Ekspresi gen

Ekspresi gen adalah proses di mana informasi yang dapat diwariskan dalam gen, urutan pasangan basa DNA, dibuat menjadi produk gen fungsional, seperti protein atau RNA. Ide dasarnya adalah bahwa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang kemudian diterjemahkan menjadi protein. Protein membuat banyak struktur dan semua enzim dalam sel atau organisme.

Beberapa langkah dalam proses ekspresi gen dapat dimodulasi (disetel). Ini mencakup transkripsi dan DeepL translasi, dan keadaan akhir protein yang terlipat. Regulasi gen menghidupkan dan mematikan gen, dan dengan demikian mengontrol diferensiasi sel, dan morfogenesis. Regulasi gen juga dapat berfungsi sebagai dasar untuk perubahan evolusioner: kontrol waktu, lokasi, dan jumlah ekspresi gen dapat memiliki efek mendalam pada perkembangan organisme.

Ekspresi gen bisa sangat bervariasi pada jaringan yang berbeda. Hal ini disebut pleiotropisme, fenomena yang tersebar luas dalam genetika.

Diagram yang menunjukkan pada tahap mana dalam ekspresi jalur DNA-mRNA-protein dapat dikendalikan

Epigenetik

Dalam biologi, epigenetika adalah studi tentang perubahan yang diwariskan dalam fenotipe (penampilan) atau ekspresi gen yang disebabkan oleh mekanisme selain perubahan dalam urutan DNA yang mendasarinya.

Perubahan-perubahan ini mungkin tetap ada melalui pembelahan sel selama sisa hidup individu dan mungkin juga berlangsung selama beberapa generasi. Namun, tidak ada perubahan dalam urutan DNA yang mendasari organisme. Sebaliknya, faktor non-genetik menyebabkan gen organisme berperilaku (mengekspresikan diri) secara berbeda.

Contoh terbaik dari perubahan epigenetik dalam biologi eukariota adalah proses diferensiasi seluler. Selama morfogenesis, sel induk totipoten menjadi berbagai garis sel embrio, yang pada gilirannya menjadi sel yang sepenuhnya terdiferensiasi. Dengan kata lain, sel telur tunggal yang telah dibuahi - zigot - membelah dan berkembang. Sel-sel anak berubah menjadi banyak jenis sel embrio dewasa. Ini termasuk neuron, sel otot, epitel, pembuluh darah, dan sebagainya. Hal ini terjadi dengan mengaktifkan beberapa gen sementara menghambat gen lainnya.

Perubahan epigenetik bersifat jangka panjang, dan biasanya bertahan selama proses pembelahan sel (mitosis). Perubahan terjadi pada kromatin, yang merupakan kombinasi dari DNA dan protein histone di sekelilingnya dalam kromosom. Rincian tentang bagaimana hal ini terjadi masih dikerjakan, tetapi cukup pasti bahwa pembungkus DNA dan histone adalah fitur kunci.

Regulasi gen

Regulasi naik dan regulasi turun

Regulasi naik meningkatkan ekspresi satu atau lebih gen dan sebagai hasilnya protein yang dikodekan oleh gen-gen tersebut. Regulasi ke bawah adalah proses yang mengakibatkan penurunan ekspresi gen dan protein.

Induksi vs represi

Regulasi gen dapat diringkas sebagai:

Sistem yang dapat diinduksi: sistem yang dapat diinduksi tidak aktif kecuali jika ada kehadiran beberapa molekul (disebut inducer) yang memungkinkan ekspresi gen.
Sistem yang dapat direpresi: sistem yang dapat direpresi aktif kecuali dengan adanya beberapa molekul (disebut corepressor) yang menekan aktivitas gen. Molekul tersebut dikatakan merepresi ekspresi.

RNA Pengatur

Ada sejumlah RNA yang mengatur gen, yaitu, mereka mengatur tingkat di mana gen ditranskripsi atau diterjemahkan. Berikut ini adalah dua contoh penting

miRNA

Micro RNA (miRNA) bertindak dengan bergabung dengan enzim dan memblokir mRNA (messenger RNA), atau mempercepat pemecahannya. Ini disebut interferensi RNA.

siRNA

RNA kecil yang mengganggu (kadang-kadang disebut RNA pembungkam) mengganggu ekspresi gen tertentu. RNA ini cukup kecil (20/25 nukleotida) molekul untai ganda. Penemuan mereka telah menyebabkan lonjakan dalam penelitian biomedis dan pengembangan obat.

Struktur gen pengkode protein eukariotik.

Halaman terkait

Pertanyaan dan Jawaban

T: Apa yang dimaksud dengan ekspresi gen?

J: Ekspresi gen adalah proses dimana informasi yang dapat diwariskan dalam gen dibuat menjadi produk fungsional, seperti protein atau RNA.

T: Bagaimana ekspresi gen dicapai?

J: Ekspresi gen dicapai melalui proses di mana DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang kemudian diterjemahkan menjadi protein.

T: Apa yang dilakukan protein dalam sel atau organisme?

J: Protein membuat banyak struktur dan semua enzim dalam sel atau organisme.

T: Apa yang dimaksud dengan regulasi gen?

J: Regulasi gen adalah proses di mana gen dimatikan dan dihidupkan, yang mengontrol diferensiasi sel dan morfogenesis.

T: Bagaimana regulasi gen dapat berfungsi sebagai dasar untuk perubahan evolusioner?

J: Regulasi gen dapat menjadi dasar perubahan evolusioner dengan mengendalikan waktu, lokasi, dan jumlah ekspresi gen, sehingga memiliki efek yang besar terhadap perkembangan organisme.

T: Apa yang dimaksud dengan pleiotropisme?

J: Pleiotropisme adalah fenomena dalam genetika di mana ekspresi gen dapat sangat bervariasi dalam jaringan yang berbeda.

T: Tahapan ekspresi gen yang mana yang dapat dimodulasi?

J: Tahap transkripsi dan translasi, serta kondisi akhir lipatan protein, dapat dimodulasi selama ekspresi gen.