MUTASI GEN: TERDIRI DARI APA, JENIS DAN AKIBATNYA - BIOLOGI - 2025

The mutasi gen atau khusus adalah mereka yang satu alel dari perubahan gen, menjadi salah satu yang berbeda. Perubahan ini terjadi di dalam gen, di lokus atau titik, dan dapat ditemukan.

Sebaliknya, dalam mutasi kromosom, kumpulan kromosom, seluruh kromosom atau segmennya biasanya terpengaruh. Mereka tidak selalu melibatkan mutasi gen, meski bisa terjadi dalam kasus kerusakan kromosom yang mempengaruhi gen.

Gambar 1. Mutasi pada gen yang mengontrol bentuk ekor tikus. Sumber: Oleh (Foto milik Emma Whitelaw, Universitas Sydney, Australia.), Via Wikimedia Commons

Dengan pengembangan alat molekuler yang diterapkan pada sekuensing DNA, istilah mutasi titik didefinisikan ulang. Saat ini istilah ini sering digunakan untuk merujuk pada perubahan pada pasangan atau beberapa pasangan basa nitrogen yang berdekatan dalam DNA.

Apakah mutasi itu?

Mutasi adalah mekanisme klasik yang memperkenalkan variasi genetik dalam populasi. Ini terdiri dari perubahan mendadak dalam genotipe (DNA) suatu organisme, bukan karena rekombinasi atau penataan ulang genetik, tetapi karena pewarisan atau pengaruh faktor lingkungan negatif (seperti racun dan virus).

Mutasi dapat melampaui keturunannya jika terjadi pada sel germinal (telur dan sperma). Ini dapat menyebabkan variasi kecil pada individu, variasi yang sangat besar - bahkan menyebabkan penyakit - atau mereka dapat tetap diam, tanpa efek apapun.

Variasi materi genetik tersebut kemudian dapat menimbulkan keragaman fenotipik di alam, baik itu antar individu spesies yang berbeda atau bahkan spesies yang sama.

Jenis perubahan mutasi gen atau titik

Ada dua jenis perubahan mutasi gen:

Perubahan basa nitrogen

Mereka terdiri dari substitusi satu pasang basa nitrogen dengan yang lain. Mereka pada gilirannya dibagi menjadi dua jenis: transisi dan transversi.

• Transisi: melibatkan substitusi satu basa dengan basa lain dari kategori kimia yang sama. Misalnya: purin untuk purin lain, adenin untuk guanin atau guanin untuk adenin (A → G atau G → A). Ini juga bisa menjadi kasus penggantian pirimidin dengan pirimidin lain, misalnya: sitosin untuk timin atau timin untuk sitosin (C → T atau T → C).
• Transversi: adalah perubahan yang melibatkan berbagai kategori kimiawi. Misalnya, kasus perubahan dari pirimidin menjadi purin: T → A, T → G, C → G, C → A; atau purin untuk pirimidin: G → T, G → C, A → C, A → T.

Sesuai kesepakatan, perubahan ini dijelaskan dengan mengacu pada DNA untai ganda, dan oleh karena itu basa yang membentuk pasangan harus dirinci. Misalnya: transisi akan menjadi GC → AT, sedangkan transversi bisa menjadi GC → TA.

Gambar 2. Jenis perubahan mutasi titik. Sumber: (Oleh Sara - Karya sendiri, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24341301)

Penyisipan atau penghapusan

Mereka terdiri dari masuk atau keluarnya sepasang atau beberapa pasang nukleotida suatu gen. Meskipun unit yang terpengaruh adalah nukleotida, kita biasanya selalu mengacu pada pasangan basa yang terlibat.

Konsekuensi

-Konsep dasar

Untuk mempelajari konsekuensi mutasi gen, pertama-tama kita harus meninjau dua sifat dasar kode genetik.

1. Yang pertama adalah bahwa kode genetik merosot. Ini berarti bahwa jenis asam amino yang sama di dalam protein dapat dikodekan oleh lebih dari satu triplet atau kodon di dalam DNA. Properti ini menyiratkan adanya lebih banyak triplet atau kodon dalam DNA daripada jenis asam amino.
2. Sifat kedua adalah bahwa gen memiliki kodon stop, yang digunakan untuk penghentian translasi selama sintesis protein.

-Skenario mutasi gen

Mutasi strut dapat memiliki konsekuensi yang berbeda-beda, bergantung pada tempat spesifik terjadinya. Oleh karena itu, kami dapat memvisualisasikan dua skenario yang mungkin:

1. Mutasi terjadi pada bagian gen tempat protein dikodekan.
2. Mutasi terjadi dalam urutan pengaturan atau jenis urutan lain yang tidak terlibat dalam menentukan protein.

Konsekuensi fungsional dari skenario pertama

Mutasi gen pada skenario pertama menghasilkan hasil sebagai berikut:

Mutasi diam

Itu terjadi ketika sebuah kodon berubah menjadi kode lain yang mengkode asam amino yang sama (ini adalah konsekuensi dari kemunduran kode). Mutasi ini disebut silent, karena secara riil urutan asam amino yang dihasilkan tidak berubah.

Mutasi putar balik

Itu terjadi ketika perubahan kodon menentukan perubahan asam amino. Mutasi ini dapat memiliki efek berbeda tergantung pada sifat asam amino baru yang dimasukkan.

Jika sifatnya kimiawi mirip dengan aslinya (substitusi sinonim), efek pada fungsionalitas protein yang dihasilkan dapat diabaikan (jenis perubahan ini sering disebut perubahan konservatif).

Sebaliknya, jika sifat kimiawi dari asam amino yang dihasilkan sangat berbeda dengan aslinya, pengaruhnya dapat bervariasi, dan protein yang dihasilkan dapat dianggap tidak berguna (perubahan non-konservatif).

Lokasi spesifik dari mutasi semacam itu di dalam gen dapat memiliki efek yang bervariasi. Misalnya, ketika mutasi terjadi di bagian urutan yang akan memunculkan pusat aktif protein, kerusakannya diperkirakan lebih besar daripada jika terjadi di daerah yang kurang kritis.

Mutasi yang tidak masuk akal

Itu terjadi ketika perubahan menghasilkan kodon berhenti terjemahan. Jenis mutasi ini biasanya menghasilkan protein difungsional (protein terpotong).

Penyisipan atau penghapusan

Mereka memiliki efek yang setara dengan mutasi nonsense, meski tidak identik. Efeknya terjadi ketika bingkai pembacaan DNA berubah (fenomena yang dikenal sebagai pergeseran bingkai pembacaan atau frameshift).

Variasi ini menghasilkan messenger RNA (mRNA) dengan lag dari tempat terjadinya mutasi (penyisipan atau penghapusan), dan oleh karena itu terjadi perubahan urutan asam amino protein. Produk protein yang diperoleh dari gen dengan jenis mutasi ini akan tidak berfungsi sama sekali.

Pengecualian

Pengecualian dapat terjadi ketika penyisipan atau penghapusan tepat tiga nukleotida (atau kelipatan tiga) terjadi.

Dalam kasus ini, meskipun ada perubahan, bingkai pembacaan tetap tidak berubah. Namun, karena itu tidak dapat dikesampingkan bahwa protein yang dihasilkan tidak berfungsi, baik karena penggabungan asam amino (dalam kasus penyisipan) atau karena kehilangannya (dalam kasus penghapusan).

Konsekuensi fungsional dari skenario kedua

Mutasi dapat terjadi dalam urutan seperti pengaturan atau urutan lain yang tidak terlibat dalam menentukan protein.

Dalam kasus ini, efek mutasi jauh lebih sulit untuk diprediksi. Ini kemudian akan tergantung pada bagaimana mutasi titik mempengaruhi interaksi fragmen DNA itu dengan beberapa regulator ekspresi gen yang ada.

Sekali lagi, rusaknya kerangka pembacaan atau hilangnya fragmen sederhana yang diperlukan untuk pengikatan regulator, dapat menyebabkan efek yang berkisar dari disfungsionalitas produk protein, hingga kurangnya kontrol dalam jumlah yang sama.

Kasus -Frequent yang menyebabkan penyakit

Contoh mutasi titik yang sangat langka adalah yang disebut mutasi gain-of-sense.

Ini terdiri dari transformasi kodon stop menjadi kodon pengkodean. Ini adalah kasus varian hemoglobin yang disebut Constant Spring Hemoglobin (varian alel HBA2 * 0001), yang disebabkan oleh perubahan kodon berhenti UAA menjadi kodon CAA.

Dalam kasus ini, mutasi titik menghasilkan hemoglobin α-2 yang tidak stabil ditambah 30 asam amino, menyebabkan penyakit darah yang disebut thalassemia alfa.

Referensi

1. Eyre-Walker, A. (2006). Distribusi Efek Kebugaran dari Mutasi Asam Amino Baru yang Merusak pada Manusia. Genetika, 173 (2), 891–900. doi: 10.1534 / genetics.106.057570
2. Hartwell, LH dkk. (2018). Genetika dari Gen ke Genom. Edisi keenam, MacGraw-Hill Education. hlm. 849
3. Novo-Villaverde, FJ (2008). Genetika Manusia: Konsep, Mekanisme dan Aplikasi Genetika di bidang Biomedicine. Pearson Education, SA hal. 289
4. Nussbaum, RL dkk. (2008). Genetika dalam Kedokteran. Edisi ketujuh. Saunders, hal. 578.
5. Stoltzfus, A., dan Cable, K. (2014). Mendelian-Mutationism: The Forgotten Evolutionary Synthesis. Jurnal Sejarah Biologi, 47 (4), 501–546. doi: 10.1007 / s10739-014-9383-2