Kebenaran Kompleks Tentang ‘DNA Sampah’


Bayangkan manusianya genom sebagai string yang membentang sepanjang lapangan sepak bola, dengan semua gen yang mengkode protein berkumpul di ujung dekat kaki Anda. Ambil dua langkah besar ke depan; semua informasi protein sekarang ada di belakang Anda.

Genom manusia memiliki tiga miliar pasangan basa dalam DNA-nya, tetapi hanya sekitar 2 persen di antaranya yang mengkode protein. Sisanya tampak seperti kembung yang tidak ada gunanya, banyak duplikasi urutan dan jalan buntu genomik yang sering diberi label “DNA sampah.” Alokasi materi genetik yang sangat hemat ini tidak terbatas pada manusia: Bahkan banyak bakteri tampaknya mencurahkan 20 persen genom mereka untuk bahan pengisi nonkode.

Banyak misteri masih menyelimuti masalah apa itu DNA noncoding, dan apakah itu benar-benar sampah yang tidak berharga atau sesuatu yang lebih. Sebagian dari itu, setidaknya, ternyata sangat penting secara biologis. Tetapi bahkan di luar pertanyaan tentang fungsinya (atau kekurangannya), para peneliti mulai menghargai bagaimana DNA noncoding dapat menjadi sumber daya genetik untuk sel dan pembibitan di mana gen baru dapat berevolusi.

Pelan-pelan, pelan-pelan, istilah ‘DNA sampah’ [has] mulai mati,” kata Cristina Sisu, ahli genetika di Brunel University London.

Para ilmuwan dengan santai menyebut “DNA sampah” sejak tahun 1960-an, tetapi mereka menggunakan istilah itu secara lebih formal pada tahun 1972, ketika ahli genetika dan ahli biologi evolusi Susumu Ohno menggunakannya untuk menyatakan bahwa genom besar pasti akan menyimpan urutan, terakumulasi secara pasif di banyak tempat. ribuan tahun, yang tidak mengkodekan protein apa pun. Segera setelah itu, para peneliti memperoleh bukti kuat tentang seberapa banyak sampah ini dalam genom, betapa beragamnya asal-usulnya, dan berapa banyak yang ditranskripsi menjadi RNA meskipun tidak memiliki cetak biru untuk protein.

Kemajuan teknologi dalam pengurutan, khususnya dalam dua dekade terakhir, telah banyak mengubah cara berpikir para ilmuwan tentang DNA dan RNA nonkode, kata Sisu. Meskipun urutan noncoding ini tidak membawa informasi protein, mereka kadang-kadang dibentuk oleh evolusi ke ujung yang berbeda. Akibatnya, fungsi berbagai kelas “sampah”—sejauh memiliki fungsi—semakin jelas.

Sel menggunakan sebagian dari DNA noncoding mereka untuk membuat kumpulan beragam molekul RNA yang mengatur atau membantu produksi protein dengan berbagai cara. Katalog molekul-molekul ini terus berkembang, dengan RNA nuklir kecil, microRNA, RNA kecil yang mengganggu, dan banyak lagi. Beberapa segmen pendek, biasanya kurang dari dua lusin pasangan basa, sementara yang lain urutan besarnya lebih panjang. Beberapa ada sebagai untaian ganda atau lipat ke belakang dalam lingkaran jepit rambut. Tetapi semuanya dapat mengikat secara selektif ke target, seperti transkrip RNA messenger, untuk mempromosikan atau menghambat terjemahannya menjadi protein.

RNA ini dapat memiliki efek substansial pada kesejahteraan organisme. Penutupan eksperimental microRNA tertentu pada tikus, misalnya, telah menyebabkan gangguan mulai dari tremor hingga disfungsi hati.

Sejauh ini, kategori terbesar dari DNA nonkode dalam genom manusia dan banyak organisme lain terdiri dari transposon, segmen DNA yang dapat mengubah lokasinya di dalam genom. “Gen melompat” ini memiliki kecenderungan untuk membuat banyak salinan dari diri mereka sendiri—kadang-kadang ratusan ribu—di seluruh genom, kata Seth Cheetham, ahli genetika di University of Queensland di Australia. Yang paling produktif adalah retrotransposon, yang menyebar secara efisien dengan membuat salinan RNA dari dirinya sendiri yang diubah kembali menjadi DNA di tempat lain dalam genom. Sekitar setengah dari genom manusia terdiri dari transposon; di beberapa tanaman jagung, angka itu naik menjadi sekitar 90 persen.

DNA nonkode juga muncul dalam gen manusia dan eukariota lainnya (organisme dengan sel kompleks) dalam urutan intron yang mengganggu urutan ekson penyandi protein. Ketika gen ditranskripsi, RNA ekson disambung menjadi mRNA, sementara sebagian besar RNA intron dibuang. Tetapi beberapa RNA intron dapat berubah menjadi RNA kecil yang terlibat dalam produksi protein. Mengapa eukariota memiliki intron adalah pertanyaan terbuka, tetapi para peneliti menduga bahwa intron membantu mempercepat evolusi gen dengan mempermudah ekson untuk diacak menjadi kombinasi baru.

Diposting oleh : joker123