Mengenal Families of Genes dan Pentingnya dalam Biologi

Table of Contents

 

INFOLABMED.COM - Families of genes atau dalam bahasa Indonesia dikenal sebagai keluarga gen, adalah kelompok gen yang memiliki urutan nukleotida yang identik atau sangat mirip dan sering ditemukan di banyak organisme. 

Keberadaan families of genes ini menunjukkan bahwa mereka mengkode unit informasi biologis yang serupa atau identik, yang sangat penting untuk berbagai fungsi biologis.

Mengapa Families of Genes Ada?

Keberadaan families of genes memberikan keuntungan evolusi yang signifikan. Dengan memiliki beberapa salinan gen yang sama, sel dapat menghasilkan jumlah RNA yang besar dalam waktu singkat. 

Hal ini penting terutama pada kondisi-kondisi tertentu, seperti saat sel sedang membelah, di mana permintaan akan protein dan RNA sangat tinggi. 

Proses ekspresi gen bukanlah proses instan, dan ada batasan pada kecepatan produk dari gen tunggal dapat disintesis. 

Baca juga : Repair DNA dan Repair Kromosom

Oleh karena itu, memiliki beberapa salinan gen memungkinkan sintesis produk gen lebih cepat dan efisien.

Sebagai contoh, pada bakteri Escherichia coli, terdapat tujuh salinan dari masing-masing tiga gen rRNA-nya. 

Eksperimen menunjukkan bahwa lima salinan dari masing-masing gen rRNA diperlukan untuk mempertahankan jumlah ribosom yang dibutuhkan ketika bakteri ini membelah pada tingkat maksimum dalam lingkungan yang tidak berubah. 

Namun, saat beradaptasi dengan lingkungan baru, semua tujuh salinan gen diperlukan karena adaptasi ini memerlukan sintesis banyak protein baru yang tidak dibutuhkan dalam kondisi sebelumnya.

Families of Genes dalam Organisme yang Lebih Tinggi

Pada organisme yang lebih tinggi, seperti manusia, jumlah salinan gen rRNA bahkan lebih banyak. 

Misalnya, manusia memiliki sekitar 280 salinan dari tiga gen rRNA dan lebih dari 2000 salinan dari gen keempat. 

Salinan-salinan ini dikelompokkan dalam kluster besar, di mana banyak gen diatur secara berurutan dalam array tandem. 

Susunan ini mungkin bukan untuk meningkatkan laju transkripsi gen, tetapi lebih merupakan cerminan dari proses yang mengarah pada munculnya banyak salinan. 

Setiap kluster diyakini berevolusi melalui beberapa putaran duplikasi gen, di mana gen individu diduplikasi menjadi dua salinan yang ditempatkan berdampingan.

Baca juga : Hemoglobin Dan Cara Pemeriksaannya | Edisi Lengkap ; Seri Edukasi Teknologi Laboratorium Medik

Menariknya, pada beberapa organisme, bahkan jumlah salinan gen yang besar ini tidak dapat memenuhi permintaan ribosom pada waktu-waktu tertentu. 

Pada beberapa amfibi, misalnya, 450 atau lebih salinan gen rRNA dalam genom dapat meningkat hingga 16.000 salinan melalui amplifikasi gen. 

Proses ini melibatkan replikasi gen rRNA menjadi beberapa salinan DNA yang kemudian ada sebagai molekul independen yang tidak terikat pada kromosom.

Peran Families of Genes dalam Perkembangan

Dalam beberapa keluarga gen kompleks, anggota-anggota gen aktif pada tahapan perkembangan yang berbeda. 

Sebagai contoh, gen globin pada mamalia merupakan salah satu contoh terbaik dari jenis keluarga gen ini. 

Globin adalah protein darah yang membentuk hemoglobin, di mana setiap molekul hemoglobin terdiri dari dua polipeptida globin tipe alfa dan dua tipe beta. 

Kedua tipe globin ini, alfa dan beta, ada sebagai keluarga molekul terkait yang berbeda satu sama lain hanya pada beberapa posisi asam amino.

Di manusia, terdapat dua globin mirip alfa, a dan z, serta lima globin mirip beta, b, d, Ag, Gg, dan e. Protein-protein ini dikode oleh dua families of genes. 

Gen-gen dalam setiap keluarga ini memiliki urutan yang mirip satu sama lain, tetapi tidak identik. 

Faktanya, urutan nukleotida dari dua gen paling berbeda dalam kluster tipe beta, yang mengkode globin b dan e, hanya menunjukkan kesamaan 79,1%. 

Perbedaan ini cukup untuk membuat protein memiliki sifat biokimia yang berbeda.

Ekspresi gen-gen ini terjadi pada tahapan perkembangan manusia yang berbeda. 

Misalnya, dalam kluster tipe beta, gen e diekspresikan pada embrio awal, Gg dan Ag (produk proteinnya hanya berbeda satu asam amino) pada janin, dan d serta b pada orang dewasa. 

Sifat biokimia yang berbeda dari protein globin yang dihasilkan dianggap mencerminkan perubahan kecil dalam peran fisiologis yang dimainkan hemoglobin selama perkembangan manusia.

Evolusi Families of Genes

Keluarga gen diperkirakan muncul melalui duplikasi gen. Dalam keluarga gen sederhana, urutan salinan gen tetap sama setelah duplikasi, sehingga semua anggotanya identik. 

Namun, dalam keluarga gen yang lebih kompleks, anggota-anggotanya memiliki urutan yang berbeda tetapi terkait, yang merupakan hasil dari serangkaian duplikasi gen.

Mutasi dan kesalahan replikasi yang terakumulasi seiring waktu menyebabkan dua anggota keluarga gen dengan urutan yang sangat mirip kemungkinan besar muncul dari duplikasi yang terjadi lebih baru daripada satu yang menghasilkan dua gen dengan urutan yang kurang mirip. 

Dengan menggunakan logika ini, kita dapat menyimpulkan pola duplikasi gen yang menghasilkan gen-gen yang kita lihat hari ini.

Sebagai contoh, dalam keluarga gen beta-globin, kita dapat menyimpulkan bahwa Gg dan Ag adalah hasil dari duplikasi terbaru, karena keduanya adalah dua gen paling mirip dalam kluster ini, dan bahwa b dan d muncul dari duplikasi sebelumnya. 

Dengan memanfaatkan "jam molekuler," yang memungkinkan kita menentukan waktu di mana perubahan urutan nukleotida terakumulasi dalam gen, kita bisa menghitung tanggal terjadinya duplikasi gen.

Families of genes memainkan peran penting dalam biologi, terutama dalam memastikan keberlanjutan dan fleksibilitas genetik selama perkembangan dan adaptasi evolusioner. 

Dengan memahami bagaimana gen-gen ini bekerja dan berevolusi, kita dapat lebih memahami mekanisme di balik banyak proses biologis dan potensi implikasinya dalam berbagai bidang penelitian dan kedokteran.

Artikel ini hanya untuk tujuan informasi. Untuk nasihat atau diagnosis medis, konsultasikan dengan profesional.***