DNA membawa 'Resep Kehidupan' (image from virtualmedicalcentre.com)
Kode genetik mungkin merupakan sandi tertua di dunia. Ia sudah ada sejak makhluk hidup pertama diciptakan. Sandi ini terdapat pada DNA yang terdapat pada setiap makhluk hidup, berupa urutan 3 huruf yang mengkodekan asam amino penyusun protein. Yang membuat kita terkagum-kagum, sandi ini nyaris sama di setiap makhluk hidup. Kode DNA pada manusia sama artinya dengan kode pada binatang, tanaman, jamur, bakteri bahkan virus (tentu saja Ada sedikit pengecualian tetapi tidak signifikan). +Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Video di atas adalah hasil karya Andrew Dopheide, yang menggambarkan proses signaling dan quorum sensing.
Quorum Sensing (picture from Microbeworld.org)
Bakteri yang berdiri sendiri tidak dapat membentuk biofilm, ia harus menunggu sampai sekelompok bakteri dengan jumlah tertentu telah terkumpul. Lalu, bagaimana caranya bakteri tersebut mengetahui bahwa jumlah mereka sudah cukup? (Padahal mereka kan gak punya jari untuk menghitung 
)
Ternyata bakteri dilengkapi dengan sistem signalling. Setiap individu bakteri terus-menerus memancarkan molekul signal, yang dapat dideteksi oleh bakteri lain di dekatnya. Signal-signal ini memungkinkan bakteri untuk menentukan sel bakteri apakah yang ada di sekitar mereka dan apa yang mereka lakukan (hebat kan?). Selanjutnya signal-signal ini digunakan sebagai alat koordinasi untuk melakukan suatu proses tertentu seperti pembentukan biofilm. Proses inilah yang dinamakan Quorum Sensing.
Begitu jumlah bakteri meningkat, otomatis signal yang terdeteksi pun semakin tinggi frekuensinya. Dan ketika frekuensi signal mencapat suatu nilai ambang batas tertentu, maka hal ini dapat memicu suatu perubahan dalam regulasi gen dan rekonfigurasi peralatan seluler mereka untuk suatu keperluan baru, seperti produksi pili, polymer-polymer ekstraseluler, atau bisa juga zat-zat toksin.
Referensi:
Microbeworld.org
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Replikasi DNA (image from britannica.com)
Replikasi DNA terlihat sulit pada awalnya. Namun ketika anda sedikit berusaha mempelajarinya ternyata sangat simple dan mudah untuk di mengerti.
Agar lebih mudah dalam memahami artikel ini, sangat disarankan agar lebih dulu membaca Mengenal DNA Lebih Dekat (anatomi DNA).
Proses replikasi pertama kali di mulai ketika enzyme Helicase memutus ikatan kimia yang paling lemah diantara dua rantai polinukleotida. Untaian DNA diputus tepat di tengah memisahkan pasangan-pasangan basa. Rantai polinukleotida yang baru dipisahkan menjadi rantai tunggal akan menjadi rantai dasar (template) untuk membentuk dua untai rantai DNA baru.
+Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
PCR, sangat bergantung pada spesifitas primer (image from daysinutm.blogspot.com)
Pada artikel sebelumnya dengan judul “Yuk Mendesain Primer dengan Primer3Plus” telah dijelaskan langkah-langkah desain primer. Di sana dicontohkan bagaimana cara mendesain primer untuk mendeteksi keberadaan virus TMV (Tobacco Mozaic Virus) yang biasa menyerang tanaman tembakau dan jenis-jenis tanaman golongan Solanaceae.
Primer yang telah kita desain tersebut harus diuji spesifisitasnya agar kita yakin bahwa:
+Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Molekul DNA
PCR alias Polymerase Chain Reaction adalah salah satu teknik yang paling banyak digunakan dalam biologi molekuler. Dengan PCR, DNA dalam jumlah yang sangat sedikit dapat kita lipatgandakan untuk selanjutya diidentifikasi, dimanipulasi dan bisa pula digunakan untuk keperluan forensik, diagnosis virus penyakit dan sebagainya.
Selain enzim Taq DNA Polymerase yang menjadi kunci pokok teknik PCR, ada satu komponen lagi yang tak kalah pentingnya, yaitu Primer PCR. Spesifisitas dan efisiensi PCR amat ditentukan oleh kualitas primer yang digunakan. Sekarang yuk kita bahas bagaimana caranya mendesain primer untuk PCR.
+Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Struktur sekunder RNA, bisa juga terjadi pada oligonucleotida atau primer (image from poniecki.org)
Bila pada artikel “Yuk Mendesain Primer dengan Primer3Plus” dan “Desain Primer Menggunakan PerlPrimer” sudah dijelaskan tahapan dalam mendesain primer untuk PCR, maka dalam artikel ini kita akan mempelajari parameter apa saja yang harus kita perhatikan agar kualitas primer yang kita desain benar-benar terjamin. Beberapa hal berikut ini dapat kita jadikan bahan pertimbangan ketika mendesain primer. +Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Siapapun yang berkecimpung dalam dunia genetik pasti mengenal dan pernah berurusan dengan GenBank, bahkan tak berlebihan jika GenBank disebut sebagai referensi utama mereka. Sebenarnya bank macam apakah GenBank itu?
Bank ini adalah database sekuen genetik, semua sekuen DNA teranotasi dan tranlasinya yang dipublikasikan di seluruh dunia ada di sini. Data pada GenBank selalu bertambah setiap saat. GenBank dikelola oleh NIH (National Institute of Health) pemerintah Amerika, dan merupakan bagian dari Kolaborasi Database Sekuen Nukleotida Internasional yang terdiri atas DNA DataBank of Japan (DDBJ), European Molecular Biology Laboratory (EMBL), dan GenBank sendiri di National Center for Biotechnology Information (NCBI). Ketiga organisasi ini selalu bertukar data setiap hari agar semua datanya selalu ter-update.
+Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
Virus Cartoon | Image from http://dolla.wordpress.com/
Makhluk yang satu ini sudah tidak asing lagi bagi manusia, ia sering diidentikkan dengan penyakit karena umumnya kita mengenal virus sebagai salah satu agen penyebab penyakit. Tentu kita belum lupa kehebohan penyakit flu burung dan flu babi yang membuat kita bergidik ngeri. Bagaimana tidak? makhluk tak kasat mata itu bisa membuat manusia tiba-tiba tak berdaya, bahkan tak jarang mengantarkan pada kematian. Selain flu, banyak penyakit lainnya yang disebabkan oleh virus, seperti hepatitis, cacar, rabies, beberapa jenis kanker, HIV AIDS dan lain-lain.
+Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
DNA Sequencing (Image from servicexs.com)
Bagaimana prinsip analisa DNA Sequencing berbasis Sanger Method yang fenomenal dan kini menjadi andalah jutaan ilmuwan di seluruh dunia?
Informasi genetik pada suatu makhluk hidup tersimpan pada DNA-nya. Nah, untuk mengetahui informasi genetik tersebut digunakan teknik DNA Sequencing, yaitu metode yang digunakan untuk menentukan urutan basa nukleotida (adenine, guanine, cytosine dan thymine) pada molekul DNA. Saat ini teknik DNA Sequencing sudah memasuki tahap baru yang mengarah pada large scale atau high-throughput sequencing, jutaan bahkan miliaran basa nukleotida DNA dapat ditentukan urutannya dalam sekali run saja.
+Continue Reading
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
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.
Promoter
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′).
Alternative Splicing
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
Translation initiation & modification
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.
Istilah pencarian terpopuler untuk artikel ini:
