Mengungkap Rahasia Evolusi Gen: Peran Palindrom DNA dalam Munculnya Gen MikroRNA

Table of Contents

 

INFOLABMED.COM - Dalam rahasia kehidupan organisme,  tersembunyi dalam gen-gen mereka, terutama gen-gen mikroRNA kecil yang berperan penting dalam regulasi biologis. 

Namun,  dari mana asal mula gen-gen ini? Para peneliti di Universitas Helsinki telah mengungkapkan pertanyaan-pertanyaan menarik  seputar asal mula gen-gen regulator kecil ini dan menjelaskan mekanisme yang menciptakan DNA palindrom mereka. 

Dalam kondisi yang sesuai,  palindrom ini berevolusi menjadi gen-gen mikroRNA.

Manusia dan Genomnya yang Mengagumkan

Genom manusia mengandung sekitar 20.000 gen yang digunakan  untuk konstruksi protein. Aksi dari gen-gen klasik ini dikordinasikan oleh ribuan gen regulator,  termasuk yang paling kecil yang mengkode molekul mikroRNA  sepanjang 22 pasang basa.

Meskipun jumlah gen cenderung tetap,  kadang-kadang muncul gen-gen baru selama evolusi. Seperti asal usul kehidupan biologis , asal mula gen-gen baru terus memikat para ilmuwan.

Misteri Seputar Palindrom DNA

Semua molekul RNA membutuhkan urutan basa palindromik  yang mengunci molekul tersebut ke dalam konformasi fungsionalnya. 

Namun, kemungkinan mutasi acak pada urutan basa yang  secara perlahan membentuk palindrom ini sangat kecil, bahkan untuk gen mikroRNA yang sederhana. 

Oleh karena itu, asal mula urutan palindrom ini  telah membuat bingung para peneliti. Para ahli di Institut Bioteknologi, Universitas Helsinki, Finlandia  berhasil menyelesaikan misteri ini dengan menjelaskan mekanisme yang dapat seketika menghasilkan palindrom DNA lengkap  dan dengan demikian menciptakan gen mikroRNA baru dari urutan DNA sebelumnya yang tidak mengkode.

Proyek Penelitian dan Kesimpulan Mencengangkan

Dalam proyek yang didanai oleh Academy of Finland,  peneliti mempelajari kesalahan dalam replikasi DNA. 

Ari Löytynoja,  pemimpin proyek, membandingkan replikasi DNA dengan mengetik teks. 

"DNA disalin satu basa pada satu waktu,  dan mutasi biasanya adalah kesalahan satu basa, seperti ketik salah pada keyboard laptop. Kami mempelajari mekanisme  yang menciptakan kesalahan yang lebih besar, seperti menyalin dan menempel teks dari konteks lain. Kami  sangat tertarik pada kasus-kasus yang menyalin teks ke belakang sehingga membuat palindrom."

Koneksi antara Kesalahan Replikasi DNA dan RNA

Para peneliti menyadari bahwa kesalahan replikasi DNA kadang-kadang  bisa bermanfaat. Mereka menjelaskan temuan ini kepada Mikko Frilander,  seorang ahli biologi RNA. Ia segera melihat hubungan dengan struktur  molekul RNA.

"Dalam molekul RNA,  basa-basa palindrom yang berdekatan dapat berpasangan dan membentuk struktur yang menyerupai jepitan rambut. Struktur seperti ini sangat penting untuk fungsi molekul RNA," jelasnya.

Fokus pada Gen-gen MikroRNA

Para  peneliti memutuskan untuk memfokuskan penelitian pada gen-gen mikroRNA karena struktur mereka yang sederhana: gen-gen ini sangat pendek - hanya beberapa puluh basa - dan  harus melipat menjadi struktur jepitan rambut agar berfungsi dengan benar.

Pemodelan Sejarah Gen dengan Algoritma Komputer Kustom

Sebuah wawasan sentral adalah memodelkan s ejarah gen menggunakan algoritma komputer kustom.

 Menurut peneliti pascadoktoral Heli Mönttinen,  ini memungkinkan pemeriksaan terperinci asal mula gen hingga saat ini.

"Seluruh genom puluhan primata dan  mamalia diketahui. Perbandingan genom mereka mengungkapkan  spesies mana yang memiliki pasangan palindrom mikroRNA, dan yang tidak. Dengan pemodelan sejarah  yang detail, kami bisa melihat  bahwa palindrom lengkap diciptakan oleh peristiwa mutasi tunggal," ungkap Mönttinen.

Kontribusi Signifikan pada Genom Manusia dan Primata Lainnya

Dengan fokus pada manusia dan primata lainnya,  para peneliti di Helsinki berhasil menunjukkan bahwa mekanisme yang baru ditemukan ini dapat menjelaskan setidaknya seperempat dari gen mikroRNA baru. 

Karena kasus serupa ditemukan  dalam garis evolusi lainnya, mekanisme asal mula ini tampaknya bersifat universal.

Secara prinsip,  kemunculan gen mikroRNA begitu mudah sehingga gen-gen baru dapat memengaruhi kesehatan manusia.

 Heli Mönttinen  melihat signifikansi dari karya ini secara lebih luas, misalnya dalam pemahaman prinsip-prinsip dasar kehidupan biologis.

Kesimpulan: Model Elegan untuk Evolusi Gen RNA

Meskipun hasil ini berdasarkan pada gen-gen regulator kecil,  para peneliti meyakini bahwa temuan ini dapat digeneralisasi pada gen dan molekul RNA lainnya. 

Misalnya,  dengan menggunakan bahan mentah yang dihasilkan oleh mekanisme yang baru ditemukan ini, seleksi alam dapat menciptakan struktur dan fungsi RNA yang jauh lebih kompleks.***

Sumber : Astrobiology