Transposons merupakan sekuen DNA yang dapat berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain dalam genom sebuah sel. Perpindahan ini sering juga disebut dengan Transposisi. Pada prosesnya, transposisi ini dapat menyebabkan mutasi dan perubahan ukuran dari DNA genom. Transposon juga biasa disebut sebagai “gen loncat” atau jumping genes, dan merupakan salah satu contoh dari elemen genetik bergerak (Mobile Genetic Elements). Transposon ditemukan oleh Barbara McClintock pada permulaan karirnya dan berhasil mendapatkan Penghargaan Nobel pada tahun 1983.
Terdapat bermacam-macam elemen genetik bergerak, dan dapat dikelompokkan berdasarkan mekanisme transposisinya.
1.Klas I, atau disebut juga dengan retrotransposons, dalam class ini elemen genetik bergerak ini menggandakan dirinya dengan mentraskrip RNA, kemudian di transkrip kembali menjadi DNA dengan bantuan enzim reverse transcriptase, selanjutnya menyisip pada bagian lain di Genom.
2.Klas II merupakan elemen genetik bergerak yang berpindah secara langsung dari satu posisi ke posisi yang lain dengan bantuan enzim transposase untuk memotong dan meletakkan hasil potongan tersebut di bagian lain dari Genom.
Transposon membuat potongan besar dari ukuran genom yang dibuktikan dengan nilai C (Sitosin) dari spesies eukariot. Pada mulanya elemen ini diduga sebagai fragmen yang tidak berguna atau disebut juga Junk DNA, hingga akhirnya diketahui bahwa elemen tersebut ternyata memiliki peranan penting dalam perkembangan organisme.
Tipe-tipe Transposon
Transposons diklasifikasikan menjadi dua Klas berdasarkan mekanisme transposisinya:
Class I: Retrotransposons
Retrotransposons bekerja dengan cara menggandakan dirinya kemudian meletakkan hasil gandaan tersebut kembali pada beberapa tempat di genom. Permulaan retrotransposon diawali dengan menggandakan untaian DNA melalui transkripsi RNA, selanjutnya RNA ditranskrip kembali menjadi DNA dengan bantuan enzim reverse transkriptase (yang biasanya disandikan sendiri) dan kemudian menyipiknyan pada genom.
Retrotransposons ini mirip dengan retroviruses, seperti HIV, yang mungkin sekali erat kaitannya dengan asal-usul dan evolusi virus..
Pada Klas I ini masih dibagi lagi menjadi 3 Klas:
Viral: menyandikan reverse transcriptase (untuk transkrip balik RNA menjadi DNA), memiliki long terminal repeats (LTRs), mirip dengan retroviruses
LINEs: menyandikan reverse transcriptase, tidak LTRs, ditranskripsi oleh RNA polymerase II
Nonviral superfamily: tidak mengkode reverse transcriptase, ditranskrip oleh RNA polymerase III
Class II: DNA transposons
Perbedaan utama dari Class II transposon dengan Retrotransposon adalah mekanisme transposisinya yang tidak melibatkan transkripsi RNA (RNA intermediate). Class II transposons biasanya berpindah melalui mekanisme yang dianalogikan dengan “cut dan paste”, daripada “copy dan paste”, yang menggunakan enzim transposase. Tipe transposase yang berbeda akan berbeda pula mekanismenya. Beberapa dapat mengikat pada bagian molekul DNA, dengan site target yang acak, sedangkan tipe yang lain mengikat secara spesifik pada sekuens tertentu. Transposase membuat potongan sticky ends, melepaskan transposon dari genom dan melekatkannya pada site target. Sebuah DNA polimerase mengisi gap yang terbentuk dari potongan sticky ends dan DNA ligase menutup untaian sugar-phosphate.
Tidak semua enzim transpose melalui mekanisme cut dan paste. Pada beberapa kasus seperti replicative transposition juga dapat terjadi dimana transposon mereplikasi dirinya untuk site target yang baru.
Transposons yang hanya berpindah melalui mekanisme cut dan paste kemungkinan juga menggandakan dirinya jikan transposisi terjadi selama Fase S dari siklus sel dimana ketika donor telah tereplikasi tetapi site targetnya belum tereplikasi.
Kedua Klas transposon tersebut kemungkinan dapat kehilangan kemampuan mensintesis enzim reverse transkriptase maupun transposase melalui mutasi, namun ada juga yang tetap melakukan transposisi karena elemen transposon lain masih aktif (sharing enzyme usage).
Retroviruses sebagai elemen transposable
Retroviruses pertama kali diidentifikasi 80 tahun yang lalu sebagai agen yang terlibat dalam kejadian penyakit Kanker. Informasi terkini menyatakan bahwa epidemi AIDS terjadi akibat HIV retrovirus. Pada permulaan 1970an, ditemukan retrovirus yang memiliki kemampuan menggandakan RNA genomnya dengan mengkonversi RNA menjadi DNA yang lebih stabil dalam mengintegrasi dengan DNA inangnya. Hal ini hanya merupakan perbandingan bahwa retrovirus telah dikenal sebagai bentukan khusus dari transposon eukariot. Pengaruhnya sebagai transposon yang berpindah melalui intermediet RNA biasanya meninggalkan sel inangnya dan menginfeksi sel yang lain. Bentukan DNA terintegrasi (provirus) dari retrovirus menunjukkan kesamaannya dengan ciri-ciri transposon.
Siklus transposisi dari retrovirus memiliki kesamaan lain dengan transposon prokariot, yang menujukkan adanya hubungan kekerabatan antara kedua tipe transposon ini. Fase penting dalam transposisi retrovirus adalah molekul DNA extrachromosomal DNA. Ini terjadi melalui penggandaan RNA dari partikel virus menjadi DNA melalui polimerase yang disandikan oleh retrovirus atau yang disebut kenal dengan reverse transcriptase.
Transposons menyebabkan penyakit
Transposons merupakan mutagen. Transposon dapat merusak genom dari sel inangnya melalui beberapa cara:
A transposon atau retroposon menyisip pada fungsional gen dan menyebabkan gen tersebut tidak berfungsi.
Setelah transposon meninggalkan gen, akan menyebabkan terbentuknya gap, yang selanjutnya kemungkinan gap tersebut tidak diperbaiki dengan tepat.
Beberapa gandaan dari sekuen yang sama, seperti sekuen Alu dapat menghambat keakuratan pembentukan pasangan DNA kromosom selalam mitosis dan meiosis, menyebabkan terjadinya ketidak identikan pasangan kromosom.
Penyakit yang biasanya disebabkan oleh transposon meliputi hemofilia A dan B, beberapa immunodeficiency, porphyria, predisposition kanker dan Duchenne muscular dystrophy.
Bahkan, beberapa transposon mengandung promotor yang yang melakukan transkripsi dari transposase. Promotor tersebut dapat menyebabkan terjadinya penyimpangan ekspresi gen terkait dan menyebabkan suatu penyakit atau mutant fenotip.
Kejadian transposisi, induksi dan pertahanan
Satu kajian menduga kejadian transposisi dari retrotransposon, elemen Ty1 dari Saccharomyces cerevisiae. Menggunakan beberapa asumsi, bahwa kejadian transposisi terjadi setiap satu elemen Ty1 dapat terjadi setiap beberapa bulan hingga beberapa tahun sekali.
Pertahanan sel terhadap proliferasi dari elemen transposon dapat dilakukan dengan beberapa cara yang melibatkan piRNAs dan siRNAs yang dapat meredam aktifitas transposable setelah ditranskripsi.
Beberapa elemen transposable mengandung promotor yang bersifat heat-shock dan kecepatan transposisinya meningkat jika sel dalam kondisi stress, sehingga kecepatan mutasinya pun meningkat pada kondisi tersebut.
Evolusi transposon
Transposon ditemukan dalam seluruh ranting kehidupan. Sementara transposon dapat memberi manfaat pada sel inang, meskipun secara umum dianggap sebagai parasit yang hidup di dalam genom sel organisme. Dengan cara ini, mereka mirip dengan virus. Virus dan transposon juga berbagi fitur dalam struktur genom dan kemampuan biokimia, yang menyebabkan spekulasi bahwa mereka berbagi moyang bersama.
Ketika aktivitas transposon menyebabkan terjadinya kerusakan genom, beberapa organisme nampaknya telah mengembangkan mekanisme untuk menekan terjadinya transposisi pada tingkat yang bisa dikendalikan. Bakteri kemungkinan melakukan penghapusan gen sebagai bagian dari mekanime menghilangkan transposon dan virus dari genom, sedangkan pada pada organisme eukariot kemungkinan akan mengembangkan mekanisme RNA interference (RNAi) sebagai suatu cara untuk menekan aktivitas transposon.
Interspersed Repeats dalam genom dibuat melalui akumulasi transposisi yang terjadi selama masa waktu tertentu. Interspersed Repeats menghalangi konversi gen yang selanjutnya mempercepat terbentuknya gen baru. Oleh karena itu transposon merupakan perangkat evolusi dari gen baru dan melindungi sekuen gen dari penimpaan oleh sekuens gen serupa melalui konversi gen.
Aplikasi
Transposon pertama ditemukan pada tanaman jagung (Zea mays) dan dinamakan dissociator (Ds). Begitupula, transposon pertama dalam bidang molekular pertama kali diisolasi dari tanaman (Snapdragon). Lebih tepatnya, transposon telah secara khusus sangat berguna sebagai alat dalam teknologi biologi molekular tanaman. Para peneliti menggunakan transposon untuk tujuan mutagenesis. Pada konteks ini, sebuat transposon menyisip pada gen dan menghasilkan mutasi. Keberadaan transposon memfasilitasi kegiatan-kegiatan molekular seperti identifikasi mutan allel, misalnya.
Kadang-kadang penyisipan transposon pada gen dapat mengganggu aktivitas dan fungsi gen pada kondisi yang mungkin dapat kembali normal melalui aktivitas enzim transposase yang mengeluarkan transposon dari gen dapat mengembalikan fungsi gen. Hal ini menghasilkan tanaman dengan sel tetangganya memiliki genotipe yang berbeda. Karakteristik ini memberikan jalan bagi peneliti untuk dapat membedakan antara gen yang harus ada dalam sel dalam kaitannya dengan fungsinya (cell-autonomous) dan gen yang menghasilkan pengaruh yang dapat diamati dalam sel dari pada sekedar ekspresi gen.
Transposons juga digunakan secara umum sebagai alat untuk mutagenesisi pada kebanyakan percobaan penelusuran organisme.
Addy
