REKOMBINASI GENETIK | GENETIKA

REKOMBINASI GENETIK

Rekombinasi merupakan peristiwa yang secara alamiah terjadi pada makhluk hidup, bahkan saat ini menurut Watson dkk (1987) dalam Corebima (2003), semua molekul DNA yang ada saat ini sebenarnya merupakan DNA rekombinan. Rekombinasi tidak terjadi secara acak, melainkan merupakan suatu proses seluler esensial yang bahkan dikatalisis oleh enzim-enzim yang dikode oleh sel sendiri.

Pautan (linkage) adalah persitiwa dimana terdapatnya gen-gen dalam satu kromosom yang sama sehingga dalam meiosis tidak dapat memisah dengan bebas (Dictionary of Bioscience, 2003). Individu yang mengalami pautan dapat diketahui dari hasil persilangan testcross. Individu dihibrid heterozigot yang di-testcross akan menghasilkan perbandingan 50% progeni yang mirip dengan fenotip parental, dan 50% progeni yang tidak mirip dengan parental dan disebut tipe rekombinan. Namun apabila terdapat pautan, maka persilangan test-cross menghasilkan perbandingan progeni yang mirip dengan fenotip parental lebih dari 50% dan progeni tipe rekombinan yang kecil dari 50%. Bila gen-gen terpaut sempurna, maka sebenarnya yang akan timbul hanyalah fenotip parental. Timbulnya tipe rekombinan dalam hasil persilangan mengarahkan dugaan pada adanya peristiwa pindah silang.

Peranan rekombinasi menurut Corebima (2003) adalah: 1) sebagai mekanisme sumber variasi genetik yang penting kaitannya dengan mekanisme evolusi; 2) memungkinkan sel memperbaiki urut-urutan nukleotida yang hilang akibat radiasi atau senyawa kimia, dengan cara mengganti bagian yang rusak dengan sepenggal unting DNA yang berasal dari kromosom homolognya; dan 3) tipe rekombinasi tertentu juga ikut mengatur ekspresi gen.

1.Model rekombinasi Holliday:

Model Holliday memperlihatkan kejadian terputusnya satu unting yang berlanjut dengan berlangsungnya pertukaran resiprok unting-unting tunggal yang mengakibatkan terbentuknya DNA heterodupleks yang simetris pada kedua pihak yang terlibat dalam proses pertukaran.

2. Model Meselson Radding

Model ini menjelaskan terjadinya heterodupleks yang tidak simetris (non resiprok). Pertukaran non resiprok adalah pertukaran segmen-segmen nukleotida antar 2 kromosom homolog yang mengakibatkan hilangnya suatu basa nukleotida dari salah satu donor. Atau pertukarannya dapat dikatakan tidak simetris. Model ini juga pada akhirnya bergerak ke arah terbentuknya jembatan silang dan struktur Holliday.  

3. Model pemutusan unting ganda dan perbaikannya

Model yang menjelaskan terjadinya heterodupleks yang tidak simetris. Perbedaannya dengan Model Messelson Radding adalah pada model ini pembentukan celah dialami oleh 2 unting pada 1 kromosom. Ujung unting pada satu unting tunggal menginvasi helix yang lain. Sintesis DNA berikutnya dalam rangka perbaikan pada kedua helix mengarah pada daerah DNA heteodupleks yang asimetrik pada helix resipien maupun mengarah pada perbaikan celah pada helix donor melalui pergantian total dengan acuan informasi pada helix resipien.

Pindah silang umumnya terjadi selama meiosis pada semua makhluk hidup berkelamin betina maupun jantan dan antara semua pasangan kromosom homolog. Pindah silang terjadi pada saat sinapsis kromosom homolog pada saat profase I meiosis. Peristiwa pindah silang dapat pula terjadi pada saat tetrad pascareplikasi, kromosom telah mengganda, sehingga terbentuk 4 kromatid untuk tiap pasang kromosom homolog.

Pemetaan Kromosom

Pindah silang dapat terjadi antara kromatid sesaudara (sister chromatid), namun hal ini sulit dideteksi, karena keduanya identik. Pindah silang lebih mudah dideteksi terjadi pada kromatid yang bukan sesaudara (non sister chromatid).  

A.H. Sturtevant berhasil membuktikan bahwa faktor-faktor gen tersusun secara linier sepanjang kromosom. Pindah silang menyebabkan terjadinya pertukaran bagian antar kromosom-kromosom homolog sehingga menyebabkan perubahan posisi faktor (gen) tertentu dari suatu kromosom ke pasangan homolognya. Hal ini akan memunculkan tipe rekombinan. Dari jejak tipe rekombinan yang muncul dan direkam dapat dibuat suatu pemetaan letak relatif gen-gen dalam kromosom yang dikenal sebagai pemetaan kromosom (chromosome mapping).

Interferensi Genetik

Interferensi adalah pengaruh suatu peristiwa rekombinasi terhadap peristiwa rekombinasi lainnya. Nilai interferensi dapat dihitung dengan cara I = 1-c. Besaran c disebut koefisien koinsiden yang didapatkan dari hasil bagi antara frekuensi rekombinasi ganda yang terjadi dengan yang diharapkan.

Nilai I bergantung pada letak faktor (gen) yang terlibat pada peristiwa pindah silang. Semakin jauh letak faktor (gen) jauh satu sama lain, atau terpisah oleh sentromer, maka nilai I mendekati 0, sedangkan bila jaraknya dekat nilai I mendekati 1. Interferensi yang berada pada rentang nilai 0-1 disebut interferensi positif, yang memoerlihatkan bahwa pindah silang pertama mempengaruhi (mengganggu) peristiwa pindah silang kedua yang berlangsung di dekatnya. Pada bakteri atau fag nilai I dapat melebihi 1. Nilai interferensi yang berada pada range ini disebut interferensi negatif. Nilai ini menunjukkan bahwa pindah silang pertama meningkatkan peluang pindah silang tambahan di dekatnya. 

Ada 3 jenis rekombinasi genetik yang terjadi:

1. Rekombinasi somatik

2. Rekombinasi mitosis

3. Rekombinasi pada organel

Beberapa hal spesifik tentang rekombinasi

1. Perbedaan antara rekombinasi umum dengan rekombinasi tapak adalah: tidak diperlukannya fungsi protein recA, recB, dan recC (Ayala, dkk, 1984).
2. Informasi genetic pada tempat cacat hilang dari kedua unting DNA dan dapat dibetulkan/ dipulihkan dengan cara membuangnya melalui rekombinasi dari suatu duplex homolog.
3. Rekombinasi tidak selalu bersifat resiprok pada tapak Pindah silang: Konversi Gen.
4. Rekombinasi Illegitimate adalah rekombinasi yang terjadi antara molekul-molekul DNA yang non homolog, pada E. coli tidak memerlukan protein recA, recB, dan recC.
5. Rekombinasi bersifat independen atau tidak terkait dengan peristiwa replikasi DNA.

Perbedaan Rekombinasi dengan Mutasi

- Meskipun sama-sama menyebabkan terjadinya perubahan materi genetik, ternyata rekombbinasi genetik dan mutasi genetik tidaklah berkaitan satu dengan yang lainnya. Perbedaan ini terdapat pada mekanisme kejadiannya. Mekanisme kejadian rekombinasi adalah melalui pindah silang dan sifatnya independen terhadap proses replikasi DNA sementara mutasi itu sendiri terjadi akibat kesalahan yang terjadi dalam pemasangan basa nittrogen selama proses replikasi DNA.

- Mutasi adalah perubahan struktural dan komposisi genom suatu jasad yang dapat terjadi karena faktor luar (mutagen) atau karena kesalahan replikasi. Jadi, dalam proses mutasi tidak melibatkan pertukaran elemen genetik antar bagian genom. Sebaliknya, rekombinasi adalah proses pertukaran elemen genom yang dapat terjadi antara untaian DNA yang berlainan (interstrand), atau antara bagian-bagian gen yang terletak dalam satu untaian DNA (intrastrand) (Yuwono, 2010).

Rujukan: Nurdini, A. 2013. Resume: Genetika Rekombinasi. Pontianak: Untan