Presentasi Microarrays
Berikut ini adalah materi presentasi mengenai dasar-dasar Microarrays dalam format PDF. Materi ini meliputi:
Untuk yang berminat bisa mendownload melalui link berikut ini:
Semoga bermanfaat.
Para ilmuan Jepang menemukan bahwa anak tikus yang dihasilkan dari material genetic yang berasal dari dua tikus betina tanpa ada material genetic dari ayahnya, hidup lebih lama dibanding anak tikus dengan campuran genetic normal, campuran gen maternal dan paternal. Penemuan ini bias menjadi bukti awal bahwa gen sperma mungkin memberi efek pada lama hidup mamalia.
Penelitian ini menemukan bahwa tikus dari genome dua betina (bi-maternal mice/BM) rata-rata mempunyai usia 186 hari lebih lama dibanding tikus control (tikus dari kombinasi normal gen jantan dan betina). Umur rata-rata dari tikus hasil percobaan ini adalah 700-800 hari.
Studi ini bermula dari pertanyaan mengapa wanita umumnya mempunyai usia yang labih panjang di banding pria. Dan ini terjadi hampr pada semua jenis mamalia. Jenis betina mempunyai usia hidup yang lebih lama dibanding jenis jantan. Fenomena ini sampai sekarang belum dapat dijelaskan dari segi ilmu pengetahuan dan science. Apakah panjangnya usia pada mamalia ditentukan oleh komposisi genom dari hanya satu orangtua atau dari kedua orangtuanya?
Untuk menjawab ini Prof Kono dan Dr Kawahara mempelajari tikus yang di ‘buat’ tanpa adanya peran sperma dari tikus jantan.
Untuk melakukan ini, mereka mengumpulkan oocyte (sel telur) yang belum berkembang dari tikus berumur satu hari (day-old mice), memanipulasi oocyte ini sehingga gen-nya mempunyai sifat seperti gen pada sperma. Kemudian ditranplantasikan kedalam oocyte tikus betina dewasa yang telah dihilangkan inti selnya (enucleated oocytes). Sel telur yang telah direkonstruksi ini akan berkembang menjadi embrio, yang kemudian diransfer kedalam rahim tikus betina yang kelak akan menjadi ibunya. Tikus yang lahir akan menjadi tikus bi-maternal (BM), mempunyai material genetic yang berasal dari dua orangtua betina, tanpa ayah.
Sebagai control digunakan tikus melalui pembuahan normal yang secara genetic sama dengan tikus BM, hanya saja menggunakan campuran gen normal, jantan dan betina.
Secara keseluruhan terdapat 13 tikus BM dan 13 tikus control. Lamanya hidup tikus BM rata-rata adalah 841.5 hari, sementara tikus control 655.5 hari, 186 hari lebih lama. Para ilmuan juga menimbang berat tikus-tikus tersebut pada hari ke 49 dan 600 (20 bulan setelah kelahiran). mereka menemukan tikus BM lebih ringan dan kecil daripada tikus control. Tikus BM juga terindikasi mempunyai system immune yang lebih baik, dengan peningkatan signifikan pada salah satu sel darah putih, eosinophil.
Kedua kelompok tikus dipelihara dalam lingkungan yang sama, dengan akses bebas ke makanan, sehingga perbedaan karena factor lingkungan bias diabaikan.
Menurut Prof Kono, alasan tikus BM cenderung memiliki usia hidup yang lebih lama adalah karena factor represi dari gen yang disebut Rasgrf1 yang terdapat pada tikus BM. Gen ini umumnya terekspresi dari kromosom paternal dan merupakan imprinted gen pada kromosom 9 yang berhubungan dengan pertumbuhan post-natal.
Namun belum jelas apakah Rasgrf1 betul-betul berhubungan dengan lamanya usia hidup atau tidak. Tapi yang jelas gen ini menjadi salah satu kandidat kuat sebagai gen yang bertanggung jawab terhadap fenomena tersebut.
Meskipun masih sangat awal, studi ini mungkin dapat memberikan jawaban tentang pertanyaan berikut.
Apakah lamanya usia hidup pada mamalia ditentukan oleh komposisi genom salah satu atau kedua orangtua??
Dan mungkin juga pertanyaan lain, yaitu apakah wanita diuntungkan karena mempunyai usia hidup lebih lama secara genetic dibanding pria..??
Artikel terkait:
Bagaimana sebuah sel tunggal “zygote” hasil pembuahan bisa tumbuh menjadi seorang manusia utuh dengan seratusan triliun sel kompleks yang berbeda-beda bentuk, ukuran dan variasi-variasinya? Dan bagaimana pula caranya setiap sel tumbuh pada tempatnya tanpa tertukar satu sama lain?
Image from iupui.edu
Kita tahu bahwa setiap sel memiliki satu paket utuh DNA yang merupakan resep genetik, pada manusia paket DNA ini berupa 23 pasang kromosom. Semua resep genetik manusia ada di situ, mulai dari resep membuat rambut, otak, mata, enzim amilase di air liur, membuat jantung, paru-paru hingga sel-sel kuku jempol kaki semuanya ada. DNA dalam setiap sel tubuh identik, DNA yang dianalisa dari alis bulu mata seseorang akan persis sama dengan DNA yang diambil dari darahnya, dan ini sama dengan DNA pada sel zygote-nya ketika telur sang ibu berhasil dibuahi sperma sang ayah.
Yang ajaib, kok bisa sel tunggal (zygote) membelah dan tumbuh menjadi makhluk multisel kompleks tanpa ada yang salah atau tertukar posisinya? Untunglah mata kita tumbuh di rongga mata pada tengkorak kepala, bagaimana kalau tumbuh di kaki?
Di sinilah letak keagungan Sang Khaliq. Meskipun resep genetik (DNA) di dalam setiap sel sama/identik (dengan beberapa pengecualian tentunya), tapi tidak semua bagian resep itu dibaca dan diterjemahkan secara serabutan. Setiap sel hanya membaca bagian tertentu resep yang menjadi miliknya saja secara selektif, dan setiap sel tahu kapan resep tersebut digunakan dan berapa banyak protein yang harus dibuat dari resep tersebut. Ada mekanisme ON dan OFF di sini.
Begitu pula ketika sel tunggal zygote berkembang menjadi organisme multiseluler kompleks yang tersusun atas triliunan sel dengan variasi yang berbeda, mekanisme kerja mesin genetik dalam sel-sel kita pastilah melibatkan proses yang memiliki regulasi yang rumit. Jenis gen apa saja yang ON pada waktu-waktu tertentu harus dikontrol secara presisi, begitu pula dengan jumlah protein yang dihasilkan masing-masing sel. Ini bisa terlihat dalam tahapan perkembangan janin dalam rahim ibu, dimana bagian kepala akan berkembang lebih dulu ketimbang bagian kaki. Pada bayi yang baru lahir, sel-sel otaknya akan tumbuh jauh lebih cepat dibanding sel-sel lain, akan tetapi pada usia tertentu pertumbuhan sel otak terhenti dan justru bagian tubuh lain yang lebih berkembang.
Inilah yang disebut sebagai regulasi dan ekspresi genetik. Sebelum membaca lebih jauh, ada baiknya melihat dulu artikel-artikel berikut yang berkaitan dengan ekspresi genetik.
Sekarang mari kita telusuri bagaimana regulasi genetik bekerja dan apa saja yang terlibat.
Structure of a Gene. Image from wellcome.ac.uk
Promoter adalah suatu sekuen DNA yang spesifik terdapat sebelum daerah pengkodean yang membawa informasi untuk membuat suatu gen ON atau OFF. Promoter dikenali oleh suatu regulatory protein dalam sel yang akan terikat padanya sehingga mempengaruhi transkripsi gen.
Ada gen yang dalam kondisi normal tidak aktif karena aktifitasnya diblokir oleh protein repressor. Jika pada kondisi tertentu produksi protein dibutuhkan, maka akan ada protein inducer yang akan mengikat protein repressor dan menginaktifkannya, akibatnya gen tadi menjadi aktif dan membuatnya bisa ditranskripsikan.
Ada juga gen yang dalam kondisi normal justru aktif dan ditranskripsikan secara teratur. Gen seperti ini juga punya protein repressor tapi proteinnya lah yang tidak aktif. Jika pada kondisi tertentu produksi protein harus dikurangi atau distop, maka protein repressor akan dibuat berfungsi dengan kedatangan molekul corepressor yang akan membuat suatu kompleks dengannya. Karena repressornya aktif maka aktifitas gen akan terhambat atau berhenti.
Gambar berikut ini menunjukkan struktur gen eukaryota, posisi promoter berada pada bagian awal gen (ujung 5′).
Selain pemblokiran dan pengaktifan ekspresi gen pada tahan inisiasi transkripsi, regulasi bisa juga terjadi pada tahapan lain dari pathway gen-ke-protein (lihat lagi tentang Dogma Central di sini). Pada tahap pasca transkripsi bisa juga terdapat “alternative splicing“, yang mengakibatkan diproduksinya protein yang berbeda-beda dari suatu gen yang sama pada kondisi yang berbeda.
Seperti kita tahu, pada eukaryot RNA hasil transkripsi akan melalui tahapan pemotongan dan penyambungan (splicing) sehingga menjadi mature RNA yang nantinya akan ditranslasi jadi protein. Nah, titik pemotongan dan penyambungan ini bisa berbeda sehingga menghasilkann mature RNA yang berbeda, dan otomatis protein hasil translasinya pun berbeda.
Gambaran proses splicing bisa dilihat pada gambar struktur gen di atas. Sedangkan gambar berikut menjelaskan bagaimana splicing bisa menghasilkan beberapa protein berbeda.
Alternative Splicing. Image from ncbi.nlm.nih.gov
Tahap awal dan pasca translasi mRNA menjadi protein juga ada regulasinya. Faktor-faktor inisiasi translasi dapat dimodulasi dengan fosforilasi faktor inisiasi dan hubungannya dengan protein lain. Begitu pula pasca translasi, ada modifikasi semisal glikosilasi dan asetilasi untuk mengatur apakah suatu protein ON ataukah OFF.
Post Translational Modification. Image from csbsju.edu
Singkatnya, mesin biologis dalam tubuh kita dan setiap makhluk hidup yang mengatur ekspresi gen mestilah merupakan suatu sistem rumit yang bekerja pararel, sangat teratur, mampu mengetahui kapan dan gen mana saja yang aktif atau tidak, berapa besar ekspresi yang dihasilkan dan di sel apa saja ia harus aktif. Sungguh-sungguh luar biasa. Mengandalkan informasi berupa urutan DNA genom yang hingga saat ini semakin banyak saja yang terungkap tidak akan cukup, itu hanyalah resep untuk membuat protein. Tapi untuk menjawab siapa, apa, kapan, bagaimana dan mengapa semua itu terjadi pada berbagai proses biologis dalam tubuh kita, kita memerlukan lebih banyak lagi informasi selain sekedar resep saja.
DNA Microarrays
Gene Expression
| [simage=209,400,y,left] |
Transcription is the process by which the information contained in a section of DNA is transferred to a newly assembled piece of messenger RNA (mRNA). Transciption is consisted of three steps:
| [simage=210,320,y,left] |
| [simage=211,320,y,left] |
| [simage=212,320,y,left] |
Messenger ribonucleic acid (mRNA) is a molecule of RNA encoding a chemical “blueprint” for a protein product. mRNA is transcribed from a DNA template, and carries coding information to the sites of protein synthesis: the ribosomes.
| [simage=214,400,y,left] |
| [simage=213,400,y,left] |
| [simage=203,320,y,left] |
| [simage=204,320,y,left] |
| [simage=205,200,y,left] |
| [simage=215,320,y,left] |
| [simage=202,200,y,left] |
Fluorescence is a luminescence that is mostly found as an optical phenomenon in cold bodies, in which the molecular absorption of a photon triggers the emission of another photon with a longer wavelength.
Fluorophore is a component of a molecule which causes a molecule to be fluorescent. It is a functional group in a molecule which will absorb energy of a specific wavelength and re-emit energy at a different (but equally specific) wavelength.
| [simage=206,200,y,left] |
| [simage=207,320,y,left] |
Presentation format of this article is available here
![Bakteri purba dari sedimen sub-permukaan [image from: the-scientist.com]](http://sciencebiotech.net/wp-content/uploads/2012/05/20120523-074119-60x33.jpg "Bakteri purba dari sedimen sub-permukaan [image from: the-scientist.com]"){kind=small}
