Pewarisan Gen dalam E. coli: Pemahaman Mendalam tentang Genom Bakteri
INFOLABMED.COM - Escherichia coli, atau yang lebih dikenal sebagai E. coli, merupakan salah satu bakteri paling banyak dipelajari dalam dunia biologi molekuler.
Walaupun ukurannya kecil, kompleksitas internal bakteri ini sangat menarik perhatian, terutama dalam hal pewarisan genetik.
Pewarisan gen pada E. coli tidak hanya melibatkan kromosom utama, tetapi juga DNA tambahan yang dikenal sebagai plasmid.
Artikel ini akan mengeksplorasi bagaimana E. coli mewariskan materi genetiknya, termasuk mekanisme yang terlibat dalam pengemasan DNA dalam nukleoid dan peran penting plasmid.
Baca juga : Apa Itu Genom? Memahami Instruksi Genetik dalam Setiap Sel
Struktur Genom E. coli
Bakteri E. coli tidak memiliki membran nukleus seperti sel eukariotik, tetapi memiliki struktur terorganisir yang disebut nukleoid.
Nukleoid ini merupakan tempat penyimpanan DNA, yang membentuk satu molekul DNA sirkular sepanjang 1,6 mm, berisi sekitar 4639 kilobase (kb).
Meskipun disebut kromosom bakteri, struktur ini sangat berbeda dari kromosom eukariotik karena tidak memiliki histon atau membran nukleus.
Untuk mengemas DNA ke dalam sel berukuran 1-2 μm, E. coli menggunakan proses yang disebut supercoiling.
Baca juga : Bakteri Kebal Antibiotik: Ancaman Kesehatan Global yang Kian Meningkat
Proses ini melibatkan pelipatan DNA secara rapat melalui pembentukan gulungan tambahan pada heliks DNA, baik dengan menambah (supercoiling positif) atau mengurangi gulungan (supercoiling negatif).
Supercoiling DNA pada E. coli diatur oleh dua enzim utama, yaitu DNA gyrase dan DNA topoisomerase I.
Ini memastikan bahwa meskipun DNA digulung rapat, gen masih dapat diakses untuk proses transkripsi dan replikasi.
Peran Supercoiling dalam Pengemasan DNA
Pengemasan DNA pada E. coli tidak terjadi secara acak. DNA sirkular ini digulung dan dilekatkan pada inti protein, yang memungkinkan pembentukan loop DNA supercoiled dengan ukuran 10 hingga 100 kb.
Salah satu protein yang berperan penting dalam proses ini adalah HU, yang berfungsi membentuk tetramer untuk melilitkan sekitar 60 bp DNA.
Baca juga : Praktikum Isolasi DNA Kromosom dan Plasmid
HU adalah protein yang paling melimpah di dalam sel E. coli, dengan sekitar 60.000 molekul per sel, menunjukkan pentingnya protein ini dalam pengemasan DNA bakteri.
Namun, pengemasan DNA ini bukan hanya untuk keperluan struktur, melainkan juga memungkinkan akses yang terorganisir ke gen-gen penting.
Hal ini penting agar E. coli dapat mengekspresikan gen sesuai kebutuhan, serta memastikan bahwa proses replikasi dan pembelahan sel berjalan lancar.
Plasmid: DNA Tambahan dalam E. coli
Selain kromosom utama, E. coli juga sering memiliki DNA tambahan dalam bentuk plasmid.
Plasmid adalah molekul DNA sirkular kecil yang dapat bereplikasi secara independen dari kromosom bakteri.
Plasmid sering membawa gen-gen penting, termasuk gen yang bertanggung jawab atas resistensi antibiotik.
Misalnya, beberapa strain E. coli memiliki plasmid yang membawa gen resistensi terhadap antibiotik seperti kloramfenikol dan ampisilin.
Ada berbagai jenis plasmid berdasarkan fungsi gen yang dibawanya. Misalnya, plasmid resistensi (R plasmid) membawa gen yang membuat bakteri kebal terhadap antibiotik, sedangkan plasmid fertilitas (F plasmid) memungkinkan proses konjugasi, yaitu transfer gen antar bakteri.
Plasmid ini memainkan peran penting dalam pewarisan gen pada E. coli karena mereka dapat dipertukarkan antar bakteri melalui konjugasi, sehingga memungkinkan transfer gen horizontal.
Mekanisme Pewarisan Gen dalam E. coli
Meskipun E. coli hanya memiliki satu kromosom, bakteri ini memiliki mekanisme yang sangat efisien untuk memastikan bahwa salinan kromosom yang telah direplikasi dibagi secara merata ke dalam dua sel anak.
Proses replikasi dimulai di titik asal replikasi (origin of replication), yang selalu berada di dekat dinding sel.
Ketika replikasi dimulai, dua salinan molekul DNA yang baru direplikasi dipisahkan menuju ujung-ujung sel yang berbeda, sehingga memastikan bahwa setiap sel anak mendapatkan satu salinan lengkap.
Selain itu, pewarisan plasmid juga diatur dengan mekanisme yang serupa.
Meskipun plasmid tidak membawa gen esensial untuk kelangsungan hidup bakteri, mereka hampir selalu diwariskan ke sel anak, terutama jika mereka membawa gen yang memberikan keuntungan selektif, seperti resistensi antibiotik.
Transfer Gen Horizontal Melalui Konjugasi
Salah satu mekanisme pewarisan gen yang paling menarik pada E. coli adalah konjugasi, di mana plasmid seperti F plasmid memungkinkan transfer gen antar bakteri.
Proses ini dimulai ketika dua bakteri bergabung melalui struktur yang disebut pilus. Setelah terhubung, plasmid dapat ditransfer dari satu bakteri ke bakteri lainnya.
Konjugasi adalah salah satu cara E. coli dapat memperoleh gen baru dari bakteri lain, yang memungkinkan pewarisan gen secara horizontal.
Hal ini penting dalam penyebaran resistensi antibiotik, yang menjadi tantangan besar dalam pengobatan infeksi bakteri.
Pewarisan gen dalam E. coli adalah proses yang sangat terorganisir dan kompleks, melibatkan kromosom utama yang terlipat rapat dalam nukleoid, serta plasmid yang membawa gen-gen tambahan yang memberikan keuntungan selektif.
Mekanisme ini memungkinkan E. coli bertahan dan beradaptasi dengan lingkungan yang berubah, terutama dalam hal resistensi antibiotik.
Studi lebih lanjut mengenai proses ini tidak hanya penting bagi pemahaman kita tentang biologi dasar bakteri, tetapi juga untuk mengatasi tantangan kesehatan masyarakat, seperti penyebaran resistensi antibiotik.***
Post a Comment