhir, menunjukkan peningkatan kerentanan neuron perkembangan.

    Gangguan perbaikan DNA lainnya meliputi:

      : penuaan dini dan pertumbuhan terhambat : hipersensitivitas sinar matahari, tingginya insiden keganasan (terutama leukemia). : kepekaan terhadap radiasi pengion dan beberapa bahan kimia

    Semua penyakit di atas sering disebut "progerias segmental" ("penyakit penuaan yang dipercepat") karena korbannya tampak tua dan menderita penyakit terkait penuaan pada usia muda yang tidak normal, sementara tidak menunjukkan semua gejala usia tua.

    Penyakit lain yang terkait dengan penurunan fungsi perbaikan DNA termasuk anemia Fanconi, kanker payudara herediter dan kanker usus besar herediter.

    Karena keterbatasan yang melekat dalam mekanisme perbaikan DNA, jika manusia hidup cukup lama, mereka semua pada akhirnya akan mengembangkan kanker. [72] [73] Setidaknya ada 34 mutasi gen perbaikan DNA manusia yang diwariskan yang meningkatkan risiko kanker. Banyak dari mutasi ini menyebabkan perbaikan DNA menjadi kurang efektif dari biasanya. Secara khusus, kanker kolorektal nonpoliposis herediter (HNPCC) sangat terkait dengan mutasi spesifik pada jalur perbaikan ketidakcocokan DNA. BRCA1 dan BRCA2, dua gen penting yang mutasinya memberikan peningkatan risiko kanker payudara yang sangat besar pada pembawa, [74] keduanya terkait dengan sejumlah besar jalur perbaikan DNA, terutama NHEJ dan rekombinasi homolog.

    Prosedur terapi kanker seperti kemoterapi dan radioterapi bekerja dengan meningkatkan kapasitas sel untuk memperbaiki kerusakan DNA, yang mengakibatkan kematian sel. Sel yang paling cepat membelah – biasanya sel kanker – lebih disukai terpengaruh. Efek sampingnya adalah sel-sel non-kanker tetapi membelah dengan cepat seperti sel-sel progenitor di usus, kulit, dan sistem hematopoietik juga terpengaruh. Perawatan kanker modern berusaha untuk melokalisasi kerusakan DNA pada sel dan jaringan yang hanya terkait dengan kanker, baik dengan cara fisik (mengkonsentrasikan agen terapeutik di daerah tumor) atau dengan cara biokimia (mengeksploitasi fitur unik untuk sel kanker dalam tubuh) . Dalam konteks terapi yang menargetkan gen respons kerusakan DNA, pendekatan terakhir disebut 'kematian sintetis'. [75]

    Mungkin obat 'kematian sintetis' yang paling terkenal adalah olaparib inhibitor poli(ADP-ribosa) polimerase 1 (PARP1), yang telah disetujui oleh Food and Drug Administration pada tahun 2015 untuk pengobatan pada wanita dengan ovarium yang cacat BRCA. kanker. Sel tumor dengan hilangnya sebagian respon kerusakan DNA (khususnya, perbaikan rekombinasi homolog) bergantung pada mekanisme lain – perbaikan kerusakan untai tunggal – yang merupakan mekanisme yang sebagian terdiri dari produk gen PARP1. [76] Olaparib dikombinasikan dengan kemoterapi untuk menghambat perbaikan kerusakan untai tunggal yang disebabkan oleh kerusakan DNA yang disebabkan oleh kemoterapi yang diberikan bersama. Sel tumor yang mengandalkan mekanisme perbaikan DNA residual ini tidak dapat memperbaiki kerusakan dan karenanya tidak dapat bertahan dan berkembang biak, sedangkan sel normal dapat memperbaiki kerusakan dengan mekanisme rekombinasi homolog yang berfungsi.

    Banyak obat lain untuk digunakan melawan mekanisme perbaikan DNA residual lainnya yang biasa ditemukan pada kanker saat ini sedang diselidiki. Namun, pendekatan terapeutik mematikan sintetis telah dipertanyakan karena munculnya bukti resistensi yang didapat, dicapai melalui pemasangan kembali jalur respons kerusakan DNA dan pengembalian cacat yang sebelumnya dihambat. [77]

    Cacat perbaikan DNA pada kanker Sunting

    Telah menjadi jelas selama beberapa tahun terakhir bahwa respon kerusakan DNA bertindak sebagai penghalang untuk transformasi ganas sel-sel preneoplastik. [78] Penelitian sebelumnya telah menunjukkan peningkatan respon kerusakan DNA pada model kultur sel dengan aktivasi onkogen [79] dan adenoma usus besar preneoplastik. [80] Mekanisme respons kerusakan DNA memicu penghentian siklus sel, dan berupaya memperbaiki lesi DNA atau meningkatkan kematian/penuaan sel jika perbaikan tidak memungkinkan. Stres replikasi diamati pada sel preneoplastik karena peningkatan sinyal proliferasi dari mutasi onkogenik. Stres replikasi dicirikan oleh: peningkatan inisiasi replikasi/pembakaran asal peningkatan transkripsi dan tumbukan kompleks transkripsi-replikasi Kekurangan nukleotida peningkatan spesies oksigen reaktif (ROS). [81]

    Stres replikasi, bersama dengan seleksi untuk menonaktifkan mutasi pada gen respons kerusakan DNA dalam evolusi tumor, [82] menyebabkan downregulasi dan/atau hilangnya beberapa mekanisme respons kerusakan DNA, dan karenanya hilangnya perbaikan DNA dan/atau penuaan/ kematian sel terprogram. Dalam model tikus eksperimental, hilangnya penuaan sel yang dimediasi oleh respons kerusakan DNA diamati setelah menggunakan RNA jepit rambut pendek (shRNA) untuk menghambat respons untai ganda kinase ataksia telangiectasia (ATM), yang menyebabkan peningkatan ukuran tumor dan invasi. [80] Manusia yang lahir dengan cacat bawaan dalam mekanisme perbaikan DNA (misalnya, sindrom Li-Fraumeni) memiliki risiko kanker yang lebih tinggi. [83]

    Prevalensi mutasi respon kerusakan DNA berbeda antar jenis kanker misalnya, 30% karsinoma invasif payudara memiliki mutasi pada gen yang terlibat dalam rekombinasi homolog. [78] Pada kanker, downregulation diamati di semua mekanisme respon kerusakan DNA (base excision repair (BER), nucleotide excision repair (NER), DNA mismatch repair (MMR), homologous recombination repair (HR), non-homologous end bergabung ( NHEJ) dan sintesis DNA translesi (TLS).[84] Selain mutasi pada gen perbaikan kerusakan DNA, mutasi juga muncul pada gen yang bertanggung jawab untuk menghentikan siklus sel untuk memberikan waktu yang cukup bagi perbaikan DNA, dan beberapa gen terlibat dalam perbaikan kerusakan DNA dan kontrol pos pemeriksaan siklus sel, misalnya ATM dan pos pemeriksaan kinase 2 (CHEK2) – penekan tumor yang sering tidak ada atau diturunkan regulasinya pada kanker paru-paru non-sel kecil.[85]

    SDM NHEJ SSA FA BER NER MMR
    ATM x x x
    ATR x x x
    PAXIP x x
    RPA x x x
    BRCA1 x x
    BRCA2 x x
    RAD51 x x
    RFC x x x
    XRCC1 x x
    PCNA x x x
    PARP1 x x
    ERCC1 x x x x
    MSH3 x x x

    Tabel: Gen yang terlibat dalam jalur respons kerusakan DNA dan sering bermutasi pada kanker (HR = rekombinasi homolog NHEJ = ujung non-homolog bergabung dengan SSA = anil untai tunggal FA = jalur anemia fanconi BER = perbaikan eksisi dasar NER = perbaikan eksisi nukleotida MMR = ketidakcocokan memperbaiki)

    Cacat perbaikan DNA epigenetik pada kanker Sunting

    Secara klasik, kanker telah dipandang sebagai sekumpulan penyakit yang didorong oleh kelainan genetik progresif yang mencakup mutasi pada gen penekan tumor dan onkogen, dan penyimpangan kromosom. Namun, menjadi jelas bahwa kanker juga didorong oleh perubahan epigenetik. [86]

    Perubahan epigenetik mengacu pada modifikasi yang relevan secara fungsional pada genom yang tidak melibatkan perubahan dalam urutan nukleotida. Contoh modifikasi tersebut adalah perubahan dalam metilasi DNA (hipermetilasi dan hipometilasi) dan modifikasi histon, [87] perubahan dalam arsitektur kromosom (disebabkan oleh ekspresi protein yang tidak tepat seperti HMGA2 atau HMGA1) [88] dan perubahan yang disebabkan oleh microRNA. Masing-masing perubahan epigenetik ini berfungsi untuk mengatur ekspresi gen tanpa mengubah urutan DNA yang mendasarinya. Perubahan ini biasanya tetap melalui pembelahan sel, berlangsung selama beberapa generasi sel, dan dapat dianggap sebagai epimutasi (setara dengan mutasi).

    Sementara sejumlah besar perubahan epigenetik ditemukan pada kanker, perubahan epigenetik pada gen perbaikan DNA, menyebabkan berkurangnya ekspresi protein perbaikan DNA, tampaknya sangat penting. Perubahan tersebut diperkirakan terjadi pada awal perkembangan kanker dan kemungkinan penyebab karakteristik ketidakstabilan genetik kanker. [89] [90] [91]

    Berkurangnya ekspresi gen perbaikan DNA menyebabkan perbaikan DNA yang kurang. Ketika perbaikan DNA kekurangan, kerusakan DNA tetap berada di sel pada tingkat yang lebih tinggi dari biasanya dan kerusakan berlebih ini menyebabkan peningkatan frekuensi mutasi atau epimutasi. Tingkat mutasi meningkat secara substansial dalam sel yang rusak dalam perbaikan ketidakcocokan DNA [92] [93] atau dalam perbaikan rekombinasi homolog (HRR). [94] Penataan ulang kromosom dan aneuploidi juga meningkatkan sel yang rusak HRR. [95]

    Tingkat kerusakan DNA yang lebih tinggi tidak hanya menyebabkan peningkatan mutasi, tetapi juga menyebabkan peningkatan epimutasi. Selama perbaikan kerusakan untai ganda DNA, atau perbaikan kerusakan DNA lainnya, situs perbaikan yang tidak dibersihkan secara lengkap dapat menyebabkan pembungkaman gen epigenetik. [96] [97]

    Kekurangan ekspresi protein perbaikan DNA karena mutasi yang diturunkan dapat menyebabkan peningkatan risiko kanker. Individu dengan kelainan bawaan pada salah satu dari 34 gen perbaikan DNA (lihat artikel Gangguan defisiensi perbaikan DNA) memiliki peningkatan risiko kanker, dengan beberapa cacat yang menyebabkan peluang kanker hingga 100% seumur hidup (misalnya mutasi p53). [98] Namun, mutasi germline tersebut (yang menyebabkan sindrom kanker sangat penetran) adalah penyebab hanya sekitar 1 persen dari kanker. [99]

    Frekuensi epimutasi pada gen perbaikan DNA Sunting

    Defisiensi enzim perbaikan DNA kadang-kadang disebabkan oleh mutasi somatik yang baru muncul pada gen perbaikan DNA, tetapi lebih sering disebabkan oleh perubahan epigenetik yang mengurangi atau membungkam ekspresi gen perbaikan DNA. Misalnya, ketika 113 kanker kolorektal diperiksa secara berurutan, hanya empat yang memiliki mutasi missense pada gen perbaikan DNA MGMT, sementara mayoritas telah mengurangi ekspresi MGMT karena metilasi wilayah promotor MGMT (perubahan epigenetik). [100] Lima studi berbeda menemukan bahwa antara 40% dan 90% kanker kolorektal telah mengurangi ekspresi MGMT karena metilasi wilayah promotor MGMT. [101] [102] [103] [104] [105]

    Demikian pula, dari 119 kasus kanker kolorektal yang kekurangan perbaikan ketidakcocokan yang tidak memiliki ekspresi gen perbaikan DNA PMS2, PMS2 kekurangan dalam 6 karena mutasi pada gen PMS2, sedangkan dalam 103 kasus ekspresi PMS2 kekurangan karena pasangan pasangannya MLH1 ditekan karena untuk metilasi promotor (protein PMS2 tidak stabil tanpa adanya MLH1). [106] Dalam 10 kasus lainnya, hilangnya ekspresi PMS2 kemungkinan disebabkan oleh overekspresi epigenetik dari microRNA, miR-155, yang menurunkan regulasi MLH1. [107]

    Dalam contoh lebih lanjut, cacat epigenetik ditemukan pada berbagai kanker (misalnya payudara, ovarium, kolorektal dan kepala dan leher). Dua atau tiga defisiensi dalam ekspresi ERCC1, XPF atau PMS2 terjadi secara bersamaan di sebagian besar 49 kanker usus besar yang dievaluasi oleh Facista et al. [108]

    Bagan di bagian ini menunjukkan beberapa agen perusak DNA yang sering terjadi, contoh lesi DNA yang ditimbulkannya, dan jalur yang menangani kerusakan DNA ini. Setidaknya 169 enzim digunakan secara langsung dalam perbaikan DNA atau mempengaruhi proses perbaikan DNA. [109] Dari jumlah tersebut, 83 secara langsung digunakan dalam memperbaiki 5 jenis kerusakan DNA yang diilustrasikan dalam bagan.

    Beberapa gen yang dipelajari dengan lebih baik yang menjadi pusat proses perbaikan ini ditunjukkan dalam bagan. Penunjukan gen yang ditunjukkan dalam warna merah, abu-abu atau cyan menunjukkan gen yang sering diubah secara epigenetik dalam berbagai jenis kanker. Artikel Wikipedia tentang masing-masing gen yang disorot dengan warna merah, abu-abu atau cyan menjelaskan perubahan epigenetik dan kanker di mana epimutasi ini ditemukan. Review artikel, [110] dan artikel survei eksperimental yang luas [111] [112] juga mendokumentasikan sebagian besar defisiensi perbaikan DNA epigenetik pada kanker.

    Gen yang disorot merah sering dikurangi atau dibungkam oleh mekanisme epigenetik pada berbagai kanker. Ketika gen ini memiliki ekspresi yang rendah atau tidak ada, kerusakan DNA dapat menumpuk. Kesalahan replikasi setelah kerusakan ini (lihat sintesis translesi) dapat menyebabkan peningkatan mutasi dan, pada akhirnya, kanker. Represi epigenetik gen perbaikan DNA dalam tepat Jalur perbaikan DNA tampaknya menjadi pusat karsinogenesis.

    Dua gen yang disorot abu-abu RAD51 dan BRCA2, diperlukan untuk perbaikan rekombinasi homolog. Mereka kadang-kadang diekspresikan secara epigenetik dan terkadang diekspresikan di bawah pada kanker tertentu. Seperti yang ditunjukkan dalam artikel Wikipedia tentang RAD51 dan BRCA2, kanker semacam itu biasanya memiliki defisiensi epigenetik pada gen perbaikan DNA lainnya. Kekurangan perbaikan ini kemungkinan akan menyebabkan peningkatan kerusakan DNA yang tidak diperbaiki. Ekspresi berlebihan dari RAD51 dan BRCA2 terlihat pada kanker ini mungkin mencerminkan tekanan selektif untuk kompensasi RAD51 atau BRCA2 ekspresi berlebih dan peningkatan perbaikan rekombinasi homolog untuk setidaknya sebagian menangani kerusakan DNA berlebih tersebut. Dalam kasus di mana RAD51 atau BRCA2 kurang diekspresikan, ini dengan sendirinya akan menyebabkan peningkatan kerusakan DNA yang tidak diperbaiki. Kesalahan replikasi setelah kerusakan ini (lihat sintesis translesi) dapat menyebabkan peningkatan mutasi dan kanker, sehingga ekspresi yang kurang dari RAD51 atau BRCA2 akan bersifat karsinogenik itu sendiri.

    Gen yang disorot sian berada di jalur penggabungan akhir yang dimediasi mikrohomologi (MMEJ) dan diatur ke atas pada kanker. MMEJ adalah rawan kesalahan tambahan tidak akurat jalur perbaikan untuk istirahat untai ganda. Dalam perbaikan MMEJ dari putusnya untai ganda, homologi 5–25 pasangan basa komplementer antara kedua untai berpasangan cukup untuk menyelaraskan untaian, tetapi ujung yang tidak cocok (flaps) biasanya ada. MMEJ menghilangkan nukleotida ekstra (flaps) di mana untaian bergabung, dan kemudian mengikat untaian untuk membuat heliks ganda DNA yang utuh. MMEJ hampir selalu melibatkan setidaknya penghapusan kecil, sehingga merupakan jalur mutagenik. [24] FEN1, endonuklease flap di MMEJ, secara epigenetik meningkat oleh hipometilasi promotor dan diekspresikan secara berlebihan pada sebagian besar kanker payudara, [113] prostat, [114] perut, [115] [116] neuroblastoma, [ 117] pankreas, [118] dan paru-paru. [119] PARP1 juga diekspresikan secara berlebihan ketika situs ETS wilayah promotornya dihipometilasi secara epigenetik, dan ini berkontribusi pada perkembangan kanker endometrium [120] dan kanker ovarium serosa yang bermutasi BRCA. [121] Gen lain dalam jalur MMEJ juga diekspresikan secara berlebihan pada sejumlah kanker (lihat MMEJ untuk ringkasan), dan juga ditampilkan dalam cyan.

    Distribusi perbaikan DNA di seluruh genom dalam sel somatik manusia

    Aktivitas diferensial jalur perbaikan DNA di berbagai wilayah genom manusia menyebabkan mutasi menjadi sangat tidak merata dalam genom tumor. [122] [123] Secara khusus, daerah yang kaya gen dan bereplikasi awal dari genom manusia menunjukkan frekuensi mutasi yang lebih rendah daripada heterokromatin yang miskin gen dan bereplikasi terlambat. Salah satu mekanisme yang mendasari ini melibatkan modifikasi histone H3K36me3, yang dapat merekrut protein perbaikan ketidakcocokan, [124] sehingga menurunkan tingkat mutasi di daerah yang ditandai H3K36me3. [125] Mekanisme penting lainnya menyangkut perbaikan eksisi nukleotida, yang dapat direkrut oleh mesin transkripsi, menurunkan tingkat mutasi somatik pada gen aktif [123] dan daerah kromatin terbuka lainnya. [126]

    Proses dasar perbaikan DNA sangat dilestarikan baik di antara prokariota dan eukariota dan bahkan di antara bakteriofag (virus yang menginfeksi bakteri), namun, organisme yang lebih kompleks dengan genom yang lebih kompleks memiliki mekanisme perbaikan yang lebih kompleks. [127] Kemampuan sejumlah besar motif struktural protein untuk mengkatalisis reaksi kimia yang relevan telah memainkan peran penting dalam elaborasi mekanisme perbaikan selama evolusi. Untuk tinjauan yang sangat rinci tentang hipotesis yang berkaitan dengan evolusi perbaikan DNA, lihat. [128]

    Catatan fosil menunjukkan bahwa kehidupan sel tunggal mulai berkembang biak di planet ini pada suatu saat selama periode Prakambrium, meskipun kapan tepatnya kehidupan modern pertama kali muncul tidak jelas. Asam nukleat menjadi satu-satunya dan cara universal untuk mengkodekan informasi genetik, yang membutuhkan mekanisme perbaikan DNA yang dalam bentuk dasarnya telah diwarisi oleh semua bentuk kehidupan yang masih ada dari nenek moyang mereka yang sama. Munculnya atmosfer bumi yang kaya oksigen (dikenal sebagai "bencana oksigen") karena organisme fotosintesis, serta adanya radikal bebas yang berpotensi merusak dalam sel karena fosforilasi oksidatif, mengharuskan evolusi mekanisme perbaikan DNA yang bertindak secara spesifik. untuk melawan jenis kerusakan yang disebabkan oleh stres oksidatif.

    Tingkat perubahan evolusioner Sunting

    Pada beberapa kesempatan, kerusakan DNA tidak diperbaiki, atau diperbaiki oleh mekanisme rawan kesalahan yang menghasilkan perubahan dari urutan aslinya. Ketika ini terjadi, mutasi dapat menyebar ke dalam genom keturunan sel. Jika peristiwa seperti itu terjadi pada sel germ line yang pada akhirnya akan menghasilkan gamet, mutasi berpotensi diturunkan ke keturunan organisme. Laju evolusi pada spesies tertentu (atau, dalam gen tertentu) adalah fungsi dari laju mutasi. Akibatnya, kecepatan dan akurasi mekanisme perbaikan DNA memiliki pengaruh terhadap proses perubahan evolusioner. [129] Perlindungan dan perbaikan kerusakan DNA tidak mempengaruhi tingkat adaptasi dengan regulasi gen dan rekombinasi dan seleksi alel. Di sisi lain, perbaikan dan perlindungan kerusakan DNA memang mempengaruhi laju akumulasi yang tidak dapat diperbaiki, menguntungkan, perluasan kode, mutasi yang dapat diwariskan, dan memperlambat mekanisme evolusi untuk perluasan genom organisme dengan fungsi baru. Ketegangan antara kemampuan berevolusi dan perbaikan dan perlindungan mutasi perlu diselidiki lebih lanjut.

    Sebuah teknologi bernama clustered regular interspaced short palindromic repeat (disingkat menjadi CRISPR-Cas9) ditemukan pada tahun 2012. Teknologi baru ini memungkinkan siapa saja dengan pelatihan biologi molekuler untuk mengubah gen spesies apa pun dengan presisi, dengan menginduksi kerusakan DNA pada titik tertentu dan kemudian mengubah mekanisme perbaikan DNA untuk menyisipkan gen baru. [130] Lebih murah, lebih efisien, dan lebih presisi daripada teknologi lainnya. Dengan bantuan CRISPR–Cas9, bagian genom dapat diedit oleh para ilmuwan dengan menghapus, menambahkan, atau mengubah bagian dalam urutan DNA.


    Algoritma Genetika

    Evolusi dipahami dengan baik sebagai teori dalam hal biologi. Organisme bersaing satu sama lain untuk sumber daya dan karena itu kelangsungan hidup. Seiring waktu, melalui pemuliaan dan mutasi, organisme beradaptasi untuk mendapatkan keunggulan kompetitif dalam lingkungan mereka. Organisme yang tumbuh dengan baik, bertahan dan mewariskan warisan genetik mereka, sementara yang lain binasa. Dengan strategi yang relatif sederhana, hasilnya mengesankan.

    Algoritma Genetika (GA) adalah strategi pemecahan masalah berbasis komputer berdasarkan strategi evolusi ini. Solusi potensial dipaksa untuk bersaing dalam suatu lingkungan, menghasilkan solusi yang lebih baik dari waktu ke waktu. Salah satu manfaat utama dari Algoritma Genetika adalah bahwa pemecah masalah hanya perlu mengetahui bagaimana mengevaluasi solusi potensial, bukan bagaimana membangun solusi yang optimal.Hal ini menjadi semakin penting seiring dengan meningkatnya kompleksitas masalah karena semakin sulit untuk membuat model yang akurat untuk solusi. Selain itu, metode-metode yang digunakan memodelkan Algoritma Genetika yang digunakan dalam pemecahan masalah manusia.

    Melalui strategi pencarian yang cerdas, Algoritma Genetika dapat dengan sangat efisien mencari ruang solusi untuk masalah yang diberikan dan dengan demikian sampai pada solusi yang baik. Dengan menggunakan berbagai strategi mutasi dan persilangan yang tepat, seseorang dapat memastikan bahwa maxima dan minima terlokalisasi tidak mengambil alih populasi dan oleh karena itu tampaknya menjadi solusi yang tepat untuk masalah tersebut. Pendekatan berbasis model tradisional untuk memecahkan masalah terikat oleh kualitas dan akurasi model. Namun, karena Algoritma Genetika tidak memiliki model ruang solusi yang komprehensif, kualitas solusi didasarkan pada keakuratan kriteria evaluasi dan campuran persilangan dan mutasi yang mengeksplorasi ruang solusi. Ini adalah kekuatan terbesar dari Algoritma Genetika. Jauh lebih mudah untuk menetapkan seperangkat kriteria evaluasi daripada membuat model representatif yang diarahkan untuk mencapai solusi.


    Kromosom dalam Sel

    Kesalahan Penghapusan

    Kadang-kadang sepotong kromosom putus, mengakibatkan penghapusan materi genetik. Efek dari hilangnya sebagian kromosom tergantung pada gen tertentu yang hilang. Salah satu penghapusan paling awal yang dicatat dengan teknik pewarnaan adalah hilangnya sebagian lengan pendek kromosom 5. Bayi yang terkena memiliki wajah bulat, seperti bulan dan sangat lemah, tangisan sedih yang digambarkan mirip dengan mengeong kucing, dan kelainan bernama cri du chat (Prancis, "cat menangis") sindrom. Tangisan menghilang seiring waktu seiring dengan perbaikan laring dan jarang terdengar setelah tahun pertama kehidupan. Fitur wajah juga berubah seiring bertambahnya usia, dan wajah berbentuk bulan menjadi panjang dan tipis. Kebanyakan pasien bertahan hidup setelah masa kanak-kanak, tetapi mereka termasuk di antara yang paling terbelakang (IQ biasanya <20). Contoh sindrom penghapusan ditunjukkan pada Tabel 2-2.

    Delesi dari berbagai jenis, terutama interstisial dan terminal, berperan dalam menggambarkan segmen kromosom 21 yang bertanggung jawab atas sindrom Down. Penghapusan segmen yang berbeda dari salah satu lengan panjang kromosom 21 pada individu trisomi 21 (menghasilkan trisomi parsial) telah memungkinkan untuk mengidentifikasi wilayah kromosom yang bertanggung jawab atas fitur fenotipik sindrom Down. "Daerah kritis sindrom Down" telah diidentifikasi sebagai wilayah kromosom 5 hingga 10 Mb dan mencakup pita 21q22.2 hingga 21q22.3.


    Virus menular yang tersembunyi di dalam kromosom dapat diturunkan dari orang tua ke anak-anak

    Human herpesvirus 6 (HHV-6) menginfeksi hampir 100 persen manusia pada masa kanak-kanak, dan infeksi tersebut kemudian berlangsung selama sisa hidup seseorang. Sekarang, tim yang dipimpin oleh Peter Medveczky, MD, seorang profesor di Departemen Kedokteran Molekuler di University of South Florida (USF), telah menemukan bahwa pada beberapa individu, HHV-6 menyebabkan infeksi permanen dengan memasukkan atau "mengintegrasikan" DNA-nya ke dalam kromosom manusia. Dari pelabuhan ini, DNA virus tidak dapat dihilangkan oleh sistem imun.

    Makalah yang menjelaskan penelitian ini diterbitkan secara online pada 8 Maret di Prosiding National Academy of Sciences.

    Tim USF juga mengkonfirmasi hasil awal oleh peneliti lain bahwa, sejak lama, virus memasukkan DNA-nya ke dalam DNA sperma dan sel telur manusia. Akibatnya, beberapa orang (sekitar 1 persen orang di AS) dilahirkan dengan DNA virus di setiap sel dalam tubuh mereka. Memang, HHV-6 adalah virus fungsional pertama dari jenis apa pun yang dilaporkan melewati garis kuman manusia.

    Tim mempresentasikan bukti yang jelas bahwa virus dapat memasukkan DNA-nya secara khusus ke dalam telomer – struktur di ujung setiap kromosom yang memainkan peran kunci dalam penuaan dan kanker.

    Akhirnya, tim menunjukkan bahwa genom HHV-6 (CIHHV-6) yang terintegrasi secara kromosom dapat diaktifkan kembali menjadi bentuk infeksi.

    Temuan ini mengejutkan, karena virus herpes manusia lainnya menyebabkan infeksi permanen dengan mekanisme yang berbeda. Mengumpulkan DNA mereka menjadi lingkaran kecil yang berada di dalam inti sel: mereka tidak memasukkan DNA mereka ke dalam kromosom.

    Ada banyak pertanyaan yang belum terjawab yang diharapkan dapat diselesaikan oleh tim USF. "Kami ingin tahu apakah lokasi integrasi berdampak pada patologi," kata Dr. Medveczky. "Kami juga ingin tahu lebih banyak tentang obat mana yang dapat memicu reaktivasi pada pasien yang membawa virus ini di setiap sel. Penting bagi pasien ini untuk menghindari obat yang dapat mengaktifkan kembali virus."

    "Ini adalah rangkaian pengamatan yang menarik dan provokatif. Pertanyaan yang diajukan oleh penelitian ini akan membuat ahli virologi herpes sibuk selama bertahun-tahun," prediksi ahli HHV-6 Phil Pellett, PhD dari Wayne State University.

    HHV-6 ditemukan pada tahun 1986 di laboratorium Dr. Robert C. Gallo di National Cancer Institute setelah Gallo meminta rekan kerjanya untuk mencari virus herpes pada kasus limfoma AIDS yang mungkin memicu kanker. "Dalam pikiran saya, temuan ini juga harus merangsang penelitian lebih lanjut tentang kemungkinan peran HHV-6 dalam beberapa jenis kanker seperti yang disarankan oleh orang lain yang telah menemukan kemungkinan hubungan dengan beberapa limfoma," komentar Dr. Gallo. "Namun, jelas lebih banyak pekerjaan akan diperlukan untuk memajukan kesimpulan apa pun dalam hal ini."

    HHV-6 menyebabkan roseola, ruam dan demam yang umumnya jinak pada bayi. Virus dapat aktif kembali pada individu dengan sistem kekebalan yang tertekan, terkadang menyebabkan konsekuensi serius seperti ensefalitis, hepatitis, miokarditis, dan pneumonia.

    Penelitian terbaru menunjukkan bahwa HHV-6 juga dapat dikaitkan dengan penyakit pada orang dengan sistem kekebalan yang tampaknya sehat: ensefalitis, epilepsi lobus temporal mesial, multiple sclerosis, miokarditis, dan kardiomiopati idiopatik. Meskipun tidak ada bukti bahwa virus memainkan peran kausal dalam penyakit ini, virus lebih sering ditemukan di jaringan yang sakit daripada di jaringan yang sehat.

    Penelitian sebelumnya telah menggunakan teknik visual yang disebut hibridisasi fluoresensi in situ (FISH), yang menunjukkan bahwa DNA virus hadir di lokasi yang sama (dekat telomer) dari kromosom yang sama pada orang tua dan anak. Ini sangat menyarankan tetapi tidak membuktikan bahwa virus diturunkan melalui garis kuman pada anak-anak ini. Dengan menentukan urutan DNA ujung kromosom, tim Medveczky dengan jelas menunjukkan bahwa genom HHV-6 terintegrasi ke dalam DNA telomer. Tim juga menunjukkan bahwa DNA HHV-6, tidak seperti virus herpes manusia lainnya, tidak menggulung menjadi lingkaran di dalam nukleus.

    Sebagian besar orang, bagaimanapun, tidak mewarisi DNA HHV-6 dari orang tua mereka dan tidak memilikinya di setiap sel tubuh mereka. Namun hampir semua orang terinfeksi virus secara permanen. Jadi Medveczky dan rekan-rekannya bertanya-tanya apakah virus itu mungkin tinggal permanen di dalam tubuh dengan mengintegrasikan DNA-nya ke dalam kromosom beberapa sel saja.

    Untuk memeriksa kemungkinan ini, para peneliti mengambil sel yang tidak pernah terpapar HHV-6 dan menginfeksinya dengan HHV-6 yang telah direkayasa untuk membuat sel yang terinfeksi bersinar hijau terang. Benar saja, begitu infeksi mereda, sel-sel hijau yang mengandung DNA HHV-6 terintegrasi ke ujung-ujung kromosom. Ketika para peneliti merangsang sel-sel dengan bahan kimia yang diketahui mengaktifkan virus herpes lainnya, sel-sel dengan DNA virus terintegrasi mulai memproduksi virus menular. Penting untuk mengetahui apakah proses serupa terjadi selama bentuk infeksi HHV-6 yang terjadi pada sebagian besar individu.

    Untuk sekitar 1 persen dari populasi yang lahir dengan DNA virus di setiap sel dalam tubuhnya, beberapa pertanyaan muncul. Apakah orang-orang seperti itu lebih rentan terhadap penyakit karena mereka memiliki risiko reaktivasi virus yang lebih besar? Jika ya, penyakit apa? Jika seseorang dilahirkan dengan protein virus yang ada sejak lahir, apakah sistem kekebalan orang itu akan "dibodohi" dengan berpikir bahwa virus itu tidak asing dan tidak perlu diserang? Jika demikian, apakah itu hal yang buruk atau hal yang baik untuk kesehatan seseorang? Akhirnya, virus memasukkan dirinya ke dalam telomer dan secara teoritis dapat mengganggu fungsi telomer. Karena telomer penting dalam penuaan sel dan kanker, dapatkah penyisipan DNA virus dalam telomer memiliki efek pada kecenderungan sel untuk menua atau berubah menjadi kanker?

    Meskipun unik di antara virus herpes manusia yang diketahui, kapasitas HHV-6 untuk berintegrasi ke dalam kromosom manusia tidak unik sifatnya. Sebuah virus herpes yang menginfeksi ayam, yang disebut virus penyakit Marek, tampaknya berperilaku dengan cara yang sama. Menariknya, meskipun virus-virus tersebut tidak berkerabat dekat, urutan DNA yang digunakan oleh virus penyakit Marek untuk berintegrasi ke dalam kromosom ayam sangat mirip dengan urutan DNA yang digunakan untuk integrasi kromosom oleh HHV-6.

    Mahasiswa doktoral Jesse Arbuckle dan rekan peneliti Maria Medveczky, keduanya dari Departemen Kedokteran Molekuler USF, adalah penulis utama penelitian ini. Penulis lain yang berkontribusi adalah dari Bioworld Consulting Laboratories, HHV-6 Foundation, University of Minnesota, University of Brussels, Stanford University School of Medicine dan Harvard Medical School.

    Studi USF didanai oleh HHV-6 Foundation, sebuah organisasi nirlaba yang mendukung penelitian virologi, serta hibah dari National Institutes of Health.

    Sumber Cerita:

    Materi disediakan oleh Universitas Kesehatan Florida Selatan. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.


    Sebuah Pengantar Analisis Genetika. edisi ke-7.

    Jika dua patahan terjadi pada satu kromosom, terkadang daerah di antara patahan tersebut berputar 180 derajat sebelum bergabung kembali dengan dua fragmen ujung. Peristiwa semacam itu menciptakan mutasi kromosom yang disebut inversi. Tidak seperti penghapusan dan duplikasi, inversi tidak mengubah jumlah keseluruhan materi genetik, sehingga inversi umumnya layak dan tidak menunjukkan kelainan tertentu pada tingkat fenotipik. Dalam beberapa kasus, salah satu kerusakan kromosom berada di dalam gen yang memiliki fungsi esensial, dan titik putus tersebut bertindak sebagai mutasi gen mematikan yang terkait dengan inversi. Dalam kasus seperti itu, inversi tidak dapat dibiakkan menjadi homozigositas. Namun, banyak inversi dapat dibuat homozigot lebih jauh, inversi dapat dideteksi pada organisme haploid. Dalam kasus ini, breakpoint jelas tidak berada di wilayah yang penting. Beberapa kemungkinan hasil inversi pada tingkat DNA ditunjukkan pada Gambar 17-14.

    Gambar 17-14

    Efek inversi pada tingkat DNA. Gen diwakili oleh A, B, C, dan D. Untai template berwarna hijau tua Untai nontemplate berwarna hijau muda garis bergerigi menunjukkan putusnya DNA. Huruf P singkatan dari promotor tebal panah menunjukkan posisi (lebih. )

    Sebagian besar analisis inversi menggunakan diploid inversi heterozigot di mana satu kromosom memiliki urutan standar dan satu membawa inversi. Pengamatan mikroskopis meiosis dalam heterozigot inversi mengungkapkan lokasi segmen terbalik karena satu kromosom berputar sekali di ujung inversi untuk berpasangan dengan kromosom lain yang tidak dipilin dengan cara ini pasangan homolog membentuk lingkaran inversi (Gambar 17-15).

    Gambar 17-15

    Kromosom heterozigot inversi berpasangan dalam satu lingkaran pada meiosis. (a) Representasi diagram setiap kromosom sebenarnya adalah sepasang kromatid bersaudara. (b) Mikrograf elektron kompleks sinaptonemal pada profase I meiosis pada tikus heterozigot (lebih.)

    Lokasi sentromer relatif terhadap segmen terbalik menentukan perilaku genetik kromosom. Jika sentromer berada di luar inversi, maka inversi tersebut dikatakan parasentris, sedangkan inversi yang mencakup sentromer adalah perisentrik:

    Bagaimana inversi berperilaku secara genetik? Pindah silang dalam loop inversi dari inversi parasentrik menghubungkan sentromer homolog dalam a jembatan disentrik sekaligus memproduksi fragmen asentris𠅊 fragmen tanpa sentromer. Kemudian, saat kromosom berpisah pada anafase I, sentromer tetap dihubungkan oleh jembatan, yang mengarahkan sentromer sehingga kromatid noncrossover terletak paling jauh. Fragmen asentris tidak dapat menyelaraskan dirinya sendiri atau bergerak dan, akibatnya, hilang. Ketegangan akhirnya memutus jembatan, membentuk dua kromosom dengan delesi terminal (Gambar 17-16). Gamet-gamet yang mengandung kromosom-kromosom yang terhapus seperti itu mungkin tidak dapat hidup, tetapi, bahkan jika hidup, zigot yang akhirnya mereka bentuk tidak dapat hidup. Oleh karena itu, peristiwa persilangan, yang biasanya menghasilkan kelas rekombinan produk meiosis, malah menghasilkan produk mematikan. Hasil keseluruhan adalah frekuensi rekombinan yang lebih rendah. Faktanya, untuk gen dalam inversi, RF adalah nol. Untuk gen yang mengapit inversi, RF dikurangi secara proporsional dengan ukuran relatif inversi.

    Gambar 17-16

    Produk meiotik yang dihasilkan dari persilangan tunggal dalam loop inversi parasentrik. Dua kromatid nonsister menyeberang dalam loop.

    Pembalikan mempengaruhi rekombinasi dengan cara lain juga. Heterozigot inversi sering memiliki masalah pasangan mekanis di wilayah inversi masalah pasangan ini mengurangi frekuensi pindah silang dan karenanya frekuensi rekombinan di wilayah tersebut.

    Efek genetik bersih dari inversi perisentrik sama dengan efek genetik satu parasentrik produk persilangan tidak dipulihkan tetapi karena alasan yang berbeda. Dalam inversi perisentrik, karena sentromer terkandung dalam daerah terbalik, kromosom yang telah menyeberang terputus dengan cara normal, tanpa menciptakan jembatan. Namun, crossover menghasilkan kromatid yang mengandung duplikasi dan kekurangan untuk bagian kromosom yang berbeda (Gambar 17-17). Dalam hal ini, jika nukleus yang membawa kromosom persilangan dibuahi, zigot mati karena ketidakseimbangan genetiknya. Sekali lagi, hasilnya adalah pemulihan selektif kromosom noncrossover pada keturunan yang layak.

    Gambar 17-17

    Produk meiosis yang dihasilkan dari meiosis dengan crossover tunggal dalam loop inversi perisentrik.

    PESAN

    Dua mekanisme mengurangi jumlah produk rekombinan di antara keturunan heterozigot inversi: eliminasi produk persilangan di loop inversi dan penghambatan pemasangan di wilayah inversi.

    Perlu menambahkan catatan tentang inversi homozigot. Dalam kasus seperti itu, kromosom homolog terbalik berpasangan dan bersilangan secara normal, tidak ada jembatan, dan produk meiosis dapat hidup. Namun, efek yang menarik adalah peta keterkaitan akan menunjukkan urutan gen terbalik.

    Ahli genetika menggunakan inversi untuk membuat duplikasi wilayah kromosom tertentu untuk berbagai tujuan eksperimental. Misalnya, pertimbangkan inversi perisentrik heterozigot dengan satu titik putus di ujung (T) kromosom, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 17-18. Crossover di loop menghasilkan jenis kromatid di mana seluruh lengan kiri diduplikasi jika ujungnya tidak penting, stok duplikasi dihasilkan untuk penyelidikan. Cara lain untuk membuat duplikasi (dan kekurangan) adalah dengan menggunakan dua inversi parasentrik dengan titik putus yang tumpang tindih (Gambar 17-19). Sebuah loop kompleks terbentuk, dan crossover dalam inversi menghasilkan duplikasi dan penghapusan. Manipulasi ini hanya mungkin pada organisme dengan kromosom yang dipetakan secara menyeluruh yang tersedia set besar pengaturan ulang standar.

    Gambar 17-18

    Generasi duplikasi nontandem yang layak dari inversi perisentrik dekat dengan ujung kromosom yang dapat dibuang.

    Gambar 17-19

    Generasi duplikasi nontandem dengan menyeberang di antara dua inversi yang tumpang tindih.

    Kita telah melihat bahwa analisis genetik dan sitologi kromosom meiosis adalah cara yang baik untuk mendeteksi inversi. Seperti kebanyakan penataan ulang, ada juga kemungkinan deteksi melalui analisis kromosom mitosis. Fitur operasional utama adalah mencari rasio lengan baru. Pertimbangkan kromosom yang telah bermutasi sebagai berikut:

    Perhatikan bahwa rasio panjang lengan pendek telah diubah dari sekitar 4 menjadi sekitar 1 oleh inversi perisentrik. Inversi parasentrik tidak mengubah rasio lengan, tetapi dapat dideteksi secara mikroskopis jika pita atau penanda kromosom lainnya tersedia.

    PESAN

    Fitur diagnostik utama dari inversi adalah loop inversi, pengurangan frekuensi rekombinan, dan penurunan kesuburan dari produk meiosis yang tidak seimbang atau dihapus, semua diamati pada individu heterozigot untuk inversi. Beberapa inversi dapat diamati secara langsung sebagai susunan penanda kromosom yang terbalik.

    Inversi ditemukan pada sekitar 2 persen manusia. Pembawa inversi heterozigot umumnya tidak menunjukkan fenotipe yang merugikan tetapi menghasilkan rangkaian produk meiosis abnormal yang diharapkan dari persilangan dalam loop inversi. Mari kita pertimbangkan inversi perisentrik sebagai contoh. Orang heterozigot untuk inversi perisentrik menghasilkan keturunan dengan kromosom penghapusan duplikasi diprediksi keturunan ini menunjukkan berbagai tingkat kelainan tergantung pada panjang daerah kromosom yang terkena. Beberapa fenotipe yang disebabkan oleh duplikasi kromosom penghapusan sangat abnormal sehingga tidak mampu bertahan hidup sampai lahir dan hilang sebagai aborsi spontan. Namun, ada cara untuk mempelajari produk meiosis abnormal yang tidak bergantung pada kelangsungan hidup sampai aterm. Sperma manusia yang bersentuhan dengan telur hamster emas yang tidak dibuahi menembus telur tetapi gagal membuahinya. Nukleus sperma tidak menyatu dengan nukleus telur, dan jika sel disiapkan untuk pemeriksaan sitogenetik, kromosom manusia dapat dengan mudah terlihat sebagai kelompok yang berbeda (Gambar 17-20). Teknik ini memungkinkan untuk mempelajari produk kromosom dari meiosis pria secara langsung dan sangat berguna dalam studi produk meiosis pria yang memiliki mutasi kromosom.

    Gambar 17-20

    Sperma manusia dan oosit hamster digabungkan untuk memungkinkan studi kromosom dalam produk meiosis jantan manusia. (Setelah seni asli oleh Renພ Martin.)

    Dalam satu kasus, seorang pria heterozigot untuk inversi kromosom 3 menjalani analisis sperma. Inversinya besar dengan potensi tinggi untuk pindah silang dalam loop. Empat tipe kromosom 3 ditemukan pada sperma pria normal, inversi, dan dua tipe rekombinan (Gambar 17-21). Sperma mengandung empat jenis dalam frekuensi berikut:

    Gambar 17-21

    (a) Empat kromosom berbeda 3 ditemukan dalam sperma pria heterozigot untuk inversi perisentrik besar. Jenis duplikasi-penghapusan hasil dari crossover di loop inversi. (b) Dua set kromosom sperma lengkap yang berisi dua duplikasi–penghapusan (lebih.)

    Kromosom rekombinan duplication-q�letion-p telah diamati sebelumnya pada beberapa anak abnormal, tetapi tipe duplication-p�letion-q belum pernah terlihat, dan mungkin zigot yang menerimanya terlalu abnormal untuk bertahan hidup sampai aterm. Agaknya, penghapusan fragmen q yang lebih besar memiliki konsekuensi yang lebih parah daripada penghapusan fragmen p yang lebih kecil.

    Dengan kesepakatan dengan penerbit, buku ini dapat diakses dengan fitur pencarian, tetapi tidak dapat dijelajahi.


    4.Peta penyeimbang

    Lebih dari setengah C. elegan genom ditutupi oleh penyeimbang yang andal dan teruji (Gambar 7). Wilayah yang seimbang mencakup hampir semua LG I, 65% kanan LG II, semua LG III, separuh kanan LG IV, 66% kiri LG V, dan 80% kanan LG X (berdasarkan genetik, bukan fisik, luasan setiap kromosom). Wilayah yang tidak seimbang sepenuhnya mencakup sebagian besar wilayah yang tersisa. Penyeimbang mungkin atau mungkin tidak termasuk ujung fisik kromosom. Ketika digambar atau disebut termasuk bagian akhir, itu berarti hanya penanda genetik paling distal yang tampak seimbang.


    Tonton videonya: IPA Kelas 9: Pewarisan Sifat I Materi Genetik: Kromosom, DNA dan RNA (Februari 2023).