kuliahMUTASIGENdanPOLIMORFISME

7/30/2019 kuliahMUTASIGENdanPOLIMORFISME

1/38

MUTASI GEN danPOLIMORFISME

oleh:

Asmarinah


2/38

Komponen DNA


3/38

DNA packaging dalam kromosom

DNA + histon nukleosome solenoid kromatin/kromosom


4/38

DNA - Gen

Gen dapat digambarkan sebagai segmen molekul DNA yang berisi kode untuk sekuens asam amino dari suatu rantai

polipeptida (protein)


5/38

Ekspresi GenTranskripsi : sintesis rantai tunggal mRNA dari DNA

cetakan (rantai noncoding/antisense) di dalam inti sel,yang dikatalisis oleh enzim RNA Polimerase

Translasi : sintesis polipeptida dari mRNA cetakannya, di

dalam ribosomContoh: Ekspresi gen -globin


6/38

Mutasi gen

- Perubahan pada materi genetik (DNA) yang dapatditurunkan

- Disebabkan oleh 2mekanisme dasar:

* kesalahan pada proses replikasi DNA* kegagalan dalam mereparasi DNA yang rusak

- terjadi secara spontan atau diinduksi olehagent fisik atau bahan kimia (mutagen)

- organisma yg mengalami mutasi : mutan

- berperan dlm evolusi mahluk hidup; pada bakteriutk resistensi thdp antibiotik


7/38

3 Faktor utama yang menyebabkan terjadinya mutasi spontan

1. Keakuratan komponen- komponen (mesin) dalam

replikasi DNA

2. Efisiensi mekanisme proses perbaikan DNA yg rusak

( DNA repair mechanism )

3. Tingkat pemaparan mutagenic agents yg ada di

lingkungan


8/38

Contoh-contoh mutasi gen:


9/38

Proses mutasi dan ekspresinya pada individunormal dan mutannya


10/38

Point mutation : mutasi yang melibatkan perubahantempat spesifik dalam suatu gen, termasuk substitusi, delesi

dan insersi pasangan basa.Missense mutation : mutasi yang menyebabkan perubahankodon spesifik suatu asam amino ke asam amino yang lain

Nonsense mutation : mutasi yang menyebabkan perubahankodon spesifik suatu asam amino ke kodon terminasi

Frameshift mutation : mutasi yang merubah pembacaandari mRNA, disebabkan oleh adanya delesi atau insersi

pasangan basa


11/38

Mekanisme terjadinya mutasi

1. Tautomerisasi pada replikasi DNA

Tautomerisasi: proses berpindahnya atom hidrogendari basa nitrogen yg satu ke yang lain.

Mutasi yang ditimbulkan:- Mutasi transisi: perubahan basa nitrogen dari

purin ke purin atau pirimidin ke pirimidin- Mutasi tranversi: perubahan basa nitrogen dari purin ke pirimidin atau sebaliknya


12/38


13/38

2. Kegagalan dalam mereparasi DNA yang rusak

- Pengguntingan DNAyang rusak denganmenggunakan

enzim DNA glikosilase

Reparasi DNA yang rusak dapat dilakukan dengancara, antara lain:


14/38

- Reparasi DNA denganmenggunakan cahaya/sinar

(fotoreaktivasi), denganmenggunakan enzim DNAfotoliase


15/38

Mutagenic agent Bahan Kimia

- alkylating agent: bahan kimia yang dapatmemindahkan gugus alkyl ke basa nitrogen padaDNA.

Contoh: Gas mustard [Di-(2-chloroethyl) sulfide]EMS (Ethyl methane sulfonate)

- Basa analog: bahan kimia yg strukturnya mirip

dengan basa nitrogen normal, yang dapat terinkoporasike dalam DNAContoh: 5-Bromouracil (BU)

2-Aminopurin (2-AP)


16/38

- Deaminating agent: dapat mendeaminasi

gugus amino pada basanitrogenContoh: Asam nitrous (HNO 2)

- Hydroxylating agent: menghidroksilasi gugus

amino pada pada basa nitrogen, sehinggaterjadi mutasi transisi.Contoh: Hydroxylamine

- Zat warna akridin (proflavin): mengikatmolekul DNA


17/38

Sinar Radiasi

- Radiasi ion (sinar X, sinar gamma, sinar kosmik - Radiasi non ion (sinar ultra violet)


18/38

Kelainan-kelainan akibat mutasi gen

- Sickle cell anemia: mutasi substitusi pada gen beta globin sehingga terjadi perubahan dalam alelhemoglobin S dari hemoglobin A yang normal,menyebabkan bentuk sel darah merah abnormal(sickle)

- Tay -Sachs disease: mutasi pada gen HEXAyang mengkode enzym Hexosamidase A

meyebabkan enzim tidak dapat mengkatalisis perubahan ganglioside G M2 menjadi G M3 yangdiperlukan untuk menyelubungi sel saraf,sehingga fungsi sel saraf terganggu


19/38

- Penyakit/kelainan yang disebabkan oleh adanya defek dalam metabolisme fenilalanin-tirosin, yang merupakanasam amino penting dalam sintesis protein


20/38


21/38

Sequence of PCR

product from spermwith low motility

Sequence of PCRproduct from spermwith normal motility

174

Mutation in exon 6 of VDAC3 gene in sperm with low motility

Posisition 174 : AAG

(Lysine)

Posisition 174 : GAG

(glutamic acid)


22/38

Pendahuluan

Variasi biologis merupakan fenomenaalami

Dapat diamati pada semua mahluk hidup organisma unisel sampai multisel

Ada dalam populasi maupun antar populasi Dapat bersifat kontinyu dan tak-kontinyu


23/38

Merupakan hasil antaraksi faktorgenetik dan nir-genetik

Dapat dilihat pada aras fenotipik bahkangenotipik

Mudah diamati pada aras fenotipik lewatindera dan/atau alat bantu

Dapat menghasilkan polimorfisma


24/38

Polimorfisma genetik?

Keberadaan lebih dari satu alel dalamsuatu lokus genetik dengan frekuensi

alel-jarang 1% di dalamsuatu populasi


25/38

Definisi lain The occurrence in a population (or among

populations) of several phenotypic formsassociated with alleles of one gene orhomologs of one chromosome

Difference in DNA sequence amongindividuals, groups, or populations (e.g.,genes for blue eyes versus brown eyes)


26/38

Genom dan gena manusia

Genom adalah komponen sel organisma yang berperan dalam meneruskan sifat-sifat keturunan organisma ybs.

Gena adalah unit penentu sifat-sifatketurunan yang tersimpan dalam genom

tersusun atas asam nukleat


27/38

Human Genome Size

NUCLEAR GENOME* 23 pairs of chromosomes 2x ( 3 x 10 9 b.p) 2 metersDNA / Cell

* 2 x ( 3 x 10 12 cells)meters DNA in human body 8,000 x earth to moon

MITOCHONDRIAL GENOME* circular, 16,569 bp


28/38

Genom dan gena manusia

Genom adalah komponen sel organisma yang berperan dalam meneruskan sifat-sifat keturunan organisma ybs.

Gena adalah unit penentu sifat-sifatketurunan yang tersimpan dalam genom

tersusun atas asam nukleat


29/38

Mitochondrial genome

Closed with no ends (circular), 16,569 bp Inherited from mother (maternal

inheritance) Coding for: 13 polypeptide genes

12S & 16S rRNA genes 22 tRNA genes No introns


30/38

Genes in Human genome Protein coding regions Non-protein coding regions:

rRNAs snRNAs required for rRNA processing snRNAs required for splicing tRNAs

Others (telomerase RNA, signal recognitionparticle RNA molecules, RNA molecules ofnovel/unknown function)


31/38


32/38

Genome size

Circular singlestrand

Circular doublestrand

Linear doublestrand

Linear doublestrand

1.6 um

1 mm

50 um

15 mm

5 x 10 3 (base)

4 x 10 6

2.1 x 105

6.0 x 107

BacteriophageX174

E. Coli

S. Cerevisiae chromosome 1

Drosophila melanogaster

chromosome 2

StructureLengthNumber ofbp

Source


33/38

Variasi biologis &

polimorfisma

Genetic Drift

Mutasi

Migrasi(gene flow)

SeleksiIsolasigenetik


34/38

Forms of polymorphism

Single Nucleotide Polymorphisms(SNP)

Variable number of tandem repeats(VNTR)

Microsatellites


35/38

POLYMORPHISM

SNPsSequence repeats

InsertionsDeletions

Recombination

Chanceprocesess

Induced byexternal agentse.g. viruses or

radiation

MUTATION


36/38

Polymorphism throughout humangenome

1.42 million SNPs estimated (other

estimation: 1 in 1000 DNA bp inhuman genome over 3 million SNPsin the entire human genome)

60,000 SNPs fall within codingregions

Approx. 25% non-synonymous SNPcould affect the function of

corresponding gene product


37/38

Is reflected in the diversity of the geneproducts structural proteins, enzymes,channel proteins, transporters & bindingproteins, receptors & post receptorsignaling cascades

Immune biology is characterized byextensive polymorphism


38/38

Contoh lokus HLA Sangat polimorfik

> 1300 alel dari 12 lokus klas I & II yangdiekspresikan di seluruh dunia

Paling bervariasi untuk klas I: HLA B & C,

untuk klas II: HLA DPB, DQ, DRB

kuliahMUTASIGENdanPOLIMORFISME

Documents