Rekombinasi

Pada tahun 1911 Morgan telah mengajukan hipotesis tentang rekombinasi dimana disebutkan bahwa selama meiosis berlangsung pertukaran fisik antara kromosom-kromosom yang berakibat terjadinya rekombinasi genetik, kemudian tahun 1931 bukti fisik pertama tentang rekombinasi baru ditemukan atas percobaan Creighton dan Clintock, serta Stern pada percobaan jagung dan Drosophila sp. Kemudian perkembangan selanjutnya disebutkan bahwa molekul DNA merupakan DNA rekombinan. Rekombinasi merupakan suatu peristiwa pembentukan kombinasi-kombinasi baru dari molekul-molekul DNA atau kromosom. Tidak ada hubungan antara rekombinasi dan mutasi, kecuali hal ini sama-sama menimbulkan perubahan materi genetik.

Rekombinasi berperan dalam proses evolusi diantaranya rekombinasi merupakan salah satu sumber variasi genetik, rekombinasi memungkinkan sel untuk memperbaiki urut-urutan nukleotida yang hilang karena radiasi, senyawa kimia, dengan mengganti bagian yang rusak, selain itu rekombinasi tertentu juga ikut mengatur ekspresi gen. Salah satu model kejadian rekombinasi yang umum adalah model Holliday yang daapat berlaku untuk makhluk hidup prokariotik, eukariotik maupun fag. Model ini dua DNA yang terlibat pada rekombinasi merupakan molekul berbeda yang memiliki daerah homolog dan daerah ini urut-urutan nukleotida sama.

Struktur model Holliday ini mempertimbangkan kejadian terputusnya satu unting yang berlanjut dengan pertukaran resiprok unting-unting tunggal kemudian berakibat terbentuknya DNA heteroduplek yang simetris pada dua belah pihak yang terlibat pertukaran.terdapat dua model yang menjelaskan pembentukan struktur Holliday yaitu model Meselson Radding dan model pemutusan unting ganda dan perbaikannya. Model Meseldon Radding menyebutkan bahwa rekombinasi diawali pemutusan satu unting dari suatu pihak dalam pertukaran kemudian melakukan sintesis DNA untuk perbaikan dan perbaikan ini menyebabkan penggantian unting tunggal yang menginvasi helix dan sintesis serta degradasi untai DNA ini menyebabkan terbentuknya Holliday. Model pemutusan unting gandaa dan perbaikannnya bahwa rekombinasi diawali oleh pembentukan celah unting ganda kemudian ujung pada satu unting menginvasi helix kemudian sintesis DNA untuk perbaikan kedua helix. Pada model Holliday terdapat pertukaran unting resiprok dan ada yang nonresiprok.

Rekombinasi pada makhluk hidup eukariotik. Rekombinasi melalui pindah silang ini terjadi selama meiosis pada semua makhluk hidup berkelamin jantan atau betina dan antara semua pasangan kromosom homolog. Pindah silang ini mencakup kromatid-kromatid sesaudara, namun pindah silang secara genetik jarang dapat dideteksi karena kromatid-kromatid sesaudara biasanya identik.

Pindah silang biasanya terjadi setelah duplikasi kromososm daripada mendahului diplukasi, penelitian biasanya dilakukan menggunakan Ascomycetes dan N.Crassa dimana N.Crassa memiliki beberapa keunggulan yaitu:

• Meiosisnya berlangsung setelah fusi kedua inti haploid dari 2 tipe kelamin
• Ascospora hasil meiosis tersusun linier didalam struktur serupa tabung (ascus)
• Ascospora haploid tumbuh dan berkembang menghasilkan miselia multiseluler
• Crassa mampu tumbuh dalam media buatan sederhana
• Crassa berkembang biak secara tak kawin mupun secara kawin

Kajian rekombinasi akibat pindah silang dapat dibuktikan nahwa fakto-faktor yang tersusun linier sepanjang kromosom. Informasi tentang frekuensi rekombinan akibat rekombinasi pindah silang selama meiosis dapat digunakan untuk mengungkap peta genetik yang memperlihatkan posisi relatif faktor-faktor gen sepanjang kromosom. Pemetaan faktor-faktor gen ini dapat dilakukan dengan bantuan trihibidisasi.

Apabila letak faktor-faktor gen tidak terlalu jauh, frekuensi rekombinan dapat dijadikan sebagai perkiraan probabilitas bahwa rekombinasi akan terjadi antara faktor-faktor gen itu. Hal ini digunakan untuk menentuka apakah peristiwa rekombinasi yang terjadi pada suatu kromosom ini berdiri sendiri atau tidak. Terdapat beberapa macam rekombinasi pada makhluk hidup eukariotik:

1. Rekombinasi somatik

Sebagai contoh molekul antibodi memeiliki satu macam rantai L dan H, cara terbentuknya keanekaragaman rantai L dan rantai H ini melalui rekombinasi somatik, dimana pada rekombinasi ini terjadi penataan kembali molekul DNA melalui penyambungan berbagai segmen gen membentuk suatu gen dan mentranskripsikan menghasilkan rantai Ig. Sehingga muncullah beragam kelas protein antibodi atau immunoglobulin (Ig) diantaranya Ig A, Ig D, Ig E, Ig G dan Ig M yang masing-masing diantaranya memiliki rantai H yang beragam, dan dua tipe rantai L.

Sebagai contoh keragaman polipeptida K rantai L yang terjadi karena perubahan urutan segmen gen Vk, perubahan urutan empat segmen gen Jk dan perubahan jumlah pasangan nukleotida yang hilang atau terlepas pada daerah sambungan Vk-Jk.

2. Rekombinasi mitosis

Rekombinasi yang proses pindah silangnya terjadi selama mitosis antara dua kromatid yang berasal dari tiap kromosom induk jantan maupun betina, dan pada tahap tetrad yang analog dengan bentukan tetrad meiosis.

3. Rekombinasi organel

Rekombinasi juga terjadi melibatkan gen-gen sitoplasmik pada organela misalnya mitokondria dan sebagainya. Hal ini dilaporkan berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Sager, Ramanis, dan Gillham melalui Chlamydomonas yang melibatkan rekombinasi gen-gen pada genom kloroplas sirkuler.

Pertanyaan:

1. Mengapa Neurosspora crassa banyak digunakan untuk kajian bidang genetika?

Hal ini dikarenakan N.crassa memiliki 5 sifat yang menjadikannya cocok untuk kajian bidang genetika diantaranya:

• Meiosisnya berlangsung setelah fusi kedua inti haploid dari 2 tipe kelamin
• Ascospora hasil meiosis tersusun linier didalam struktur serupa tabung (ascus)
• Ascospora haploid tumbuh dan berkembang menghasilkan miselia multiseluler
• Crassa mampu tumbuh dalam media buatan sederhana
• Crassa berkembang biak secara tak kawin mupun secara kawin

2. Bagaimanakah terjadinya rekombinasi somatik gen pengkode polipeptida rantai L dan H pada antibodi?

Rekombinasi somatik gen pengkode polipeptida rantai L ini disebabkan karena beberapa proses rekombinasi yaitu berubah-ubahnya urut-urutan dari banyak segmen gen Vk, berubah-ubahnya urut-urutan dari keempat segmen gen Jk, serta berubah-ubahnya jumlah gen pasangan nukleotida yang hilang atau terlepas pada daerah sambungan Vk-Jk. Sedangkan pada gen pengkode polipeptida rantai H terjadi karena penggabungan yang tidak tepat dari segmen-segmen gen yang bertanggungjawab terhadap daerah variabel dari rantai H.

Sumber Rujukan:

Corebima, A.D. 2000. Genetika Mutasi dan Rekombinasi. Malang: Universitas Negeri Malang