Replikasi DNA [PDF]

Citation preview

Kelompk 15 dan 16/ Offering A Aisyatur Robia (150341600791) Aushofusy Syarifah Agustin (15034160) Resume Genetika ke-4 Replikasi DNA, Fage ΦX174 dan “Rolling Circle” Replication 1. Replikasi DNA Makhluk hidup mempertahankan jenisnya dengan cara bereproduksi. Reproduksi dapat dilakukan secara sederhana seperti penggandaan (duplikasi) maupun secara kompleks pada hewan dan tumbuhan tingkat tinggi. Reproduksi sendiri memiliki proses berupa transmisi informasi genetic dari kedua induk untuk digabungkan. Karena informasi genetic tersimpan dalam DNA, maka replikasi DNA merupakan pusat dari biologi. Watson dan Crick mengusulkan struktur double helix dari DNA yang disertai dengan basa komplementernya, mereka mengenalkan bahwa basa komplementernya secara spesifik dapat menjadi acuan dalam mekanisme duplikasi DNA. Ketika dua rantai komplemen dari double helix terpisah (dengan cara memutus ikatan hydrogen antar pasangan), setiap rantai akan menyintesis rantai baru yang sesuai dengan pasangannya. Sehingga tiap rantai induk dapat bertindak sebagai template untuk rantai komplemen yang baru. Sebagai contoh Adenin yang merupakan induk dari rantai yang dapat menjadi template melalui potensi ikatan hydrogen untuk menggabungkan Timin pada rantai komplemen. Mekanisme inilah yang disebut dengan replikasi semikonservatif.



Gambar 5.12. Replikasi DNA menurut Watson and Crick Berdasarkan mekanisme replikasi DNA, terdapat 3 model hipotesis yang muncul. Salah satunya adalah (1)semi konservatif, (2)konservatif dimana replikasi pada rantai induk tetap utuh dan (3)dispersive, yaitu replikasi dimana setiap segmen diselingi oleh beberapa macam fragmentasi, sintesis dan proses penggabungan.



Gambar 5.13. Hipotesis Replikasi DNA (sumber: Replication.pdf. Adobe Reader, 2011) 



Percobaan “Meselson-Stahl”



Hasil dari tes kritikal pertama Watson and Crick bahwa DNA bereplikasi secara semikonservatif yang dipublikasikan pada tahun 1958 oleh M.S. Meselson dan F.W. Stahl. Mereka menumbuhkan sel-sel E.coli menjadi beberapa generasi pada medium yang mengandung isotop nitrogen, normal isotop



15



N yang telah disubtitusikan pada



14



N. Basa purin dan Pirimidin pada DNA mengandung nitrogen,



sehingga DNA sel pada medium



15



N akan memiliki kerapatan yang lebih besar



daripada DNA pada sel di medium



14



N. Karena perbedaan densitas (kerapatan)



molekul dapat dipisahkan dengan sebuah prosedur yang disebut "equilibrium densitygradient centrifugation", Meselson dan Stahl mampu membedakan 3 kemungkinan mode replikasi DNA dengan mengikuti perubahan densitas DNA sel yang ditumbuhkan pada medium 15N yang kemudian dipindahkan ke medium normal, 14N dalam beberapa periode waktu ( disebut dengan density transfer experiment). Hampir semua densitas DNA mirip dengan densitas larutan yang mengandung garam berat seperti cesium chloride (CsCl). Sebagai contoh densitas Cscl adalah sekitar 1,7 g/cm3. DNA E.coli pada medium



14



N memiliki densitas 1,719g/cm3,



pemindahan sel dari medium yang mengandung



15



N ke



14



N akan meningkatkan



densitas menjadi 1,724g/cm3. Ketika larutan garam tinggi contohnya 6M Cscl disentrifugasi pada kecepatan sangat tinggi (3000-5000 RPM) selama 48-72 jam, sebuah kesetimbangan densitas akan terbentuk. Gaya sentrifugal disebabkan oleh larutan yang berputar pada kecepatan tinggi yang menyebabkan sedimen garam berada di bawah tabung. Difusi, pada sisi lain, merupakan hasil pergerakan molekul garam untuk kembali ke atas (pada konsentrasi garam yang rendah) pada tabung. Setelah pemutaran dengan kecepatan tinggi dalam periode tertentu, sebuah kesetimbangan antara sedimentasi dan difusi pun tercapai, yakni saat gradient linier dari peningkatan kerapatan dari atas tabung ke bawah tabung (gambar 5.14). Jika ini merupakan DNA, maka akan terjadi pergerakan menuju ke sebuah posisi dimana densitas dari larutan garam sama dengan densitasnya sendiri. Demikian, jika suatu campuran DNA E.coli yang mengandung 15



N (DNAberat) dan DNA E.coli yang mengandung 14N (DNA ringan) disentrifugasi



menggunakan “cscl density gradient sentrifugation”, molekul DNA akan terpisah



menjadi 2 pita, salah satunya mengandung yang berat ( 15N) dan satunya mengandung yang ringan (14N). fig 5.14 Meselson dan Stahl mengambil sel-sel yang telah tumbuh pada medium yang mengandung



15



N untuk beberapa generasi (yang mengandung DNA “berat”), lalu



dicuci untuk menghilangkan sisa dari medium 15N , dan dipindahkan ke medium yang mengandung



14



N. Sel dibiarkan tumbuh di media yang mengandung



14



N selama



beberapa waktu tertentu, DNA diekstraksi dan dianalisis dalam penyeimbang gradient kerapatan



CsCl.



Hasil



eksperimen



mereka



hanya



menghasilkan



replikasi



semikonservatif yang telah diprediksi oleh Watson and Crick dan tidak ditemukan sintesis DNA model konservatif dan dispersif. Semua DNA yang diisolasi dari sel generasi pertama pada medium yang mengandung 14N memiliki setengah kerapatan antara kerapatan DNA "berat" dan DNA "ringan". Kerapatan di tengah-tengah ini biasanya disebut sebagai kerapatan "hybrid".



Gambar 5.14. Cesium Chloride Density Gradients (https://umaine.edu/connelllab/2012/11/20/cesium-chloride-density-gradients/) Replikasi konsevatif tidak akan menghasilkan molekul DNA dengan kepadatan “hibrid”; setelah satu generasi dari replikasi konservatif DNA “berat” dalam medium “ringan”, maka separuh DNA akan tetap “berat” dan yang lainnya akan menjadi “ringan”. Jika replikasi di uraikan, Meseison dan Stahl akan mengobservasi perubahan DNA dari “berat” menuju ke “ringan”dalam setiap generasi. Hasil dari percobaan Meselson dan Stahl tidak sesuai dengan kemungkinan yang ada. Penelitian selanjutnya telah membuktikan Meselson dan Stahl bahwa replikasi DNA adalah semi-konservatif dan terjadi pada banyak organisme termasuk hewan dan tumbuhan tinggi. 2. Bakteriofag ΦX174 Bakteriofag ΦX174 adalah perwkilan dari grup virus kecil, kedua bakteri dan eukariotik yang menyimpan informasi genetik pada untai tunggal dan Molekul DNA yang bulat. Ketika virus ini menginvefeksi sel inang E. Coli pada kasus ΦX174, untai tunggal terminus virus sampai keturunan lengkap untai positif telah disintesis. (G) ujung 5 'untai positif dipindahkan dari untai negatif dan deoxyribonukleotides ditambahkan ke bebas 3'-OH asa lingkaran (dikelola oleh untai negatif utuh) berputar mengelilingi sumbu. gen protein tetap terikat pada garpu replikasi saat dikirimkan mengelilingi untai negatif circular. (H-i) sekali asal untai positif baru telah disintesis, gen A protein membelah asal baru lahir dan sekaligus ligates 3 'dan 5' termini untuk menghasilkan kovalen ditutup untai positif circular. (I-I) sintesis untai negatif pelengkap kemudian terjadi discountinously seperti dalam tahap 1 menggunakan untai positif baru lahir sebagai template. pada "fragmen okazaki" yang diprakarsai oleh RNA primer di tahap ini juga, namun, RNA primer tersebut tidak ditampilkan dalam diagram. (I-f-I) DF orangtua terus mereplikasi dengan Mode rolling circle sampai populasi sekitar 60 RFS keturunan yang dihasilkan. (Bawah, i-q) tahap III: sintesis kromosom keturunan untai tunggal. (I-p) replikasi rolling circle dari keturunan RFS terjadi seperti untuk RFS orangtua dalam tahap II, kecuali bahwa untai negatif tidak disintesis. sebaliknya, untaian positif yang dikemas dalam virion



progeni. (N-p) beralih dari sintesis RF (tahap II) ke keturunannya sintesis untai positif (tahap III) hasil dari pengikatan baru disintesis mantel virus protein untuk untai positif baru lahir, mencegah dari yang berfungsi sebagai template untuk sintesis untai negatif. (Q) pematangan virion progeni melengkapi fag ΦX174 rolling circle kehidupan. sekitar 500 virion progeni diproduksi per sel yang terinfeksi. DNA (disebut untai positif) diubah ke bentuk heliks ganda (disebut bentuk replikatif (RF) oleh sintesis dari pelengkap strand "negatif". RF orangtua untai ganda ini kemudian bereplikasi beberapa kali untuk menghasilkan populasi molekul RF keturunan (double-stranded), yang pada gilirannya meniru asimetris untuk menghasilkan populasi besar anakan virus (+) untai. untaian virus progeni kemudian dimasukkan ke dalam mantel protein untuk menyelesaikan siklus reproduksi. replikasi kromosom ΦX174 sehingga dapat dibagi menjadi tiga tahap (1) orang tua (+) untai --- RF orangtua, (2) RF orangtua --- RFS keturunan, dan (3) keturunan RFS --- keturunan (+) untai, dalam dua rusa terakhir, DNA sintesis terjadi dengan mekanisme yang berbeda yang disebut "rolling circle ) sebagian besar fitur dari "rolling circle ". replikasi yang sama dengan yang dibahas sebelumnya untuk replikasi melalui o lebih umum, "mata", dan struktur Y-bentuk. dalam kasus ini, bagaimanapun, struktur replikatif adalah molekul DNA circular dengan ekor terdampar tunggal. Replikasi lingkaran bergulir dimulai ketika aktivitas endonuklease urutanspesifik dari gen fag ΦX174 A protein memotong untai positif dari RF orangtua pada asal replikasi. kegiatan endonuklease ini adalah situs-spesifik, itu memotong ΦX174 kromosom hanya pada satu situs, asal replikasi. itu menghasilkan 3'-OH dan termini 5'-fosfat di lokasi yang dipotong di (+) untai, yang (-) untai tetap asupan. ujung 5 'dari (+) untai dibatalkan dan "terkelupas" sementara (-) untai berputar tentang itu sumbu (demikian nama "bergulir lingkaran"). ini menghasilkan lingkaran dengan ekor itu. sebagai awalnya diusulkan oleh W. Gilbert dan D. Dressler, model lingkaran bergulir replikasi DNA termasuk enzim spesifik, yang disebut "transferase" yang melekat ujung 5 'dari (+) untai ke situs spesifik pada membran sel. meskipun sebagian besar, jika tidak semua, kromosom mereplikasi yang melekat pada membran, sedikit yang diketahui tentang sifat spesifik dari lampiran tersebut .in kasus apapun, lampiran



membran bukan merupakan fitur penting dari replikasi lingkaran bergulir. sebagai berputar lingkaran dan ujung 5 'dipindahkan, DNA polimerase mengkatalisis ekstensi kovalen pada yang lain (3'-OH) end. Halaman ΦX174 gen A protein adalah protein kunci dalam ΦX174 replication.it memiliki satu set yang luar biasa dari kegiatan. (1) gen A protein prossesses kegiatan endonuklease situs-spesifik yang memotong untai positif pada titik asal. (2) gen A protein kemudian mempertahankan energi f fosfodiester linkage dibelah dengan menggunakan lampiran kovalen dari ujung 5'-fosforil itu sel (3) gen A protein tetap terikat pada 5'-ujung untai positif dan replikasi garpu sementara garpu melintasi lengkapku Template dikurangi melingkar. (4) ketika untai positif lengkap telah disintesis, gen A protein membelah asal baru, ligates 3'-hidroksil dan 5'-phosphoril termini, dan sekali lagi menjadi kovalen terkait dengan untai terminal 5'positive baru yang dihasilkan. siklus ini kegiatan protein gen diulang sampai populasi RFS keturunan (tahap II) atau keturunan helai positif (tahap III) diproduksi. sampai saat ini, bukti bergulir lingkaran replicaion ditemukan (1) beruntai tunggal virus DNA seperti ΦX174, (2) replikasi terkait dengan pengalihan kromosom selama "kawin" (konjugasi) pada bakteri, dan (3) replikasi ekstrakromosomal kecil molekul DNA yang membawa sekelompok gen rRNA selama oogenesis di amfibi Selama induk RF untuk replikasi menghasilkan keturunan RF, untaian positif nescent digunakan sebagai template untuk sintesis terputus helai negatif komplementer, dalam beberapa kasus, sintesis untai komplementer mungkin terjadi paling tidak kontinyu pada ekor terdampar tunggal sebelum sintesis untai pertama pemilik telah selesai. dalam kasus tersebut, untai ekor ganda akan dihasilkan. beralih dari sintesis DNA RF beruntai ganda DNA beruntai tunggal virus (+) disintesis terjadi ketika protein spesifik dari mantel virus diproduksi di sel. rolling circle terus berlanjut, tetapi sebagai untai virus dipindahkan, mantel protein ini mengikat dan mencegah sintesis helai komplementer (-) .



3. Retrovirus dan Retrotransposon 



Retrovirus Retrovirus ditemukan dengan mempelajari penyebab beberapa jenis tumor di



ayam, kucing, dan tikus. Dalam setiap kasus, virus RNA terlibat dalam produksi tumor. Kemajuan penting dalam memahami siklus kehidupan ini virus datang pada tahun 1970 ketika David Baltimore, Howard Temin, dan Satoshi Mizutani menemukan sebuah DNA polimerase-yaitu, reverse transcriptase RNAdependent, yang memungkinkan virus ini untuk menyalin RNA menjadi DNA. Penelitian Penemuan diprakarsai ini pada proses transkripsi balik dan memberikan sekilas ke dalam apa yang mungkin disebut "retro-dunia" -yang urutan DNA berasal dari transkripsi terbalik. Kita sekarang tahu bahwa transkripsi terbalik bertanggung jawab untuk mengisi genom dengan berbagai jenis urutan DNA, termasuk, tentu saja, retrovirus. Penemuan reverse transcriptase karena itu membuka pandangan ke komponen genom yang sebelumnya telah diselidiki.



Banyak jenis retrovirus telah diisolasi dan diidentifikasi. Namun, lambang tersebut adalah human immunodeficiency virus (HIV), yang menyebabkan kekebalan mengakuisisi sindrom defisiensi, atau AIDS, penyakit yang sekarang mempengaruhi puluhan juta orang. AIDS pertama kali terdeteksi pada kuartal terakhir abad kedua puluh. Ini adalah penyakit serius dari sistem kekebalan tubuh. Seperti berlangsung, seseorang kehilangan kemampuan untuk melawan infeksi oleh bermacam-macam patogen, termasuk organisme yang biasanya jinak.Tanpa pengobatan, orang yang terinfeksi menyerah pada infeksi ini, dan akhirnya Mereka mati. AIDS ditularkan dari satu orang ke orang lain melalui cairan tubuh seperti darah atau air mani yang telah terkontaminasi dengan HIV.



Virus bola memasuki host sel dengan berinteraksi dengan protein reseptor tertentu, yang disebut reseptor CD4, yang terletak di permukaan sel. Interaksi ini dimediasi oleh glikoprotein (protein yang gula telah terpasang) disebut gp120, yang tertanam dalam lipid membran yang mengelilingi partikel virus. Setelah gp 120 telah "merapat" dengan CD4 yang reseptor, membran virus dan sel sekering dan partikel virus dirawat sel. Di dalam sel, membran lipid dan mantel protein yang mengelilingi partikel virus dihapus, dan bahan dalam inti virus dilepaskan ke dalam sitoplasma sel.



inti ini berisi dua identik untai tunggal RNA molecules- virus genome dan sejumlah kecil protein yang memfasilitasi replikasi genom, termasuk dua molekul dari reverse transcriptase virus, satu terikat satu sama untai RNA virus. Sebaliknya transcriptase-dan lainnya transcriptases terbalik HIV serta untai tunggal RNA menjadi DNA untai ganda. Yang dihasilkan untai ganda molekul DNA kemudian disisipkan pada posisi acak dalam kromosom dari sel yang terinfeksi, pada dasarnya mengisi genom yang sel dengan banyak salinan dari virus genom. salinan ini kemudian dapat disalin oleh polimerase RNA biasa sel untuk menghasilkan sejumlah besar RNA virus, yang berfungsi untuk mengarahkan sintesis protein virus dan juga menyediakan RNA genomik untuk perakitan partikel virus baru. Partikel ini dikeluarkan dari sel oleh proses pemula melalui sel selaput. Partikel diekstrusi kemudian dapat menginfeksi sel-sel lain dengan berinteraksi dengan CD4 reseptor pada permukaannya. Dengan cara ini, materi genetik HIV direplikasi dan disebarluaskan melalui populasi sel kekebalan rentan. Genom HIV, sedikit lebih dari 10 kilobases panjang, berisi beberapa gen. Tiga gen ini, dilambangkan gag, pol, dan env, ditemukan di semua retrovirus lainnya. Gen gag mengkodekan protein dari partikel virus; gen pol mengkodekan sebaliknya transcriptase dan enzim lain yang disebut integrase, yang mengkatalisis penyisipan bentuk DNA dari genom HIV ke dalam kromosom sel inang; dan gen env mengkodekan glikoprotein yang tertanam dalam amplop lipid virus. Mari sekarang kita lihat lebih dekat pada replikasi genom HIV (Gambar 17,12). Proses ini, dikatalisasi oleh reverse transcriptase, dimulai dengan sintesis DNA tunggal untai komplementer dengan RNA untai tunggal dari genom virus. Hal ini prima oleh tRNA yang melengkapi urutan disebut PBS (primer mengikat situs) terletak di sebelah kiri pusat di RNA HIV (langkah 1 pada Gambar 17,12). tRNA ini dikemas sudah terikat pada PBS di inti HIV. Setelah reverse transcriptase mengkatalisis sintesis dari 3 akhir DNA virus, ribonuklease H (RNase H) mendegradasi RNA genomik dalam duplex RNA-DNA (langkah 2). degradasi ini daun berulang (R) urutan DNA untai baru lahir gratis untuk berhibridisasi dengan urutan R di 3 akhir RNA HIV. Hasil akhirnya adalah bahwa wilayah R dari baru lahir DNA untai "melompat" dari 5 akhir RNA HIV ke 3? akhir dari RNA HIV (langkah



3). reverse transcriptase berikutnya memperluas copy DNA dengan menggunakan 5 wilayah RNA HIV sebagai template (langkah 4). Pada langkah 5, RNaseH menurunkan semua RNA di duplex RNA-DNA kecuali kecil wilayah, yang polypurine saluran (PPT), yang sebagian besar terdiri dari purin adenin dan guanin. saluran polypurine ini digunakan untuk sintesis DNA kedua untai utama bagian dari genom HIV (langkah 6). Setelah tRNA dan RNA genomik hadir dalam duplexes RNA-DNA dikeluarkan (langkah 7), sebuah DNA kedua "melompat" terjadi selama yang PBS di 5? akhir untai DNA kedua hybridizes dengan pelengkap PBS di 5? akhir untai DNA pertama (langkah 8). 3’ -hydroxyl Termini dari dua untai DNA kemudian digunakan untuk sintesis DNA prima untuk menyelesaikan sintesis double-stranded DNA HIV (langkah 9). Perhatikan bahwa konversi dari virus RNA ke DNA virus menghasilkan urutan tanda tangan di kedua ujung molekul DNA. urutan ini, disebut mengulangi terminal lama (ltrs), diperlukan untuk integrasi genom virus ke dalam DNA sel inang. Integrasi ( Gambar 17,13) dari DNA virus dikatalisis oleh integrase enzim, yang memiliki aktivitas endonuklease. Integrase pertama menghasilkan tersembunyi 3’ berakhir di DNA HIV dengan membuat pemotongan untai tunggal dekat ujung kedua ltrs (langkah 1). Ini ujungnya tersembunyi yang selanjutnya digunakan untuk serangan integrase-dikatalisasi obligasi fosfodiester di target dalam urutan DNA dari sel inang. Proses ini menghasilkan pembentukan hubungan fosfodiester baru antara 3’ berakhir DNA HIV dan 5? Fosfat dalam DNA inang (langkah 2). Pada tahap akhir dari integrasi, perbaikan DNA enzim dari mengisi sel inang dalam kesenjangan untai tunggal untuk menghasilkan genom DNA HIV kovalen dimasukkan ke dalam DNA kromosom dari sel inang (langkah 3). Perhatikan itu urutan target di lokasi integrasi diduplikasi dalam proses. genom HIV terintegrasi setelahnya menjadi bagian permanen dari genom sel inang, replikasi sama seperti segmen lain dari tuan rumah DNA. retrovirus terpadu dari berbagai jenis yang hadir di vertebrata genom, termasuk kita sendiri. Karena retrovirus ini direplikasi bersama dengan sisa dari DNA, mereka ditransmisikan ke anak sel selama pembelahan, dan jika mereka terintegrasi dalam sel germinal-line, mereka juga diteruskan ke generasi berikutnya melalui gamet. Genetika sebut urutan DNA diwariskan yang berasal dari



transkripsi terbalik dan integrasi genom virus retrovirus endogen. Untuk sebagian besar, urutan ini telah kehilangan kemampuan mereka untuk menghasilkan menular partikel virus; mereka, oleh karena itu, sisa-sisa berbahaya dari virus kuno infeksi. HIV bukan merupakan retrovirus endogen, tetapi jika harus kehilangan nya potensial mematikan dan menular dalam bentuk terintegrasi melalui kuman line, itu bisa menjadi salah satu. Kami sekarang mengalihkan perhatian kita untuk dua kelas dari retrotransposon: the elemen retroviruslike, yang menyerupai bentuk terintegrasi dari retrovirus, dan retroposons, yang merupakan salinan DNA dari polyadenylated RNA.



1. LANGKAH sintesis DNA dimulai menggunakan tRNA sebagai primer. 2. RNase H mendegradasi RNA genomik di duplex RNA-DNA. 3. copy DNA berulang (R) urut hybridizes dengan sisa urutan R dari RNA genom.



4. DNA untai diperpanjang.



5. RNase H mendegradasi RNA di duplex RNA-DNA kecuali untuk saluran polypurine.



6. Sintesis untai DNA kedua dimulai menggunakan RNA saluran polypurine sebagai primer.



7. RNA primer dan tRNA dihapus. 8. PBS urut pada ujung 3 'hybridizes dengan PBS pada ujung 5 '. 9. sintesis DNA pada 3 'ujung kedua untai melengkapi HIV genom DNA dengan Ltrs di kedua ujungnya







Elemen Retrovirus Elemen Retroviruslike ditemukan di banyak eukariota yang berbeda, termasuk



ragi, tanaman, dan hewan. Meskipun perbedaan dalam ukuran dan nukleotida urutan, mereka semua memiliki struktur dasar yang sama: daerah coding pusat diapit oleh mengulangi panjang terminal, atau ltrs, yang berorientasi pada arah yang sama. urutan yang diulang biasanya beberapa ratus pasang nukleotida panjang. Setiap LTR yang, pada gilirannya, biasanya dibatasi oleh singkat, mengulangi terbalik seperti yang ditemukan di jenis-jenis transposon. Karena dari ltrs karakteristik mereka, unsur-unsur retroviruslike kadang-kadang disebut retrotransposon LTR. Wilayah coding dari elemen retrovirus seperti berisi kecil jumlah gen, biasanya hanya dua. Gen-gen ini adalah homolog dengan gag dan pol gen yang ditemukan di retrovirus; gag mengkode protein struktural dari kapsul virus, dan pol mengkodekan reverse transcriptase / integrase protein. Retrovirus memiliki gen ketiga, env, yang mengkode protein komponen amplop virus. Dalam elemen retroviruslike, gag dan protein pol memainkan peran penting dalam proses transposisi. Salah satu elemen retroviruslike terbaik-dipelajari adalah transposon Ty1 dari ragi Saccharomyces cerevisiae. Elemen ini adalah tentang 5,9 pasang kilobase panjang; Ltrs nya sekitar 340 pasangan basa panjang, dan menciptakan target situs duplikasi 5-bp pada penyisipan ke kromosom.



Kebanyakan strain ragi memiliki sekitar 35 eksemplar dari elemen Ty1 di genom mereka. elemen Ty1 hanya memiliki dua gen, Tya dan tyb, yangyang homolog dengan gag dan pol gen dari retrovirus. Biokimia penelitian telah menunjukkan bahwa produk-produk dari kedua gen dapat membentuk seperti virus partikel dalam sitoplasma sel ragi. Transposisi dari Ty1 elemen melibatkan transkripsi kebalikan dari RNA (? Gambar 17.14). Setelah RNA disintesis dari Ty1 DNA, sebuah reverse transcriptase dikodekan oleh gen tyb menggunakannya sebagai template untuk membuat DNA untai ganda, mungkin dalam partikel viruslike. Kemudian DNA baru disintesis diangkut ke nukleus dan dimasukkan di suatu tempat dalam genom, menciptakan elemen Ty1 baru. elemen Retroviruslike juga telah ditemukan di Drosophila. Salah satu yang pertama yang diidentifikasi disebut copia, dinamakan demikian karena menghasilkan jumlah berlebihan RNA. Unsur copia secara struktural mirip dengan unsur Ty1 ragi. gypsy yang elemen, Drosophila retrotransposon lain, lebih besar dari elemen copia karena mengandung gen yang sama dengan gen env retrovirus. Kedua copia yang dan elemen gypsy membentuk partikel viruslike dalam sel Drosophila; namun, hanya partikel yang mengandung RNA gipsi dapat bergerak melintasi membran sel, mungkin karena mereka juga mengandung produk gen env gipsi ini. Unsur gipsi Oleh karena itu tampaknya menjadi retrovirus asli. Banyak keluarga lain transposon retroviruslike telah ditemukan di Drosophila, tapi kegiatan mereka yang kurang dipahami. 



Retroposons The retroposons, atau non-LTR retrotransposon, adalah besar dan luas kelas



didistribusikan retrotransposon, termasuk F, G, dan aku elemen Drosophila dan beberapa jenis elemen pada mamalia. Ini elemen bergerak melalui sebuah molekul RNA yang terbalik ditranskripsikan dalam DNA, biasanya dengan protein dikodekan oleh unsur-unsur itu sendiri. Meskipun mereka membuat situs target duplikasi ketika mereka memasukkan ke dalam kromosom, mereka tidak memiliki mengulangi terbalik atau langsung sebagai terpisahkan bagian dari termini mereka. Sebaliknya, mereka dibedakan oleh homogen urutan A: pasangan basa T di salah satu ujung.



Urutan ini berasal dari transkripsi kebalikan dari poli (A) ekor yang ditambahkan dekat 3? akhir RNA retroposon selama pematangan nya. retroposons terpadu Oleh karena itu menunjukkan sisa-sisa asal mereka sebagai transkrip kebalikan dari RNA polyadenylated. Pada Drosophila, retroposons khusus yang ditemukan di ujung (telomeres) kromosom, di mana mereka melakukan fungsi kritis pengisian DNA yang hilang dengan replikasi kromosom yang tidak lengkap. Dengan setiap putaran replikasi DNA, kromosom menjadi lebih pendek. Memendekkan terjadi karena DNA polymerase hanya bisa bergerak dalam satu arah, menambahkan nukleotida ke 3? akhir primer (Bab 10). Biasanya, primer adalah RNA, dan ketika dihapus, daerah beruntai tunggal yang tersisa pada akhir DNA rangkap. Pada putaran berikutnya replikasi, untai kekurangan menghasilkan dupleks yang lebih pendek daripada yang asli. Karena proses ini terus berlanjut, siklus setelah siklus, kromosom kehilangan materi dari ujungnya. Untuk mengimbangi kerugian ini, Drosophila telah berkembang mekanisme penasaran melibatkan setidaknya dua retroposons yang berbeda, salah satu yang disebut Het-A dan lain yang disebut TART (untuk retrotransposon telomere-terkait). Mary Lou Pardue, Robert Levis, Harald Biessmann, James Mason, dan rekan-rekan mereka telah menunjukkan bahwa kedua elemen transpos istimewa sampai ke ujung kromosom, memperpanjang mereka dengan beberapa kilobases. Akhirnya, urutan dialihkan hilang oleh DNA lengkap replikasi, tapi kemudian transposisi baru terjadi untuk memulihkan mereka. HET-A dan Oleh karena itu retroposons TART melakukan fungsi penting dari regenerasi hilang skromosom berakhir.



Pertanyaan 1. Kapan dan bagaimana proses replikasi terjadi? Jawab: Proses replikasi dimulai ketika enzim DNA polimerase memisahkan dua untai DNA heliks ganda, seperti ritsleting terbuka. Kemudian, setiap untai DNA yang “lama” akan berfungsi sebagai cetakan yang menentukan urutan nukleotida



di sepanjang untai DNA komplementer baru yang bersesuaian dengan cara mendeteksi basa komplemennya. Setelah mendapatkan pasangan yang sesuai, nukleotida yang baru tersebut disambung satu sama lain untuk membentuk tulang punggung gula-fosfat untai DNA yang baru. Jadi, setiap molekul DNA terdiri atas satu untai DNA “lama” dan satu untai DNA “baru”. 2. Ketika replikasi terjadi terdapat kemungkinan terjadinya mutasi pada DNA? Bagaimana cara DNA untuk meminimalisir terjadinya mutasi? Jawab: Enzim DNA polimerase memiliki fungsi lain, yaitu mengoreksi DNA yang baru terbentuk, membetulkan setiap kesalahan replikasi, dan memperbaiki DNA yang rusak. Adanya fungsi tersebut menjadikan rangkaian nukleotida DNA sangat stabil dan mutasi jarang terjadi. 3. Apa perbedaan dn persamaan retroviruslike pada ragi, tanaman dan hewan? Jawab: elemen Retroviruslike ditemukan di banyak eukariota yang berbeda, termasuk ragi, tanaman, dan hewan. Meskipun perbedaan dalam ukuran dan nukleotida urutan, mereka semua memiliki struktur dasar yang sama: daerah coding pusat diapit mengulangi panjang terminal, atau ltrs, yang berorientasi pada arah yang sama. urutan yang diulang biasanya beberapa ratus pasang nukleotida panjang. Setiap LTR yang, pada gilirannya, biasanya dibatasi oleh singkat, mengulangi terbalik seperti yang ditemukan di jenis-jenis transposon. Karena dari ltrs karakteristik mereka, unsur-unsur retroviruslike kadangkadang disebut retrotransposon LTR. Wilayah coding dari elemen retrovirus seperti berisi kecil jumlah gen, biasanya hanya dua. Gen-gen ini adalah homolog dengan gag dan pol gen yang ditemukan di retrovirus.



4. RNA yang terbalik ditranskripsikan dalam DNA mereka tidak memiliki mengulangi terbalik atau langsung sebagai terpisahkan bagian dari termini mereka mengapa? Jawab: Karenna mereka dibedakan oleh homogen urutan A pasangan basa T di salah satu ujung. Urutan ini berasal dari transkripsi kebalikan dari poli (A)



ekor yang ditambahkan dekat 3’ akhir RNA retroposon selama pematangan nya. retroposons terpadu Oleh karena itu menunjukkan sisa-sisa asal mereka sebagai transkrip kebalikan dari RNA polyadenylated.