ESSAY TENTANG EKSPRESI GEN

EKSPRESI GEN

Apa itu gen? Bagaimana gen diekspresikan? Apa arti istilah ekspresi gen ? Bisakah kita menganalisis ekspresi gen? Bagaimana proses ekspresi gen?

Gen adalah sepotong kecil materi genetik yang ditulis dalam kode dan disebut DNA. Setiap gen di dalamnya memiliki instruksi untuk membentuk molekul yang dibutuhkan oleh organisme. Ekspresi gen adalah proses dimana informasi dari gen yang digunakan dalam sintesis produk gen fungsional. Biasanya produk yang dimaksud adalah protein. Proses ekspresi gen digunakan oleh semua organisme, mulai dari organisme prokariotik, eukariotik, dan virus.

Sains dapat menggunakan banyak teknik untuk menganalisis ekspresi gen, antara lain tujuannya yaitu untuk mengetahui seberapa tinggi atau rendah suatu ekspresi gen. Salah satu metode yang paling sederhana adalah dengan menghitung jumlah produk protein dari gen tersebut. Tetapi, ada beberapa masalah dengan teknik ini. Misalnya, protein dapat diekspor keluar dari sel atau mungkin hadir dalam sel meskipun gen tersebut tidak aktif diekspresikan (ditranskripsi menjadi mRNA). Selain itu, sel juga harus dilisis untuk mendapatkan protein. Sebuah metode alternatif untuk analisis ekspresigen ini adalah dengan melihat berapa banyak mRNA hadir dalam sel. Teknik ini juga dapat digunakan untuk menentukan di mana pada suatu organisme gen tertentu diekspresikan.

Gen dapat dinyatakan sebagai RNA atau protein. Tetapi tidak semua produk gen dibutuhkan sepanjang waktu dan tidak dibutuhkan dalam jumlah yang sama. Bagaimana kita tahu produk gen yang dibutuhkan? ketika dibutuhkan, dan berapa banyak yang dibutuhkan? Dalam proses regulasi ekspresi gen, sel memiliki sistem yang sangat rumit untuk memonitor diri dan lingkungannya. Mulai dari mengambil sinyal internal dan eksternal, menganalisis mereka, dan kemudian memutuskan apakah produk gen yang dibutuhkan. Setelah diputuskan bahwa produk gen yang dibutuhkan, sel memiliki proses untuk menciptakan produk gen. Lalu, bagaimanakah proses dari ekspresi gen tersebut sehingga dapat menghasilkan produk gen?

Dalam tubuh manusia, terdapat banyak gen yang nantinya akan terekspresi menjadi fenotip (sifat yang tampak), misalnya rambut hitam, kulit sawo matang, hidung mancung, dan sebagainya. Lalu, bagaimana bisa suatu gen yang ukurannya sangat kecil dapat menjadikan rambut kita berwarna hitam? Dalam istilah biologi molekuler, hal tersebut dikenal dengan istilah “Dogma Sentral Biologi Molekuler”. Yang dimaksud dengan dogma sentral adalah semua informasi terdapat pada DNA, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan molekul RNA melalui transkripsi, dan sebagian informasi pada RNA tersebut akan digunakan untuk menghasilkan protein melalui proses translasi. Pada dasarnya, proses ekspresi gen sama dengan proses sintesis protein. Dalam pengekspresian gen, diawali dengan proses sintesis protein. Dimulai dari proses replikasi DNA hingga terbentuk rantai DNA, kemudian dilanjutkan dengan proses trankskripsi untuk membentuk mRNA, dan yang terakhir adalah proses translasi untuk menerjemahkan RNA menjadi suatu barisan asam-asam amino yang menyusun protein dan kode genetik. Ekspresi sebagian besar gen dikendalikan pada proses transkripsi. Faktor-faktor transkripsi mengikat pada promotor akan menentukan gen-gen yang akan ditranskripsi. Namun, ekspresi gen juga dapat dikendalikan pada proses translasi.  Molekul mRNA yang rusak dapat dihasilkan dari mutasi pada gen dan kesalahan selama transkripsi dan translasi (meskipun sangat jarang). Mekanisme gen mewujudkan fenotip baik pada tingkat sel maupun organisme antara lain : 1) Setiap gen berekspresi secara spesifik (berbeda satu sama lain), 2) Semua gen dari organisme yang sama terdapat pada tempat/lokus yang sama dan akan berekspresi pada sel yang sama, 3) Pada tingkat sel/ molekul, ekspresi gen adalah alur informasi dari DNA – RNA – Protein.

Organisme berdasarkan sel nya dibagi menjadi dua, yaitu organisme prokariotik dan eukariotik. Perbedaan mendasar pada kedua organisme tersebut terletak pada keberadaan membran inti sel, di mana pada sel prokariotik belum ada pembagian yang jelas antara sitosol dan inti karena tidak ada membran inti, sedangkan pada eukariotik terdapat membran inti sehingga dapat dibedakan secara jelas antara sitosol dan inti. Manusia dan hewan merupakan contoh organisme eukariotik, sedangkan bakteri termasuk ke dalam organisme prokariotik. Di dalam suatu bakteri terdapat suatu struktur yang bernama operon, operon ini merupakan salah satu ciri khas dari prokariotik. Pada eukariotik tidak dikenal namanya operon. Apakah yang dimaksud dengan operon? Operon adalah organisasi dari beberapa gen yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promotor, hal tersebut sifatnya polisistronik. Sedangkan pada eukariotik, satu gen strukturalnya dikendalikan oleh satu promotor dan bersifat monosistronik karena satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu macam produk ekspresi.
Pada organisme prokariotik, proses ekspresi gen nya berlangsung di sitosol, sedangkan pada organisme eukariotik, proses ekspresi gen nya berlangsung pada kompartemen yang terpisah, transkripsi terjadi di inti sel dan translasi terjadi di ribosom yang terletak di sitoplasma.

Konsep satu gen satu polipeptida merupakan hipotesis yang menjelaskan tentang ekspresi gen. Hipotesis ini menjelaskan bahwa setiap gen akan mengkode untuk menghasilkan satu rantai polipeptida. Polipeptida atau protein tersebut ikut mengambil bagian dalam suatu reaksi biokimia yang pada akhirnya akan menghasilkan fenotip yang nyata.

Tidak terekspresikannya suatu gen akan mengakibatkan terhambatnya reaksi biokimia yang akan terlihat pada perubahan fenotip, contohnya antara lain enzim fenilalanin hidroksilase, yang dapat mengubah fenilalanin menjadi tiroksin. Adanya enzim ini ditentukan oleh adanya alel dominan P, baik homozigot maupun heterozigot. Dalam keadaan resesif pp, ekspresi dari gen ini tidak nampak. Enzim fenilalanin hidroksilase tidak terbentuk sehingga fenilalanin tidak dapat diubah menjadi tiroksin.Akibatnya, terjadi penimbunan asam amino fenilalanin di dalam tubuh.

Albino merupakan kelainan yang disebabkan karena tubuh tidak mampu membentuk enzim yang diperlukan untuk mengubah asam amino tiroksin menjadi 3,4-dihidroksifenilalanin yang kemudian akan diubah menjadi pigmen melanin. Enzim yang berperan untuk mengubah tiroksin menjadi melanin ditentukan oleh alel dominan A. Orang yang normal mempunyai genotip AA atau Aa, sedangkan orang yang menderita kelainan albino mempunyai genotip aa.

DAFTAR PUSTAKA

Henuhili, Victoria. Suratsih. 2003. Common Textbook (Edisi Revisi) Genetika. Jogjakarta : JICA.

Hutanunsyah, Parlu. 2012. Ekspresi Gen. {online} (http://wwwnparluhutanunsyiahgmailcom.blogspot.co.id/2012/02/ekspresi-gen.html). Diakses pada hari Sabtu, 28 November 2015 pukul 18.00 WIB.

Putri, Liyana. 2014. Ekspresi Gen. {online}  (http://liyanaputriafifah.blogspot.co.id/2014/09/ekspresi-gen.html). Diakses pada hari Sabtu, 28 November 2015 pukul 18.00 WIB.