CLUSTERS AND REPEATS

Duplikasi DNA adalah kekuatan utama dalam evolusi. Duplikasi tandem (ketika duplikat tetap bersama-sama) mungkin timbul melalui kesalahan dalam replikasi atau rekombinasi. Pemisahan pada duplikat dapat terjadi oleh translokasi kromosom. Sebuah duplikat di lokasi baru juga dapat dihasilkan secara langsung oleh peristiwa transposisi yang dikaitkan dengan duplikasi dari daerah DNA dari sekitar transposon. Duplikasi mungkin berlaku baik untuk gen utuh atau koleksi ekson atau ekson bahkan individu. Ketika sebuah gen utuh terlibat, tindakan duplikasi menghasilkan dua salinan dari gen yang aktivitasnya tidak dapat dibedakan, tetapi kemudian biasanya salinan menyimpang karena setiap terakumulasi yang berbeda mutasi .
Satu set gen diturunkan oleh duplikasi dan variasi dari beberapa gen leluhur disebut keluarga gen (gene family). Anggotanya dapat berkumpul bersama-sama atau tersebar pada kromosom yang berbeda (atau kombinasi keduanya). Pada anggota keluarga gen struktural biasanya memiliki fungsi yang terkait atau bahkan identik, meskipun mereka dapat dinyatakan pada waktu yang berbeda atau dalam berbagai sel jenis. Jadi protein globin berbeda yang diekspresikan dalam embrio dan dewasa sel-sel darah merah, sedangkan actins berbeda yang digunakan dalam sel otot (muscle cell) dan sel bukan otot (nonmuscle cell).
Beberapa keluarga gen terdiri dari anggota yang identik. Clustering adalah prasyarat untuk menjaga identitas antara gen, meskipun pengelompokan gen tidak perlu identik. Gen cluster tersusun dari ekstrem gene ketika duplikasi telah menghasilkan dua gen terkait berdekatan dengan kasus di mana ratusan gen yang identik terletak pada susunan tandem. Pengulangan tandem ekstensif pada gen dapat terjadi ketika produk tersebut dibutuhkan dalam jumlah luar biasa besar. Contohnya adalah gen untuk rRNA atau protein histon. Ini menciptakan situasi khusus berkaitan dengan pemeliharaan identitas dan efek dari tekanan selektif. Kelompok gen menawarkan kita kesempatan untuk memeriksa kekuatan yang terlibat dalam evolusi pada daerah genom yang lebih besar daripada gen tunggal.

Gambar 1.23 Pembentukan Chiasma bertanggung jawab untuk menghasilkan rekombinan.



Gambar 1.24 Rekombinasi melibatkan pasangan antara untai komplementer dari dua DNA dupleks orangtua.

Rekombinasi adalah peristiwa kunci dalam evolusi genom. Suatu populasi berkembang oleh rekombinasi klasik diilustrasikan pada Gambar 1.23 - Gambar 1.24, di mana sebuah unequal crossing-over terjadi. Kromosom rekombinan memiliki organisasi yang sama dengan kromosom orangtua. Mereka mengandung lokus yang sama persis dalam urutan yang sama. Namun, mereka mengandung kombinasi yang berbeda dari alel, yang menyediakan bahan baku untuk seleksi alam.
Bagaimana genom melakukan perubahan isi pada gen, sebagai lawan kombinasi pada alel?. Salah satu mekanisme penting yang disediakan oleh unequal crossing-over, ketika peristiwa rekombinasi terjadi antara dua tempat yang tidak homolog. Hal utama yang membuat peristiwa seperti itu mungkin adalah adanya rangkaian yang berulang. Hal ini memungkinkan satu salinan dari pengulangan dalam satu kromosom ke misalign untuk rekombinasi dengan salinan yang berbeda dari ulangan dalam kromosom homolog, bukan dengan salinan yang sesuai. Ketika rekombinasi terjadi, ini menciptakan penghapusan pada satu kromosom rekombinan dan penyisipan yang sesuai pada yang lain. Mekanisme ini bertanggung jawab atas evolusi kelompok pada rangkaian terkait. Kita bisa melacak operasinya dalam memperluas atau mengkontrak ukuran dari sebuah susunan di kedua kelompok gen dan daerah DNA yang sangat berulang-ulang.
Pecahan sangat repetitif pada genom terdiri dari salinan beberapa tandem yang unit berulang yang sangat singkat. Ini sering memiliki sifat yang tidak biasa. Salah satunya adalah bahwa mereka dapat diidentifikasi sebagai puncak yang terpisah pada analisis gradien densitas DNA, yang memunculkan nama satellite DNA . Mereka sering dikaitkan dengan daerah inert kromosom, dan khususnya dengan sentromer (yang mengandung titik-titik tambahan untuk segregasi pada mitosis atau gelendong meiosis). Karena organisasi mereka berulang, mereka menunjukkan beberapa perilaku yang sama berkaitan dengan evolusi sebagai kelompok gen tandem. Sebagai tambahan pada rangkaian satelit, ada DNA yang membentang lebih pendek yang menunjukkan perilaku serupa, yang disebut minisatellites. Mereka berguna dalam menunjukkan tingkat tinggi perbedaan antara individu genom yang dapat digunakan untuk tujuan pemetaan.
Semua peristiwa ini bahwa perubahan konstitusi (aturan) pada genom jarang, tetapi mereka signifikan selama evolusi.

Cluster Gen Terbentuk oleh Duplikasi dan Divergensi
Ekson berperilaku seperti modul untuk membangun gen yang mencoba dalam perjalanan evolusi dalam berbagai kombinasi. Salah satu yang ekstrim, ekson individual dari satu gen dapat disalin dan digunakan dalam gen lain. Pada ekstrem yang lain, gen keseluruhan, termasuk ekson dan intron, dapat diduplikasi. Suatu contoh kasus seperti itu, mutasi dapat terakumulasi dalam satu salinan tanpa menarik perhatian yang merugikan dari seleksi alam. Salinan ini kemudian dapat berkembang ke fungsi baru, mungkin akan diekspresikan dalam waktu yang berbeda atau tempat dari salinan pertama, barangkali untuk memperoleh kegiatan yang berbeda.
Tipe yang paling umum dari duplikasi menghasilkan salinan kedua dari gen dekat dengan salinan pertama. Dalam beberapa kasus, salinan tetap terkait, dan duplikasi lebih lanjut dapat menghasilkan cluster dari terkait gen. Contoh karakteristik terbaik dari cluster gen dipresentasikan oleh gen globin, yang merupakan atruran sebuah keluarga gen (gen familiy) kuno, terkait dengan fungsi yang merupakan pusat kingdom animalia: pengangkutan oksigen melalui aliran darah.

Konstituen (aturan) utama pada darah merah sel adalah tetramer globin, terkait dengan heme-nya (ikatan-zat besi) kelompok dalam bentuk hemoglobin. Gen globin fungsional dalam semua spesies memiliki struktur umum yang sama, dibagi menjadi tiga ekson seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13 sebelumnya. Kami menyimpulkan bahwa semua gen globin berasal dari gen leluhur tunggal, sehingga dengan menelusuri perkembangan gen globin individu dalam dan antar spesies, kita dapat belajar tentang mekanisme yang terlibat dalam evolusi keluarga gen.
Pada sel dewasa, tetramer globin terdiri dari dua rantai α identik dan dua rantai identik β. Sel Darah embrio mengandung hemoglobin tetramers yang berbeda dari bentuk dewasa. Setiap tetramer berisi dua identik α-seperti rantai dan dua identik β-seperti rantai, yang masing-masing berhubungan dengan polipeptida orang dewasa dan kemudian digantikan oleh itu. Ini adalah contoh dari kontrol perkembangan, di mana gen yang berbeda berturut-turut dinyalakan dan dimatikan untuk menyediakan produk alternatif yang memenuhi fungsi yang sama pada waktu yang berbeda.
Rincian hubungan antara hemoglobin embrio dan hemoglobin dewasa berbeda dengan organisme. Jalur manusia memiliki tiga tahap: embrio, janin, dan dewasa. Perbedaan antara embrio dan dewasa adalah umum untuk mamalia, tetapi jumlah tahap pra-dewasa bervariasi. Pada manusia, zeta dan alpha adalah dua rantai seperti-α. Epsilon, gamma, delta, dan beta adalah seperti rantai-β. Rantai diekspresikan pada tahap perkembangan yang berbeda.
ζ adalah rantai pertama seperti-α untuk diekspresikan, tapi segera digantikan oleh α. Pada jalur-β, ε, dan γ diekspresikan pertama, dengan δ dan β dengan menggantikan mereka kemudian. Pada orang dewasa, bentuk α 2 β 2 menyediakan 97% dari hemoglobin, α 2 δ 2 adalah ~ 2%, dan ~ 1% disediakan oleh kesungguhan pada bentuk janin α 2 γ2.

Pembagian globin seperti rantai-α dan seperti rantai-β mencerminkan organisasi gen. Setiap jenis globin dikodekan oleh gen yang diatur dalam cluster tunggal.
Peregangan lebih dari 50 kb, cluster β berisi lima gen fungsional (ε, dua γ, δ, dan β) dan satu gen fungsional (Ψ β). Dua gen γ berbeda dalam urutan kode mereka hanya dalam satu asam amino; varian G glisin pada posisi 136, di mana varian A memiliki alanin.
Cluster α lebih kompak meluas lebih dari 28 kb dan termasuk salah satu gen ζ yang aktif, ζ salah satu gen nonfungsional, dua gen α, dua gen α nonfungsional, dan gen θ yang tidak diketahui fungsinya. Dua gen α kode untuk protein yang sama. Dua (atau lebih) gen identik hadir pada kromosom yang sama digambarkan sebagai salinan nonallelic.
Gen fungsional didefinisikan oleh ekspresi mereka dalam RNA, dan akhirnya oleh protein yang mereka kode. Gen fungsional didefinisikan seperti itu oleh ketidakmampuan mereka untuk kode untuk protein ; alasan untuk tidak aktif bervariasi, dan kekurangan mungkin dalam transkripsi atau translasi (atau keduanya). Mereka disebut pseudogen dan diberi simbol Ψ.

Sebuah organisasi umum yang sama kelompok gen globin ditemukan di lain vertebrata, tetapi rincian jenis, nomor , dan urutan gen semua bervariasi. Sebuah lokasi yang memiliki pseudogene dalam satu spesies mungkin memiliki gen yang aktif di tempat lain, misalnya, Ψ β primata yang lebih tinggi terletak pada posisi yang setara dengan sebuah gen yang aktif dalam embrio kambing.
Karakterisasi kelompok gen ini membuat jalur umum yang penting ada mungkin lebih anggota dari keluarga gen, baik fungsional dan nonfunctional, daripada kita akan menduga berdasarkan analisis protein. Gen-gen fungsional ekstra dapat mewakili duplikat yang mengkode untuk polipeptida yang identik , atau mereka mungkin berkaitan dengan protein yang dikenal, meskipun berbeda dari mereka (dan mungkin dinyatakan hanya sebentar atau dalam jumlah rendah).
Berkenaan dengan pertanyaan tentang berapa banyak DNA yang dibutuhkan untuk kode untuk fungsi tertentu, kita melihat bahwa mengkode untuk globin seperti-β membutuhkan rangkaian (jarak) 20V50 dalam mamalia yang berbeda. Ini jauh lebih besar daripada yang kita harapkan hanya dari meneliti protein globin-β yang dikenal atau bahkan mempertimbangkan gen individu. Namun, kelompok jenis ini tidak umum, gen kebanyakan ditemukan sebagai lokus individu.




Gambar 4.3 Semua gen globin telah berevolusi dengan serangkaian duplikasi, transposisi, dan mutasi dari gen leluhur tunggal.

Dari organisasi gen globin dalam berbagai spesies, kita harus mampu melacak evolusi kelompok gen globin yang hadir dari gen globin nenek moyang tunggal. Kita melihat sekarang keturunan evolusi yang digambarkan dalam Gambar 4.3.
Gen leghemoglobin pada tanaman, yang berhubungan dengan gen globin, mungkin mewakili (represent) bentuk leluhur. Bagian belakang terjauh yang bisa kita lacak sebuah gen globin dalam bentuk modern yang disediakan oleh urutan rantai tunggal pada mioglobin mamalia, yang mana menyimpang dari garis keturunan globin ~ 800 juta tahun lalu. Gen mioglobin memiliki organisasi yang sama sebagai gen globin, sehingga kita dapat mengambil struktur tiga-ekson untuk mewakili nenek moyang mereka.
Beberapa "ikan primitif" hanya memiliki satu tipe rantai globin, sehingga mereka harus menyimpang dari garis evolusi sebelum gen globin leluhur itu digandakan untuk menimbulkan varian α dan β. Hal ini tampaknya telah terjadi ~ 500 juta tahun yang lalu, selama evolusi dari ikan bertulang.
Tahap selanjutnya pada evolusi diwakili oleh keadaan gen globin dalam katak X. laevis, yang memiliki dua kelompok globin. Namun, masing-masing cluster keduanya berisi gen α dan β, baik tipe larva dan dewasa. Cluster ini karena itu harus berevolusi dengan duplikasi dari pasangan mata rantai α - β, diikuti oleh perbedaan antara salinan individu. Kemudian seluruh cluster itu digandakan.
Amfibi dipisahkan dari garis mamalia atau burung ~ 350 juta tahun yang lalu, sehingga pemisahan gen globin-α-β dan harus dihasilkan dari transposisi dalam pelopor mamalia atau burung setelah waktu ini. Ini mungkin telah terjadi dalam periode evolusi vertebrata awal. Sejak ada cluster terpisah untuk globins α dan β di kedua burung dan mamalia, gen α dan β harus secara fisik dipisahkan sebelum mamalia dan burung menyimpang dari nenek moyang mereka, sebuah peristiwa yang mungkin telah terjadi ~ 270 juta tahun yang lalu.
Perubahan telah terjadi dalam cluster α dan β di dalam waktu yang lebih baru, seperti yang kita lihat dari gambaran perbedaan gen individu dalam bagian berikutnya.

Perbedaan Urutan Dasar untuk Jam Evolusi
Perbahan terbesar pada rangkaian protein terjadi dari mutasi kecil yang terakumulasi perlahan-lahan dengan waktu. Titik mutasi dan insersi kecil dan penghapusan terjadi secara kebetulan, mungkin dengan probabilitas kurang lebih sama di semua daerah genom, kecuali untuk hotspot di mana mutasi terjadi lebih sering. Kebanyakan mutasi yang mengubah urutan asam amino yang merusak dan dihilangkan oleh seleksi alam.
Sedikit mutasi akan bersifat menguntungkan, tetapi mereka yang dapat menyebar melalui populasi, akhirnya mengganti urutan yang tadi. Ketika sebuah varian baru menggantikan versi sebelumnya dari gen, itu dikatakan telah menjadi tetap dalam populasi.
Sebuah isu perdebatan adalah apakah proporsi perubahan mutasi dalam urutan asam amino netral, yaitu, tanpa efek pada fungsi protein, dan karena itu mampu untuk bertambah sebagai hasil dari random drift dan fiksasi.
Tingkat di mana perubahan mutasi terakumulasi merupakan karakteristik dari masing-masing protein, mungkin tergantung setidaknya sebagian pada fleksibilitas yang berkaitan dengan perubahan. Dalam suatu spesies, protein berkembang dengan substitusi mutasi, diikuti dengan eliminasi atau fiksasi dalam kelompok penangkaran tunggal. Ingatlah bahwa ketika kita meneliti kolam gen dari suatu spesies, kita hanya melihat varian yang telah bertahan (survive). Ketika beberapa varian yang hadir, mereka mungkin stabil (karena tidak memiliki keuntungan selektif) atau satu mungkin sebenarnya bersifat sementara karena sedang dalam proses pemindahan.
Ketika suatu spesies memisahkan menjadi dua spesies baru, masing-masing aturan sekarang merupakan satuan independen untuk evolusi. Dengan membandingkan protein yang sesuai pada dua spesies, kita melihat perbedaan yang telah terakumulasi di antara mereka sejak saat ketika nenek moyang mereka berhenti kawin silang. Beberapa protein sangat dilestarikan, menunjukkan sedikit perubahan atau tidak sama sekali dari spesies ke spesies. Hal ini menunjukkan bahwa hampir setiap perubahan adalah merusak dan karena itu memilih untuk melawan.
Perbedaan antara dua protein yang dinyatakan sebagai divergensi, persentase dari posisi di mana asam amino berbeda. Perbedaan antara protein bisa berbeda dari antara kesesuaian sekuens asam nukleat. Sumber perbedaan ini adalah representasi dari setiap asam amino pada tiga kaki kodon, di mana sering ketiga kaki tidak mempenyai pengaruh yang berarti.
Kita bisa membagi urutan nukleotida dari daerah pengkode ke dalam lokasi pengganti (replacement sites) potensial dan lokasi diam (silent sites):
• Di lokasi pengganti (replacement sites), mutasi mengubah asam amino yang dikodekan. Efek mutasi (merugikan, netral, atau menguntungkan) tergantung pada hasil penggantian asam amino.
• Di lokasi diam (silent sites), subtitusi hanya pada satu mutasi kodon sinonim lain, sehingga tidak ada perubahan dalam protein. Biasanya jumlah untuk (replacement sites) 75% dari urutan coding dan (silent sites) memberikan 25%.
. Selain urutan pengkodean, gen berisi daerah nontranslated (tidak terbaca). Di sini sekali lagi, mutasi berpotensi netral, terlepas dari efek mereka di kedua struktur sekunder atau (biasanya agak pendek) peraturan sinyal. Meskipun mutasi diam (silent mutation) netral dengan berhubungan protein, mereka bisa mempengaruhi ekspresi gen melalui perubahan urutan RNA.. Sebagai contoh, perubahan dalam struktur sekunder dapat mempengaruhi transkripsi, pengolahan, atau terjemahan. Kemungkinan lain adalah bahwa perubahan kodon sinonim panggilan lain untuk tRNA untuk merespon, mempengaruhi efisiensi pada terjemahan.
Mutasi di lokasi pengganti (replacement sites) harus sesuai dengan perbedaan asam amino (ditentukan oleh persentase perubahan dalam urutan protein). Sebuah perbedaan asam nukleat kira-kira 0,45% di lokasi penggantian (replacement sites) sesuai dengan perbedaan asam amino kira-kira 1% ( dengan asumsi bahwa jumlah rata-rata (replacement sites) per kodon adalah 2,25Sebenarnya, perbedaan diukur diluar perkiraan perbedaan-perbedaan yang terjadi selama evolusi, karena terjadinya beberapa peristiwa pada satu kodon. Biasanya koreksi dibuat untuk ini.
Untuk mengambil contoh dari rantai globin-β manusia dan rantai globin-δ, ada 10 perbedaan dalam 146 residu, suatu perbedaan kira-kira 6,9%. Urutan DNA memiliki 31 perubahan dalam residu 441. Namun, perubahan ini didistribusikan sangat berbeda dalam replacement sites dan silent sites. Ada 11 perubahan dalam 330 situs pengganti, tetapi 20 perubahan hanya 111 situs diam. Hal ini memberikan (koreksi) tingkat perbedaan sebesar 3,7% di lokasi penggantian dan 32% di lokasi diam, hampir urutan besarnya dalam perbedaan.
Perbedaan mencolok dalam divergensi pada replacement sites dan silent sites menunjukkan adanya kendala yang lebih besar pada posisi nukleotida yang mempengaruhi konstitusi protein relatif terhadap mereka yang tidak relatif. Jadi mungkin sangat sedikit dari perubahan asam amino netral.
Misalkan kita mengambil tingkat mutasi di silent sites utnuk menunjukkan tingkat mutasi yang mendasari fiksasi (ini mengasumsikan bahwa tidak ada pilihan sama sekali di silent sites). Kemudian selama periode sejak gen β dan δ menyimpang, seharusnya ada perubahan pada 32% dari 330 situs pengganti, total 105. Semua kecuali 11 dari mereka telah dieliminasi, yang berarti bahwa ~ 90% dari mutasi tidak bertahan.
Perbedaan antara setiap pasangan urutan globin (lebih atau kurang) sebanding dengan waktu sejak mereka berpisah. Hal ini menyediakan jam evolusi (evolutionary clock) yang mengukur akumulasi mutasi pada tingkat yang muncul bahkan selama evolusi pada protein yang diberikan.
Tingkat divergensi dapat diukur sebagai perbedaan persen per juta tahun, atau sebagai timbal balik nya, periode satuan evolusi (UEP), waktu dalam jutaan tahun yang dibutuhkan untuk divergensi 1%. Setelah jam telah didirikan oleh perbandingan dengan berpasangan antara spesies (mengingat kesulitan praktis dalam menetapkan waktu yang sebenarnya spesiasi), dapat diterapkan untuk gen terkait dalam suatu spesies. Dari perbedaan mereka, kita dapat menghitung berapa banyak waktu yang telah berlalu sejak duplikasi yang dihasilkan mereka.
Dengan membandingkan urutan gen homolog dalam spesies yang berbeda, tingkat divergensi pada kedua replacement site dan silent sites dapat ditentukan.
Pada perbandingan berpasangan, ada perbedaan rata-rata 10% di replacement site baik gen globin α-β-pada mamalia yang telah terpisah sejak mamalia terjadi radiasi kurang lebih 85 juta tahun lalu. Hal ini terkait dengan tingkat perbedaan penggantian 0,12% per juta tahun.
Angka ini tetap stabil saat perbandingan diperpanjang dengan gen yang menyimpang di dalam masa lalu yang lebih jauh. Misalnya, perbedaan pengganti yang sesuai rata-rata antara gen globin mamalia dan ayam adalah 23%. Sehubungan dengan pemisahan kurang lebih 270 juta tahun yang lalu, ini memberikan tingkat 0,09% per juta tahun.
Pergi jauh ke belakang, kita dapat membandingkan gen globin α- dengan gen globin -β dalam satu spesies. Mereka telah menyimpang karena tipe gen individu terpisah ≥ 500 juta tahun lalu (lihat Gambar 4.3). Mereka memiliki perbedaan pengganti rata-rata ~ 50%, yang memberikan tingkat 0,1% per juta tahun.
Ringkasan dari data ini dalam Gambar 4.4 menunjukkan bahwa divergensi pengganti di gen globin memiliki tingkat rata-rata 0,096% ~ per juta tahun (atau UEP 10,4). Mengingat ketidakpastian dalam memperkirakan waktu ketika spesies menyimpang, hasil memberikan dukungan baik untuk gagasan bahwa ada jam linier.
Data pada divergensi silent site jauh kurang jelas. Dalam setiap kasus, jelas bahwa perbedaan silent site jauh lebih besar daripada perbedaan, dengan faktor yang bervariasi dari 2 sampai 10. Namun penyebaran silent site divergensi dalam perbandingan berpasangan terlalu besar untuk menunjukkan apakah jam adalah berlaku (jadi kita harus mendasarkan perbandingan sementara di replacement site).

Jika kita mengasumsikan bahwa harus ada perbedaan di nol nol tahun pemisahan, kita melihat bahwa tingkat divergensi jauh lebih besar untuk pertama ~ 100 juta tahun pemisahan.. Salah satu interpretasi adalah bahwa sebagian kecil dari sekitar setengah dari silent site adalah cepat (dalam waktu 100 juta tahun) jenuh oleh mutasi; fraksi ini situs berperilaku sebagai netral (neutral sites). Fraksi lainnya terakumulasi mutasi lebih lambat, pada tingkat yang kurang lebih sama seperti yang dari; fraksi ini mengidentifikasi situs yang diam sehubungan dengan protein, tetapi yang datang di bawah tekanan selektif untuk beberapa alasan lain.
Sekarang kita bisa membalikkan perhitungan tingkat divergensi untuk memperkirakan kali sejak gen dalam suatu spesies telah terpisah. Perbedaan antara gen β dan δ manusia adalah 3,7% untuk. Pada UEP dari 10,4, gen ini harus telah menyimpang 10,4 x 3,7 = 40 juta tahun yang lalu kira-kira saat pemisahan garis yang mengarah ke monyet Dunia Baru, Dunia Lama monyet , kera besar, dan manusia. Semua primata yang lebih tinggi memiliki kedua β dan gen δ, yang menunjukkan bahwa perbedaan gen dimulai sebelum titik ini dalam evolusi.
Melanjutkan lebih jauh lagi, perbedaan antara pada γ dan & epsilon ; gen adalah 10%, yang sesuai dengan waktu pemisahan ~ 100 juta tahun lalu. Pemisahan antara gen globin embrio dan janin itu karena mungkin saja didahului atau disertai radiasi mamalia.

Sebuah pohon evolusi untuk gen globin manusia dikonstruk. Fitur yang berevolusi sebelum radiation seperti pada mamalia sebagai pemisahan pada β / δ dari γ akan ditemukan di semua mamalia. Fitur yang berkembang seperti itu setelah sebagai pemisahan gen globin-β dan gen globin –δ akan ditemukan dalam garis individu mamalia.
Dalam setiap spesies, telah ada perubahan relatif baru dalam struktur cluster, karena kita melihat perbedaan dalam jumlah gen (satu orang dewasa gen globin-β pada manusia, dua di tikus) atau dalam jenis (kita belum yakin apakah ada yang terpisah embrio dan janin seperti globins - β pada kelinci dan tikus).
Bila data yang memadai telah dikumpulkan pada urutan gen tertentu, argumen dapat dibalik , dan perbandingan antara gen pada spesies yang berbeda dapat digunakan untuk menilai hubungan taksonomi.
Gen Semu (Pseudogens) Buntu Evolusi
Pseudogen (Ψ) ditentukan oleh rangkaiannya yang berhubungan dengan fungsional gen, tetapi tidak dapat ditranslasikan menjadi protein yang fungsional. Beberapa pseudogen memiliki struktur umum yang sama seperti gen fungsional, dengan urutan sesuai dengan ekson dan intron di lokasi biasa. Mereka diberikan tidak aktif dengan mutasi supaya mencegah salah satu atau semua tahap ekspresi gen. Perubahan dapat berupa penghapusan sinyal untuk memulai transkripsi, mencegah penyambungan pada jembatanb ekson-intron, atau prematur mengakhiri terjemahan.
Biasanya pseudogene memiliki beberapa mutasi yang merusak. Agaknya setelah berhenti menjadi aktif, tidak ada halangan untuk akumulasi mutasi lebih lanjut. Pseudogen yang mewakili versi inaktif dari gen yang aktif telah ditemukan di banyak sistem, termasuk globin, immunoglobulin, dan antigen histokompatibilitas, di mana mereka berada di sekitar cluster gen, sering diselingi dengan gen aktif.
Sebuah contoh khas adalah pseudogene kelinci, Ψ β2, yang memiliki organisasi biasa pada ekson dan intron, dan terkait erat dengan gen globin fungsional β1. Tapi penghapusan pasangan basa pada kodon 20 dari Ψ β2 telah menyebabkan frameshift yang akan menyebabkan penghentian sesaat setelah itu.. Beberapa mutasi titik kodon diubah kemudian mewakili asam amino yang sangat dikonservasi dalam globins β. Baik pada dua intron memiliki batas-batas yang dikenali dengan ekson, jadi mungkin intron tidak bisa disambung keluar bahkan jika gen ditranskripsi. Namun, tidak ada transkrip sesuai dengan gen, mungkin karena telah terjadi perubahan di wilayah 5’ yang mengapit.
Sejak ini termasuk daftar cacat mutasi berpotensi mencegah setiap tahap pada ekspresi gen, kita tidak memiliki sarana menceritakan hal mana awalnya diinaktifkan pada gen ini. Walaupun, dari perbedaan antara pseudogene dan gen fungsional, kita dapat memperkirakan kapan pseudogene berasal dan kapan mutasi yang mulai mengakumulasi.
Jika pseudogene telah menjadi tidak aktif dengan segera dihasilkan oleh duplikasi dari β1, kita harus berharap kedua dan divergensi kemunculan menjadi sama. (Mereka akan berbeda hanya jika gen diterjemahkan untuk menciptakan tekanan selektif pada). Tapi sebenarnya ada substitusi lebih sedikit dari substitusi silent site. Hal ini menunjukkan bahwa pada awalnya (sementara gen itu diungkapkan ) ada seleksi terhadap penggantian replacement site. Dari perluasan relatif pada substitusi dalam dua jenis tempat (site), kita dapat menghitung bahwa Ψ β2 menyimpang dari β1 ~ 55 juta tahun yang lalu, tinggal sebuah gen fungsional selama 22 juta tahun, tetapi telah menjadi pseudogene untuk 33 juta terakhir tahun .
Perhitungan serupa dapat dibuat untuk pseudogen lainnya. Beberapa tampaknya telah aktif untuk beberapa waktu sebelum menjadi pseudogen, tetapi yang lain tampaknya telah tidak aktif dari beberapa waktu pada generasi asli mereka. Poin umum yang dibuat oleh struktur ini adalah bahwa setiap pseudogen telah berkembang secara independen selama pengembangan cluster gen globin pada setiap spesies. Hal ini memperkuat kesimpulan bahwa penciptaan gen baru, diikuti oleh penerimaan mereka sebagai duplikat fungsional, variasi untuk menjadi gen fungsional baru, atau inaktivasi sebagai pseudogen, adalah suatu proses yang berkelanjutan di cluster gen. Kebanyakan anggota keluarga gen (gene families) adalah pseudogen. Biasanya pseudogen mewakili minoritas kecil dari jumlah keseluruhan gen.
Pada Tikus gen globin Ψ α3 memiliki satu sifat menarik: itu justru tidak memiliki intron keduanya. Ini adalah skuens yang dapat disejajarkan (memungkinkan untuk akumulasi mutasi) dengan mRNA globin-α. Waktu inaktivasi yang jelas bertepatan dengan duplikasi asli, yang mana menunjukkan bahwa peristiwa menonaktifkan asli (origin) dikaitkan dengan hilangnya intron.
Urutan genom inaktif yang menyerupai transkrip RNA disebut pseudogen proses. Mereka berasal dari penyisipan di beberapa situs acak produk yang berasal dari RNA, setelah peristiwa retrotransposition, seperti dibahas dalam 16 Retrovirus dan retroposons. Ciri-ciri mereka dirangkum dalam Gambar 16.19.
Jika pseudogen yang mengakhiri kematian evolusioner, secara sederhana yang tidak diinginkan ke penyususan ulang pada gen fungsional, mengapa mereka masih hadir dalam genom? Apakah mereka memenuhi setiap fungsi atau mereka sepenuhnya tanpa tujuan, dalam hal ini seharusnya tidak ada tekanan selektif untuk retensi mereka?
Kita harus ingat bahwa kita melihat gen-gen yang telah bertahan dalam populasi ini. Di masa lalu, sejumlah pseudogen lain mungkin telah dieliminasi. Eliminasi ini dapat terjadi dari penghapusan skuens sebagai kejadian tiba-tiba atau dengan pertambahan mutasi ke titik di mana pseudogene tidak dapat lagi diakui sebagai anggota keluarga urutan aslinya (mungkin nasib akhir dari setiap pseudogene yang tidak tiba-tiba dieliminasi).
Bahkan peninggalan evolusi dapat diduplikasi. Pada gen globin-β kambing, ada dua spesies dewasa, β A dan β C. Masing-masing memiliki sepasang pseudogene sedikit kb (disebut Ψ β Z dan Ψ X β, secara berturut-turut). Kedua pseudogen lebih terkait satu sama lain daripada dengan gen globin-β dewasa; khususnya, mereka berbagi beberapa mutasi nonaktif. Juga, dua gen globin-β dewasa lebih terkait satu sama lain daripada dengan pseudogen. Ini menyiratkan bahwa struktur asli Ψ β-β telah diduplikasi sendiri, memberikan dua gen β fungsional (yang menyimpang lebih jauh ke gen β A dan β C) dan dua gen fungsional (yang menyimpang ke pseudogen saat ini).
Mekanisme yang bertanggung jawab untuk duplikasi gen, delesi, dan bertindak penyusunan ulang pada semua squens jika diakui sebagai anggota dari cluster, apakah mereka yang fungsional atau yang tidak fungsional. Hal ini untuk seleksi agar membedakan antar produk.

Ketidakseimbangan Crossing-over Menyusun Kembali Kelompok Gen / Gen Clusters
Sering ada peluang untuk penataan dalam gen cluster terkait atau identik. Meskipun cluster melayani fungsi yang sama, dan semua memiliki organisasi umum yang sama, masing-masing berbeda dalam ukuran , ada variasi dalam jumlah dan jenis gen globin -β, dan jumlah dan struktur pada pseudogen adalah berbeda. Semua perubahan ini harus terjadi sejak radiasi mamalia, kurang lebih 85 juta tahun lalu (titik terakhir dalam evolusi umum untuk semua mamalia).
Sebuah cluster gen dapat memperluas atau kontrak dengan crossing-over tidak seimbang (unequal crossing-over), ketika rekombinasi terjadi antara gen nonallelic, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4.6. Biasanya, rekombinasi melibatkan urutan
yang sesuai DNA diadakan di keselarasan yang tepat antara dua kromosom homolog. Namun, ketika ada dua salinan gen pada kromosom masing-masing, sebuah misalignment sesekali memungkinkan pasangan antara mereka. (Ini memerlukan beberapa daerah yang berdekatan untuk pergi berpasangan).

Jumlah gen dapat diubah dengan (unequal crossing-over). Jika gen 1 dari satu pasangan kromosom dengan gen 2 dari kromosom lain, salinan gen lain dikecualikan dari pasangan, seperti yang ditunjukkan oleh loop yang diekstrusi. Rekombinasi antara gen yang tanpa berpasangan mampu menghasilkan satu kromosom dengan salinan (rekombinan) tunggal dari gen dan satu kromosom dengan tiga salinan dari gen (satu dari setiap orangtua dan satu rekombinan).

Ketika sebuah peristiwa rekombinasi terjadi antara salinan gen mispaired, itu menghasilkan kromosom rekombinan nonreciprocal, yang mana salah satu men-duplikasi gen dan yang lain men-delesi. Rekombinan yang pertama memiliki peningkatan jumlah salinan gen 2-3, sedangkan yang kedua memiliki penurunan 2-1.
Dalam contoh ini, kita telah memperlakukan salinan gen noncorresponding 1 dan 2 seolah-olah mereka sepenuhnya homolog. Bagaimanapun juga, crossing-over yang tidak seimbang (unequal crossing-over) bisa terjadi ketika gen yang berdekatan adalah berhubungan baik (meskipun probabilitasnya kurang dari ketika mereka identik).
Hambatan bagi unequal crossing-over disajikan oleh struktur gen yang terganggu. Dalam kasus seperti globins, ekson yang sesuai pada salinan gen yang berdekatan mungkin akan cukup baik terkait untuk mendukung pasangan, tetapi urutan dari intron telah lumayan menyimpang. Pembatasan pasangan ke ekson sangat mengurangi panjang lanjutan DNA yang dapat terlibat. Hal ini akan menurunkan kemungkinan unequal crossing-over. Jadi, perbedaan antara intron dapat meningkatkan stabilitas kelompok gen dengan menghambat terjadinya unequal crossing-over.
Thalassemia hasil dari mutasi yang mengurangi atau mencegah sintesis baik globin α atau β. Terjadinya unequal crossing-over di dalam kelompok gen globin manusia diungkapkan oleh sifat thalassemia tertentu.
Banyak dari hasil thalassemia paling parah dari penghapusan bagian dari sebuah cluster. Dalam setidaknya beberapa kasus, akhir dari delesi terletak di daerah yang homolog, yang persis apa yang diharapkan jika telah dihasilkan oleh unequal crossing-over

Gambar 4.7 hasil dari penghapusan Thalassemia berbagai cluster gen-globin.

Gambar 4.7 meringkas delesi yang menyebabkan α-thalassemia. α-thal-1 delesi adalah panjang, bervariasi dalam lokasi ujung kiri, dengan posisi kanan ujung terletak di luar lokasi gen yang diketahui. Mereka menghilangkan kedua gen α. Pada α-thal-2 terjadi penghapusan pendek dan hanya menghilangkan salah satu dari dua gen α. Bentuk L menghilangkan 4,2 kb pada DNA, termasuk gen α2. Mungkin hasil dari tidak unequal crossing-over, karena penghapusan ujung akhir terletak pada daerah homolog, hanya untuk di sebelah kanan α Ψ dan α2 gen, secara berturut-turut. Hasil bentuk R dari penghapusan dengan nilai 3,7 kb DNA, jarak yang tepat antara α1 dan α2 gen. Tampaknya telah dihasilkan oleh unequal crossing-over di antara α1 dan α2 gen itu sendiri. Inilah situasi yang digambarkan dalam Gambar 4.6.
Tergantung pada kombinasi kromosom diploid thalassemic, seorang individu yang terkena mungkin memiliki sejumlah rantai α dari nol sampai tiga. Ada beberapa perbedaan dari tipe liar (empat gen α) pada individu dengan tiga atau dua gen α. Tetapi dengan hanya satu gen α, rantai β kelebihan bentuk β tetramer 4, yang menyebabkan penyakit HbH. Absen lengkap gen α adalah hasil dari hidrops fetalis, yang berakibat fatal pada atau sebelum kelahiran.
unequal crossing-over serupa yang dihasilkan kromosom thalassemic juga harus memiliki menghasilkan kromosom dengan tiga gen α. Individu dengan kromosom tersebut telah diidentifikasi dalam beberapa populasi. Pada beberapa populasi, frekuensi locus triple α kira-kira sama seperti yang dari lokus α tunggal; pada orang lain, gen α triple umumnya lebih sedikit daripada gen α tunggal. Hal ini menunjukkan bahwa (tidak diketahui) faktor selektif beroperasi di populasi yang berbeda untuk menyesuaikan tingkat gen.
Variasi dari jumlah gen α yang relatif sering ditemukan, yang berpendapat bahwa unequal crossing-over lebih cukup umum terdapat di cluster. Hal ini terjadi lebih sering pada cluster αdaripada di cluster β, mungkin karena intron dalam gen α jauh lebih pendek, dan karena itu hadir hambatan lebih sedikit untuk mencegah terjadinya kesalahan berpasangan antara gen nonhomolog.

Sedangkan delesi yang disebabkan oleh β-thalassemia diringkas dalam Gambar 4.8. Dalam beberapa (jarang) kasus, hanya gen β yang terpengaruh. Ini memiliki penghapusan 600 bp, membentang dari intron kedua melalui daerah 3’ yang mengapit. Dalam kasus lain, lebih dari satu gen dari cluster telah dipengaruhi. Banyak dari penghapusan sangat panjang, membentang dari ujung 5’ ditunjukkan pada peta lebih dari 50 kb ke kanan.
Jenis Hb Lepore memberikan bukti klasik bahwa penghapusan dapat dihasilkan dari unequal crossing-over antara gen yang terkait. Gen-gen β dan δ berbeda hanya ~ 7% dalam sekuens. Rekombinasi yang tidak merata menghapus materi antar gen, sehingga mereka bersatu (fusing) bersama-sama (lihat Gambar 4.6). Gen menyatu menghasilkan sebuah rantai tunggal seperti-β yang terdiri dari urutan terminal-N dari δ bergabung ke urutan terminal C dari β.
Beberapa jenis Hb Lepore sekarang diketahui, perbedaan antara mereka berbaring (terletak) di titik transisi dari δ ke urutan β. Jadi ketika pasangan gen β dan δ untuk unequal crossing-over, titik yang tepat dari rekombinasi menentukan posisi di mana beralih dari urutan δ ke β terjadi dalam rantai asam amino.
Kebalikan dari peristiwa ini telah ditemukan dalam bentuk Hb anti-Lepore, yang dihasilkan oleh gen yang memiliki N- bagian stasiun-β dan C-bagian terminal-δ. Gen fusi terletak di antara gen normal δ dan β.
Bukti bahwa unequal crossing-over dapat terjadi antara gen yang memiliki jarak lebih terkait yang disediakan oleh identifikasi pada Hb Kenya, hemoglobin lain menyatu. Ini berisi sekuens N-bagian dari gen γ A dan skuens C-bagian dari gen β. Fusi harus dihasilkan dari antara γA dan β, yang mana berbeda ~ 20% secara berurutan.
Dari perbedaan antara kelompok gen globin berbagai mamalia, kita melihat bahwa duplikasi diikuti (kadang-kadang) oleh variasi telah menjadi ciri yang penting dalam evolusi setiap cluster. Penghapusan thalassemic manusia menunjukkan bahwa unequal crossing-over terus terjadi di kedua kelompok gen globin. Setiap peristiwa tersebut menghasilkan duplikasi serta delesi, dan kita harus memperhitungkan nasib kedua lokus rekombinan dalam populasi. Delesi juga dapat terjadi (secara prinsip) oleh rekombinasi skuens homolog antara berbaring pada kromosom yang sama. Ini tidak menghasilkan duplikasi yang sesuai.
Sulit untuk memperkirakan frekuensi alami dalam kejadian ini, karena kekuatan selektif cepat menyesuaikan pada tingkat cluster dalam macam-macam populasi. Umumnya kontraksi dalam jumlah gen kemungkinan akan merusak dan memilih melawan. Namun, dalam beberapa populasi, mungkin ada keuntungan yang menyeimbangkan bahwa mempertahankan bentuk dihapus pada frekuensi rendah.
Struktur dari kelompok manusia ini menunjukkan beberapa duplikasi yang membuktikan pentingnya mekanisme tersebut. Urutan fungsional meliputi dua gen α mengkode protein yang sama, gen β terkait cukup baik dan δ, dan dua gen γ yang hampir sama. Duplikasi ini independen yang relatif baru telah bertahan dalam populasi, belum lagi duplikasi yang lebih jauh yang awalnya dihasilkan dari berbagai jenis gen globin. Duplikasi lain mungkin menimbulkan pseudogen atau telah hilang.

Fiksasi Crossover dapat Mempertahankan Pengulangan Identik

Duplikasi gen kemungkinan akan mengakibatkan relaksasi langsung dari tekanan evolusi pada urutan gennya. Saat ini ada dua salinan identik, perubahan dalam urutan asam amino tidak akan merampas protein fungsional suatu organisme, karena urutan asam amino asli terus dikodekan oleh salinan lain. Kemudian tekanan selektif pada dua gen yang tersebar, sampai salah satu dari mereka bermutasi cukup jauh dari fungsi aslinya untuk memfokuskan kembali semua tekanan selektif pada lainnya.
Segera setelah duplikasi gen, perubahan mungkin lebih cepat menumpuk di salah satu salinan, yang akhirnya ke fungsi baru (atau tidak digunakan dalam bentuk pseudogene). Jika sebuah fungsi baru berkembang, gen kemudian berkembang pada karakteristik, tingkat yang sama lebih lambat dari fungsi asli. Mungkin ini adalah semacam mekanisme yang bertanggung jawab untuk pemisahan fungsi antara gen globin embrio dan dewasa.
Namun ada contoh di mana gen diduplikasi mempertahankan fungsi yang sama, mengkode untuk protein yang identik atau hampir identik. Protein identik dikode oleh dua gen α-globin pada manusia, dan hanya ada satu asam amino berbeda diantara kedua protein γ- globin. Kemungkinan yang paling jelas adalah bahwa kedua gen tidak benar-benar memiliki fungsi yang identik, namun berbeda dalam beberapa properti (tidak terdeteksi), seperti waktu atau tempat untuk mengekspresikan gen. Kemungkinan lain adalah bahwa kebutuhan untuk dua salinan adalah kuantitatif, karena tidak dengan itu sendiri menghasilkan protein jumlah yang cukup.
Kematian menjadi kuantitatif, suatu kesimpulan diperkuat oleh pengamatan bahwa setengah dari unit cluster rDNA dari X.laevis atau D. melanogaster dapat dihapus secara bertahap dengan mengumpulkan mutasi yang merusak. Prinsip dasar untuk menjelaskan pemeliharaan identitas antara pengulangan salinan menganggap bahwa gen nonallelic tidak diwariskan secara independen, tetapi harus terus diregenerasi dari salah satu salinan dari generasi sebelumnya.
Model fiksasi crossover yang mengandaikan bahwa seluruh cluster dikenakan penataan ulang terus menerus dengan mekanisme yang persilangan yang tidak merata. Peristiwa tersebut dapat menjelaskan evolusi bersama gen beberapa jika menyeberang-lebih merata menyebabkan semua salinan yang akan diregenerasi secara fisik dari satu salinan. Misalnya, kromosom membawa tiga lokus bisa mengalami penghapusan salah satu gennya. Dari dua gen tersisa 1 ½ mewakili urutan dari salah satu salinan asli, hanya ½ dari urutan salinan asli lainnya telah selamat. Setiap mutasi pada daerah pertama sekarang ada di kedua gen dan tunduk pada tekanan selektif.
Pada DNA nonrepetitive, rekombinasi terjadi diantara titik yang sesuai pada dua kromosom homolog, menghasilkan rekombinan timbal balik. Dasar untuk presisi ini adalah kemampuan dari dua sekuen DNA dupleks untuk menyelaraskan secara tepat. Kita tahu bahwa rekombinasi tidak sama dapat terjadi ketika ada beberapa salinan dari gen ekson yang terkait, meskipun mereka mengapit dan intervensi urutan mungkin berbeda. Hal ini terjadi karena ketidakcocokan antara ekson yang sesuai pada gen nonallelic.

Model fiksasi crossover memprediksi bahwa urutan DNA yang tidak di bawah tekanan selektif akan diambil alih oleh serangkaian pengulangan tandem identik yang dihasilkan dengan cara ini. Asumsi penting adalah bahwa proses fiksasi crossover relatif cukup cepat untuk mutasi, sehingga mutasi baru baik dieliminasi (mengulangi mereka hilang) atau datang untuk mengambil alih seluruh cluster. Dalam kasus cluster rDNA, tentu saja, faktor lebih lanjut ditentukan oleh seleksi untuk urutan ditranskripsi efektif.

Gambar 4.13 rekombinasi merata memungkinkan satu unit mengulangi tertentu untuk menduduki seluruh cluster. Angka-angka menunjukkan panjang dari unit berulang pada setiap tahap.

Satelit DNAs sering Terdapat di Heterochromatin
DNA fepetitif didefinisikan sebagai pertumbuhan yang relatif pesat dalam renaturasi. Komponen yang renaturi paling cepat dalam genom eukariotik disebut DNA yang sangat berulang (repetitive), dan terdiri dari urutan yang sangat singkat berulang kali dalam tandem di kelompok besar. Karena unit pendek berulang, kadang-kadang digambarkan sebagai urutan DNA sederhana. Jenis komponen ada di hampir semua genom eukariotik yang lebih tinggi, namun jumlah keseluruhan sangat bervariasi. Dalam genom mamalia itu biasanya <10%, tetapi dalam Drosophila virilis, itu dilakukan untuk ~ 50%. Selain kelompok besar di mana jenis ini urutan awalnya ditemukan, ada kelompok kecil diselingi dengan DNA nonrepetitive. Ini biasanya terdiri dari urutan pendek yang diulang dalam salinan identik atau terkait dalam genom.
Pengulangan tandem dari urutan pendek sering menimbulkan pecahan dengan sifat fisik yang khas yang dapat digunakan untuk mengisolasi. Dalam beberapa kasus, urutan berulang memiliki komposisi dasar yang berbeda dari rata-rata genom, yang memungkinkan untuk membentuk fraksi tersendiri berdasarkan kerapatan yang berbeda apung nya. Sebuah fraksi semacam ini disebut DNA satelit. Istilah DNA satelit pada dasarnya identik dengan urutan DNA sederhana. Konsisten dengan urutan sederhana, DNA ini tidak ditranskripsi atau diterjemahkan.
Tandem urutan berulang terutama bertanggung jawab untuk menjalani misalignments pasangan kromosom, dan dengan demikian ukuran cluster tandem cenderung sangat polimorfik, dengan berbagai variasi antara individu. Bahkan, kelompok yang lebih kecil dari urutan tersebut dapat digunakan untuk mengkarakterisasi genom individu dalam teknik "DNA fingerprinting".
Kepadatan apung DNA dupleks tergantung pada konten GC nya sesuai dengan rumus empiris
ρ = 1,660 + 0,00098 (% G-C) g cm-3
Kerapatan apung biasanya ditentukan oleh pemusingan DNA melalui gradien kepadatan CsCl. DNA membentuk band di posisi yang sesuai untuk kepadatan sendiri. Pecahan DNA yang berbeda dalam konten GC oleh> 5% biasanya dapat dipisahkan pada gradien kerapatan.
Ketika DNA eukariotik disentrifugasi pada gradien densitas, dua jenis bahan dapat dibedakan:
• Sebagian besar dari genom membentuk kontinum fragmen yang muncul sebagai puncak agak luas berpusat pada kepadatan apung yang sesuai dengan isi GC rata-rata genom. Ini disebut pita utama.
• Kadang-kadang tambahan, puncak yang lebih kecil (atau puncak) terlihat pada nilai yang berbeda. Bahan ini adalah DNA satelit.

Satelit yang hadir dalam genom eukariotik banyak. Mereka mungkin lebih berat atau lebih ringan dibanding pita utama, tetapi hal ini jarang terjadi bagi mereka untuk mewakili> 5% dari DNA total. Sebuah contoh yang jelas disediakan oleh DNA tikus, ditunjukkan dalam Gambar 4.14, grafik adalah scan kuantitatif dari merek terbentuk ketika mouse DNA disentrifugasi melalui gradien kerapatan CsCl. Band utama berisi 92% dari iklan genom berpusat pada kepadatan apung dari 1,701 g cm-3 (sesuai dengan GC rata-rata dari 42%, khas untuk mamalia). Puncak smalier mewakili 8% dari genom dan memiliki kepadatan apung berbeda 1,690 g cm-3. mengandung DNA tikus satelit, yang GC konten (30%) adalah kekasih banyak daripada bagian lain dari genom.

Gambar 4.14 DNA tikus dipisahkan menjadi pita utama dan satelit dengan sentrifugasi gradien melalui kepadatan CsCl.
Perilaku DNA satelit pada gradien kerapatan sering anomali. Ketika komposisi dasar sebenarnya dari satelit ditentukan, ini berbeda dari prediksi berdasarkan kerapatan apung nya. Alasannya adalah bahwa ρ adalah fungsi tidak hanya komposisi dasar, tetapi konstitusi dalam hal pasangan tetangga terdekat. Seringkali, sebagian besar DNA yang sangat repetitif genom dapat diisolasi dalam bentuk satelit. Ketika komponen DNA yang sangat berulang tidak terpisah sebagai satelit, pada isolasi properti sering terbukti menjadi serupa dengan DNA satelit.
Perpanjangan teknik hibridisasi asam nukleat memungkinkan lokasi urutan satelit akan ditentukan langsung dalam komplemen kromosom. Dalam teknik hibridisasi in situ atau sitologi, DNA kromosom ini didenaturasi dengan memperlakukan sel-sel yang telah tergencet pada kaca penutup. Kemudian larutan yang mengandung DNA atau RNA berlabel radioaktif probe ditambahkan. Probe hybridizes dengan melengkapi dalam genom didenaturasi. Lokasi dari situs hibridisasi dapat ditentukan dengan autoradiografi.
DNA satelit ditemukan di daerah heterochromatin. Heterochromatin adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan daerah kromosom yang permanen erat melingkar dan inert, kontras dengan euchromatin yang mewakili sebagian besar genom. Heterochromatin umumnya ditemukan di sentromer (daerah mana kinetochores dibentuk pada mitosis dan meiosis untuk gerakan kromosom mengendalikan). Lokasi centromeric DNA satelit menunjukkan bahwa ia memiliki beberapa fungsi struktural dalam kromosom. Fungsi ini dapat dihubungkan dengan proses segregasi kromosom.Contoh dari lokalisasi DNA satelit untuk melengkapi kromosom tikus.

Satelit Arthropoda memiliki ulangan identik yang sangat pendek
Pada Arthropoda, yang diwakili oleh serangga dan kepiting, masing-masing DNA satelit memperlihatkan kesamaan. Biasanya, sebuah unit ulangan yang sangat pendek tercatat untuk >90% satelit. Ini menentukan kemiripan susunan.
Drosophila virilis memiliki tiga satelit utama dan sebuah satelit semu, bersama-sama mewakili > 40% dari genom. Tiga satelit utama memiliki susunan yang saling berhubungan. Sebuah substitusi dasar tunggal cukup untuk menghasilkan satelit II atau satelit III dari sekuen (susunan) satelit I.
Sekuen satelit I diperlihatkan pada spesies lain dari Drosophila yang berkerabat dengan virilis, dan mungkin juga dimiliki pada spesiasi yang lebih tinggi. Susunan satelit II dan III nampak spesifik untuk D. Virilis, dan mungkin berkembang dari satelit I setelah spesiasi.
Ciri utama dari satelit ini adalah unit ulangannya sangat pendek; yaitu hanya 7 bp. Satelit-satelit yang serupa ditemukan pada spesies yang lain. D. melanogaster memiliki satelit yang bervariasi, beberapa memiliki unit ulangan yang sangat pendek (5, 7, 10, atau 12 bp).
Hubungan erat dari susunan tertutup ditemukan di antara satelit D. melanogaster tidak memiliki ciri dari genom lain, mungkin ada satelit-satelit yang tidak menggambarkankan susunan. Masing-masing satelit dibangun oleh sebuah amplifikasi lateral dari sebuah susunan yang sangat pendek. Susunan ini mungkin mewakili satelit sebelumnya yang berlainan (seperti pada D. virilis), atau seperti yang terdapat pada beberapa satelit yang asli.
Satelit-satelit secara terus-menerus dihasilkan dan hilang dari genom-genom. Ini menyebabkan kesulitan dalam memastikan hubungan evolusioner, sejak sebuah satelit yang tersusun dari beberapa satelit sebelumnya yang telah menghilang. Ciri penting dari satelit ini adalah bahwa mereka mewakili dan membentang sangat panjang pada DNA urutan kompleksitas yang rendah. Salah satu fitur dari banyak satelit ini adalah dalam bentuk asimetri pada orientasi pasangan basa dua untai.

Gambar 4.16 DNA Satelit D. virilis yang terkait. Lebih dari 95% dari setiap satelit terdiri dari pengulangan tandem dari urutan dominan.

Satelit Mamalia Terdiri dari Pengulangan Hirarki
Pada mamalia diidentifikasikan oleh berbagai macam tikus yang urutannya terdiri dari masing-masing satelit yang menunjukkan divergensi appreaciable antara pengulangan tandem. Urutan pendek umumnya dapat diketahui oleh mereka secara dominan di antara fragmen oligonukleotida yang dibuat oleh bahan kimia atau perlakuan enzimatik.
Tetapi, serangkaian varian unit pendek ini dapat menyusun unit pengulangan yang lebih panjang yang diulang sendiri dengan beberapa variasi dua-dua. Jadi, satelit DNA mamalia dibangun dari sebuah hirarki unit pengulangan.
Unit pengulangan yang lebih panjang ini membangun sekuen yang kembali ke sifat dasar dalam analisis reasosiasi. Mereka juga dapat dikenali oleh pencernaan dengan enzim restriksi.
Ketika beberapa satelit DNA dicerna oleh sebuah enzim yang mempunyai tempat pada unit pengulangan, satu fragmen akan diisikan untuk setiap unit pengulangan di setiap tempat yang terjadi. Faktanya, ketika DNA dari sebuah genom eukariotik dicerna oleh enzim restriksi, banyak dari mereka memberi gambaran umum, seharusnya distribusi acak dari tempat pembelahan. Tetapi, satelit DNA membangkitkan berkas tajam, karena sebuah fragmen luas yang sama atau ukurannya hampir sama diciptakan oleh pembelahan pada tempat pemotongan yang letaknya berjauhan.
Penentuan sekuen DNA satelit bisa menjadi sulit. Penggunaan berkas dibangkitkankan oleh pembelahan restriksi, kita dapat mencoba untuk mengisi sebuah sekuen secara langsung. Meskipun demikian, jika ada yang cukup berbeda antar setiap unit pengulangan, nukleotida yang berbeda akan diperlihatkan pada posisi yang sama pada ulangan yang berbeda, sehingga rangkain.gel akan menjadi tidak jelas. Jika kelainan tidak begitu besar-mengatakan, dengan-2%. Hal tersebut mungkin untuk menentukan rata-rata pengulangan sekuen.
Satu segmen dari satelit dapat disisipkan ke plasmid untuk kloning. Kesulitannya adalah bahwa sekuen satelit dipotong dari plasmid chimeri oleh rekombinan pada bakteri inang. Meskipun demikian, ketika kloning berhasil dilakukan, hal itu dimungkinkan untuk menenentukan sekuen dari segmen klon. Ketika hal ini member sekuen yang sebenarnya, kita membutuhkan banyak sekuen tunggal untuk membangun kembali tipikal yang berlainan.
Dengan pendekatan sekuen lain, informasi tambahan yang kita dapat dibatasi untuk jarak jauh yang dapat dianalisis pada satu set sekuen gel. Pengulangan dari copian dua-dua yang berlainan membuatnya tidak mungkin untuk membangun kembali sekuen yang lebih panjang melalui pengisian yang tumpang tindik antar fragmen tunggal restriksi.
DNA satelit pada tikus M. musculus dibelah oleh enzim EcoR II dalam sebuah rentetan berkas, termasuk sebuah fragmen monomer predominan dari 234 bp. Sekuen ini harus diulang dengan sedikit variasi hingga 60-70% satelit dibelah.
Gambar 4.17 menggambarkan sekuen saat 2,5 kali pengulangan. Melalui penulisan 234 bp sekuen, jadi 117 bp pertama diluruskan dengan 117 bp kedua, kita melihat bahwa dua setengahnya sangat berhubungan erat. Mereka berbeda pada 22 tempat, kecocokannya hingga 19% yang berlainan. Ini berarti bahwa unit pengulangan 234 bp yang baru harus dibangkitkan pada waktu yang sama oleh salinan sebuah unit pengulangan 117 bp, setelah perbedaannya dikumpulkan diantara salinan-salinan.
Dengan unit 117 bp, kita dapat mengenal dua subunit yang lebih jauh. Setiap dari ini adalah seperempat ulangan relatif sampai keseluruhan satelit. Empat seperempat ulangan ditunjukkan pada gambar 4.18.

Melihat dalam seperempat-pengulangan, kita menemukan bahwa masing-masing terdiri dari dua subunit yang berhubungan (1/8 – pengulangan), terlihat sebagai rangkaian α dan β dalam gambar 4.19. semua rangkaian α mempunyai sebuah insersi pada suatu C, dan semua rangkaian β mempunyai sebuah insersi pada suatu trinukleotida, relative terhadap rantai konsensus pada umumnya. Usulan ini bahwa seperempat-pengulangan dihasilkan oleh duplikasi sebuah rantai seperti rantai consensus, setelah perubahan terjadi untuk menghasilkan komponen-komponen yang sekarang kita pahami sebagai α dan β. Perubahan lebih jauh terjadi antara pengulangan dua-dua rangkaian αβ untuk menghasilkan individu seperempat-dan setengah-pengulangan yang ada sekarang antara 1/8 pengulangan, perbedaan pendapat saat ini adalah 19/31 = 61%.
Rangkaian konsensus dianalisis secara langsung, yang mendemonstrasikan bahwa arus rangkaian satelit dapat dilaporkan sebagai tiruan dari sebuah rangkaian 9 bp. Kita dapat mengenal tiga varian pada rangkaian ini dalam satelit. Jika dalam satu pengulangan kita mengambil frequent dasar selanjutnya pada dua posisi mengganti sebagian besar frequent, kita mendapat tiga rangkaian 9 bp yang berhubungan dengan baik.
G A A A A A C G T
G A A A A A T G A
G A A A A A A C T
Asal satelit dapat dengan baik terbaring dalam sebuah amplikfikasi pada satu dari tiga nonamer. Rantai consensus keseluruhan dari satelit saat ini adalah G A A A A T, yang merupakan sebuah campuran pengulangan tiga 9 bp efektif.

Rata-rata rangkaian dari fragmen monomerik pada DNA satelit tikus menjelaskan propertinya. Pengulangan unit terpanjang pada 234 bp diidentifikasi oleh restriksi. Unit penggabungan kembali (reasosiasi) antara unting tunggal DNa satelit yang terdenaturasi mungkin setengah-pengulangan 117 bp, karena fragmen –fragmen 234 bp dapat menguatkan dalam register dan dalam setengah-register (dalam kasus terkahir, setengah-pengulangan pertama satu unting berenaturasi dengan setengah-pengulangan kedua pada yang lain).
Sejauh ini, sudah dilaporkan satelit sekarang seakan-akan terdiri atas kopi yang identik unit pengulangan 234 bp. Meskipun unit ini dilaporkan untuk mayoritas satelit, variannya juga. Beberapa dari mereka tersebar secara acak seluruh satelit, yang lain berkelompok.
Eksistensi varian diartikan oleh deskripsi kita dari bahan permulaan untuk analisis rangkaian sebagai fragmen “monomerik”. Ketika satelit dicerna oleh suatu enzim yang mempunyai site pembelahan dalam rangkaian 234 bp, itu juga menghasilkan dimer-dimer, trimer-trimer, dan tetramer-tetramer relative untuk panjang 234 bp. Mereka muncul ketika unit pengulangan kehilangan enzim site pembelahan sebagai hasil mutasi.
Monomerik unit 234 bp dihasilkan ketika dua batas pengulangan masing-masing punya site pengenal. Sebuah dimer terjadi ketika satu unit kehilangan site, sebuah trimer dihasilkan ketika dua batas unit-unit kehilangan site, dan satelit terbelah menjadi anggota sambungan pengulangan, seperti yang tertera pada contoh gambar 4.21. Penurunan jumlah dimer-dimer, trimer-trimer, dan sebagainya menunjukkan bahwa terdapat distribusi acak pada pengulangan yang enzim site pengenal telah tereleminasi oleh mutasi.
Enzim restriksi yang lain menunjukkan sebuah tipe berbeda pada tingkah laku dengan DNA satelit. Mereka melanjutkan untuk menghasilkan sambungan pita yang sama. Tapi mereka hanya membelah suatu proporsi kecil dari DNA, katakanlah 5-10%. Ini secara tidak langsung bahwa daerah tertentu dari satelit berisi sebuah konsentrasi unit pengulangan dengan site restriksi yang istimewa. Agaknya sambungan dari pengulangan dalam domain ini semua mendapat dari varian keturunan bahwa dimiliki site pengenal (meskipun biasanya, beberapa anggota kehilangan oleh mutasi).
Sebuah DNA satelit mendapat rekombinasi yang tidak sama. Hal ini punya konsekuensi tambahan ketika ada ulangan internal dalam unit pengulangan. Mari kita kembali ke kelompok yang terdiri atas pengulangan “ab”. Kiranya bahwa komponen “a” dan “b” dari unit pengulangan dengan cukup baik berhubungan untuk berpasangan. Kemudian dua kelompok dapat meluruskan dalam setengah-register dengan rangkaian “a” daru satu pelurusan dengan rangkaian “b” pada yang lain. Seberapa sering peristiwa ini akan tergantung pada kedekatan hubungan antara dua bagian unit pengulangan. Dalam DNA satelit tikus, reasosiasi antara unting DNA satelit yang terdenaturasi in vitro biasanya terjadi pada setengah-register.
Ketika peristiwa rekombinasi terjadi, itu mengubah panjang unit pengulangan yang terlibat dalam reaksi.

Dalam kelompok rekombinasi di atas, unit “ab” telah digantikan oleh sebuah unit “aab”. Dalam kelompok yang lebih lemah, unit “ab” telah digantikan oleh sebuah unit “b”.

Jenis peristiwa ini menjelaskan suatu cirri dari perpendekan restriksi DNA satelit tikus. Gambar 4.21 menunjukkan bahwa rangkaian pelemah dari pita pada panjang , , , dan unit pengulangan. Dan lagi, untuk pengulangan panjang integral yang lebih kuat. Andai bahwa dalam contoh sebelumnya “ab” mewakili ulangan 234 bp DNA satelit tikus, dihasilkan oleh pembelahan pada sebuah site dalam segmen “b”. Segmen “a” dan “b” berhubungan dengan setengah-pengulangan 117 bp.
Kemudian dalam kelompok rekombinan di atas, unit “aab” menghasilkan sebuah
fragmen dari kali panjang ulangan biasanya. Dan dalam kelompok rekombinan yang lebih lemah, unit “b” menghasilkan sebuah fragmen dari setengah panjang biasanya (fragmen-fragmen yang lebih dari satu dalam rangkaian setengah-pengulangan dihasilkan dengan cara yang sama seperti frgamen yang lebih panjang dalam rangkaian integral, ketika beberapa unit pengulangan kehilangan site restriksi oleh mutasi).
Berpaling dari argument cara lain, identifikasi rangkaian setengah-pengulangan di atas gel menunjukkan bahwa unit pengulangan 234 bp terdiri atas dua setengah-pengulangan yang terhubung dengan cukup baik untuk berpasangan kadang-kadang untuk rekombinasi. Juga tampak pada gambar 4.21 beberapa pita agak lemah berhubungan dengan dan . Ini akan dihasilkan dalam cara yang sama seperti , ketika rekombinasi terjadi antara kelompok lurus dalam seperempat-register. Berkurangnya hubungan antara seperempat-pengulangan sebanding dengan setengah pengulangan menjelaskan reduksi dalam frekuensi dan pita sebanding dengan pita.

GEN MENGENDALIKAN SIFAT - TIAP SIFAT DIKENDALIKAN OLEH BEBERAPA GEN

Dalam bukunya Goodenough (1978), membahas beberapa kajian, antara lain seperti “traits controlled by single gene, Izosymes specified isoloci, Clustered genes specifying one trait” termasuk sedikit kajian tentang pleiotropy , dan sebagainya. Topik-topik kajian itu memperlihatkan bahwa yang dibahas adalah:
sifat-sifat yang dikendalikan oleh suatu gen (tunggal);
sesuatu sifat yang dikendalikan oleh gen-gen yang berkelompok;
sesuatu sifat yang dikendalikan gen-gen yang yang letaknya tersebar;
gen-gen tertentu mengendalikan lebih dari satu sifat.

Dalam kajian Ayala dkk. (1984), juga tersirat terlihat pula makna kajian-kajian yang setara, begitu pula pada buku-buku lainnya. Memperhatikan kajian-kajian seperti yang telah dikemukakan, dengan demikian, apakah memang buku-buku tersebut bermaksud menunjukkan adanya sifat-sifat tertentu yang dikendalikan oleh:
satu gen (tunggal),
gen-gen yang berkelompok,
gen-gen yang letaknya tersebar.

KONSEP YANG TERBENTUK DARI TEMUAN MENDEL
Percobaan persilangan yang dilakukan oleh Gregor Mendel pada Pisum sativum lengkap dengan hasil-hasilnya yang telah dilaporkan, secara tidak langsung menunjukkan kepada kita sifat-sifat yang dikendalikan oleh sepasang alela (suatu gen pada makhluk hidup diploid). Kerja persilangan memperlihatkan bahwa induk-induk yang dipersilangkan adalah yang memiliki sifat suatu tertentu yang sangat mudah dibedakan satu sama lain, misalnya yang berbunga merah dan putih, ataupun yang berpostur tinggi dan rendah. Hasil dari persilangan itu menunjukkan ratio fenotip yang menunjukkan tiap sifat tersebut dikendalikan oleh sepasang alela dari satu gen. Sara (1985), Gardner (1984), dan Pai (1985) kurang lebih juga mengemukakan pendapat yang sama, yaitu bahwa sifat-sifat tertentu pada keanekaragaman makhluk hidup hanya dikendalikan oleh satu gen.
SIFAT-SIFAT MAKHLUK HIDUP YANG DITUNJUKKAN SEBAGAI CONTOH YANG DIKENDALIKAN OLEH SATU GEN
Berkenaan dengan suatu sifat yang hanya dikendalikan oleh satu gen, Googenough (1978) menunjukkan beberapa contoh kelainan pada manusia yang dalam sejarahnya dipandang sebagai bukti tentang adanya sifat-sifat yang dikendalikan oleh satu gen. Contoh kelainan itu adalah Alkaptonuria, Phenylketonuria, Lesch-Nyhan Syndrome, dan Tay Saches Disease.
Pada penderita alkaptonuria, warna urine akan segera berubah menjadi hitam jika terkena udara, dan di usia tua dapat mengalami gangguan arthritis. Penderita phenylketonuria tidak mampu memproduksi tyrosin dari phenylalanine, sehingga jumlah phenylalanine berlebih dan dikonversikan menjadi derivat-derivat phenyl, kelainan ini dapat menyebabkan keterbelakangan mental. Pada penderita Lesch-Nyhan Syndrome mempunyai intelegensi rendah (subnormal), lumpuh, mempunyai sifat bawaan merusak, bahkan terhadap drinya sendiri dengan kegemaran khusus menggigit jari serta bibirnya. Pada penderita Tay-Saches Disease, tidak terdapat enzim lysosomal yang berfungsi untuk memecahkan beberapa macam makromolekul yang kompleks, seperti polisakarida, lipida, protein, ataupun asam nukleat. Gangguan ini dapat mengakibatkan penimbunan lipida ganggliosida GM yang berakibat terjadinya degenerasi otak. Keempat contoh tersebut hanyalah sebagian kecil dari kelainan yang tergolong Inborn Errors of Metabolism.

INFORMASI TENTANG SIFAT MAKHLUK HIDUP YANG DIKENDALIKAN OLEH SATU GEN
Pada bagian ini akan dikemukakan berbagi temuan, khususnya yang berkenaan dengan jumlah gen yang mengendalikan sifat individu makhluk hidup.
Sifat-sifat Makhluk Hidup yang Ditunjuk sebagai Contoh yang Dikendalikan oleh Kelompok Gen

Contoh sifat yang dikendalikan oleh kelompok gen yang letaknya tidak tersebar
Contoh pada Bakteri
Di lingkungan bakteri, contoh sifat yang dikendalikan oleh kelompok gen yang letaknya tidak tersebar (berdekatan), dijumpai pada sifat yang rangkaian reaksi biokimianya dikatalisator oleh enzim-enzim yang pembentukan proteinnya berada dalam koordinasi satu model operon, misalnya pada S. typhimurium ditemukan operon tryptophan.
Macam-macam operon lain dapat pula ditunjukka misalnya operon leucine (leu) pada S. typhimurium dan operon lactose (lac) pada E. coli. Informasi tentang sifat atau kemampuan yang rangkaian reaksi biokimiawinya dikatalis oleh enzim-enzim yang polipeptidanya dibentuk di bawah koordinasi gen-gen pada suatu model operon, secara jelas menunjukkan adanya sifat tertentu pada makhluk hidup yang dikendalikan oleh kelompok gen yang letaknya tidak tersebar (berdekatan).

Contoh pada Jamur
Penelitian oleh Ger Fink, dkk. (Goodenough, 1978) menunjukkan bahwa sifat atau kemampuan ragi untuk melakukan proses biosintesis histidine, antara lain tergantung pada 3enzim yang proteinnya (polypeptida) dibentuk berdasarkan acuan kode-kode genetika pada ARN-d yang ditranskripsikan di bawah koordinasi gen pada lokus HIS 4. Pelacakan lanjutan membuktikan bahwa gen pada lokus HIS 4 itu terbagi menjadi 3 bagian, yaitu HIS 4A, HIS 4B, dan HIS 4C. Diketahui pula bahwa ketiga bagian HIS 4 tersebut ternyata berfungsi sebagi 3 gen yang berbeda, meskipun proses trnaskripsi atas gen HIS 4 terlihat sebagai satu unit transkripsi.

Contoh pada Drosophila
Pada D. melanogaster sudah diketahui ada pula sifat tertentu semacam yang telah dikemukakan pada ragi. Rangkaian reaksi biokimia yang mendukung sifat atau kemampuan D. melanogaster melakukan proses biosintesis pyrimidine, ternyata dikatalisir oleh enzim-enzim yang proteinnya (polipeptida) dibentuk mengikuti acuan kode-kode genetika locus rudimenter (r). Locus rudimenter (r) ini adalah contoh dari sejumlah locus yang dikenal sebagai complex loci pada D. melanogaster.
Analisis atas efek mutasi menunjukkan bahwa gen pada lokus rudimenter (r) terbagi menjadi 7 bagian (I-VII). Empat bagian (I, II, II, IV) sudah diketahui terlihat pada pembentukan protein (polipetida) enzim-enzim yang mengkatalisir tahap-tahap reaksi biokimia pada proses biosintesis pyrimidine.
Temuan pada D. melanogaster seperti yang telah dikemukakan memperlihatkan makna yang sama seperti yang telah dikemukakan berkenaan dengan temuan pada E.coli, S typhimurium, ragi. Jelas sekali terlihat adanya sifat atau kemampuan tertentu pada D.melanogaster yang dikendalikan oleh kelompok gen yang letaknya tidak tersebar.

Contoh pada Makhluk Hidup Eukaryotik yang Lebih Tinggi
Pada makhluk hidup eukariotik yang lebih tinggipun terdapat sifat-sifat atau kemampuan-kemampuan semacam tertentu yang dikendalikan oleh kelompok gen yang letaknya tidak tersebar. Contohnya pada sifat-sifat atau kemampuan-kemampuan yang dikendalikan oleh gen-gen yang letaknya pada locus-locus histocompatibilitas maior dari tikus dan manusia. Sifat atau kemapuan tersebut berhubungan dengan sistem imunitas tubuh. Dalam hubungan ini, dikenal pula adanya gen-gen yang berada pada lokus-lokus histocompaibilitas maior.

Contoh Sifat yang Dikendalikan oleh Kelompok Gen yang Letaknya Tersebar
Keterlibatan beberapa gen yang letaknya tersebar atas sesuatu sifat, boleh jadi berupa keterlibatan atas pembentukan suatu protein (enzim), keterlibatan atas enzim-enzim pada suatu urut-urutan reaksi biokimia yang kompleks.

2.1 Contoh pada Chlamydomonas reinhardi
Sifat atau kemampuan C.reinhardi melakukan proses biosintesis thiamin, ternyata melibatkan enzim-enzim yang pembentukan protein (polipetida) dikendalikan oleh beberapa gen yang disebut gen thi (thi 1, thi 2, ….dst). Gen-gen thi tersebut ternyata tersebar pada beberapa kromosom yang berbeda.

2.2 contoh pada Neurospora crassa dan ragi
Pada N. crassa dan ragi Saccharomyces, letak gen-gen thi maupun gen-gen arg (arginin), dan sebagainya juga tersebar pada beberapa kromosom yang berbeda. Letak locus gen-gen thi maupun gen-gen lain pada N. crassa dan ragi Saccharomyces tersebar pada beberapa kromosom.

2.3 Contoh pada D. melanogaster
Pemetaan locus-locus gen pada D. melanogaster menunjukkan bahwa berbagai sifat tertentu dikendalikan oleh gen-gen yang letaknya tersebar pada kromosom berbeda.
Sifat warna tubuh beberapa gen yang letak lokusnya pada lokus kromosom I, II, dan III.
Pada kromosom I : y+, y; s+, s
Pada kromosom II : b+, b
Pada kromosom III : enzim+, e

Sifat warna mata dikendalikan oleh gen pada lokus kromosom I, II, dan III.
Pada kromosom I : w+, w; v+, v; car+, car
Pada kromosom II : pr+, pr; bw+, bw
Pada kromosom III : se+, se; st+, st; ca+, ca

Sifat mata yang lain misalnya keadaan permukaan mata (licin atau kasar) dikendalikan oleh gen-gen pada kromosom I (ec+, ec), kromosom III (ru+, ru; ro+, ro).

2.4 Contoh pada manusia
Enzim lactose dehydrogenase pada manusia dikendalikan pembentukannya oleh gen yang terdapat pada lokus di kromosom11 dan 12. Enzim lactose dehydrogenase pada manusia diketahui terkelompok menjadi 5 isozyme. Lima isozyme ini tersusun atas macam polipeptida (A, B). rincian komponen polipeptida pada ke 5 isozyme, yaitu:
Isozyme 1 (LDH1) : 4 polipeptida B (B4)
Isozyme 2 (LDH2) : 1 polipeptida A dan 3 polipeptida B (AB3)
Isozyme 3 (LDH3) : A2B2
Isozyme 4 (LDH4) : A3B1
Isozyme 5 (LDH5) : A4

2.5 Contoh lain yang berkenaan dengan multienzyme complex
Multienzyme complex adalah kelompok enzim-enzim yang mengkatalisir tahap-tahap reaksi biokimia yang berurutan pada suatu proses metabolisme, yang secara fisis saling berdekatan satu sama lain. Pembentukan polipeptida-polipeptida penyusun protein pada multienzyme complex dapat dikendalikan oleh gen yang letaknya tidak tersebar dan tersebar. Contoh multienzyme complex yang pembentukan proteinnya dikendalikan oleh gen-gen yang letaknya tidak tersebar, adalah enzim yang berperan dalam proses biosintesis histidin oleh ragi, dikendalikan oleh kelompok gen HIS 4A, HIS 4B, HIS 4C.
Contoh multienzyme complex yang pembentukan proteinnya dikendalikan oleh gen-gen yang letaknya tersebar adalah enzim yang berperan dalam proses biosintesis tryptofan oleh Neurospora crassa. Pembentukan polipeptida penyusun protein pada biosintesis tryptofan oleh Neurospora crassa dikendalikan oleh gen trp 1 dan 2. Empat polipeptida produk dari gen trp 1 berinteraksi dengan 2 polipeptida produk dari gen trp 2, membentuk protein hexamerik. Protein hexamerik memiliki 3 macam karakter enzimatis yang menunjukkan adanya 3 macam protein, yaitu disebut sebagai anthranilate synthetase, phosphoribosyl-antharanilic acid (PRA) isomerase, dan indole-3-glycerol-phosphate (inGP) synthetase.
Kemampuan (fenotip) yang dikendalikan oleh gen yang tersebar, dikenal adanya sifat atau kemampuan yang muncul sebagai hasil reaksi biokimia dalam urut-urutan sederhana. Akan tetapi dikenal pula urutan bercabang, bahkan ada lebih dari 1 urut-urutan, yang hasilnya berinteraksi memperlihatkan satu sifat atau kemampuan.

INFORMASI LAIN TENTANG GEN MENGENDALIKAN SIFAT MAKHLUK HIDUP KONSEP INTERAKSI
Adanya sifat tertentu yang dikendalikan lebih dari 1 gen (tidak tersebar atau tersebar) dapat mengakibatkan adanya interaksi antar gen (antar lokus) pada tingkat fenotip. Interaksi antar gen ini dibedakan menjadi 2, yaitu interaksi epistasis dan ineteraksi nonepistasis. Interaksi epistasis terjadi jika gen-gen ini mengendalikan pembentukan polipeptida-polipeptida dari enzim-enzim pada satu urut-urutan reaksi biokimia yang sama mengarah pada terwujudnya sifat fenotip. Interaksi nonepistasis terjadi jika gen-gen tersebut mengendalikan pembentukan polipeptida-polipeptida dari enzim-enzim pada urut-urutan reaksi biokimia berbeda tetapi mengarah pada terwujudnya sifat fenotip.


Pleiotropi
Saat ini diketahui adanya gen tertentu pada makhluk hidup yang mengendalikan lebih dari satu sifat atau kemampuan. Efek fenotip dari suatu gen bukan hanya satu macam, tetapi lebih dari satu macam. Efek fenotip dari suatu gen semacam ini disebut pleiotropi. Salah satu contoh gen yang mengendalikan lebih dari satu sifat atau kemampuan adalah gen vg pada D. melanogaster. Indivisu yang homozigot untuk gen vg (vg/vg), disamping memiliki sayap vestigial, juga mempunyai “balancer” (halter) yang termodifikasi menjadi pasangan bristle dorsal berposisi tegak, organ reproduksi agak cunditas.
Contoh gen yang mempunyai efek pleiotropi antara lain gen yang bertanggungjawab atas kelainan phenyl-ketonuria (PKU). Individu yang memiliki gen ini tidak mampu membuat tirosin dan phenylalnine. Oleh karena itu, individu tersebut mengalami akumulasi phenylalanine dalam darah, mempunyai ukuran tengkorak yang tidak normal. IQ rendah serta warna rambut pucat.

Pengaruh Modifier Gene
Ekspresi fenotip gen dapat berubah karena pengaruh gen yang terdapat pada lokus yang berbeda. Dikatakan pula bahwa gen yang mengubah ekspresi fenotip suatu gen disebut sebagai modifier gene. Gen-gen yang tergolong sebagai modifier gene merupakan kelompok gen yang efeknya bersifat kualitatif. Karena banyaknya gen dalam kelompok itu maka sulit untuk menganalisis gen-gen yang menjadi komponen dalam kelompok itu.
Sekalipun cara kerja modifier genebelum diketahui, tetapi gen ini dijumpai pada beberapa makhluk hidup, bahkan bersangkut paut dengan karakter yang berbeda. Pada tikus, bercak-bercak putih pada bulunya sudah diketahui dipengaruhi oleh modifier gene. Jumlah bercak-bercak putih ini bervariasi, dari satu samapi memenuhi seluruh bulu tikus. Pada manusia, gen yang mengendalikan sifat atau kemampuan mengecap senyawa phenylthiocarbomide (PTC), tenyata ekspresinya dipengaruhi modifier gene. Informasi tentang pengaruh modifier gene menunjukkan bahwa ada sifat atau kemampuan (fenotip) tertentu dikendalikan oleh lebih dari satu gen, disamping dikendalikan oleh gen tertentu yang bersangkutan, dipengaruhi pula oleh gen lain yang letaknya pada lokus yang berbeda.
TIAP SIFAT ATAU KEMAMPUAN (FENOTIF) DIKENDALIKAN OLEH BERAPA GEN?

Komposisi Protein Enzim
Macam dan jumlah polipeptida dalam suatu protein enzim berbeda-beda. Apabila protein enzim terdiri atas satu polipeptida maka macam polipeptida hanya satu. Akan tetapi jika jumlah protein enzim tersusun atas dua atau lebih polipeptida maka polipeptida-polipeptida ini mungkin hanya satu macam tetapi dapat juga lebih dari satu macam (tidak seragam). Pembentukan polipeptida pada protein yang tidak seragam bukan dikendalikan oleh satu macam gen. Sehubungan dengan protein yang menjadi enzim, strukturnya harus beruap struktur tertier atau kuarter.

Hubungan antara Reaksi Biokimia dalam Sel Sifat atau Kemampuan Fenotip
Reaksi-reaksi biokimia dalam sel dan reaksi enzimatis saling berhubungan satu sama lain. Reaksi biokomia dalam sel harus dikatalisir oleh enzim. Jumlah enzim yang dibutuhkan dalam suatu rangkaian reaksi adalah lebih dari satu buah. Untuk menghasilkan suatu prosuk dibutuhkan lebih dari satu rangkaian reaksi. Sehingga untuk menghasilkan satu produk juga memerlukan lebih dari satu enzim. Satu prosuk reaksi biokimia dalam sel, pada dasarnya dikendalikan oleh banyak gen, apalagi macam polipeptida pada protein enzim lebih dari satu macam. Produk reaksi biokimia dalam sel adalah sifat atau kemampuan fenotip. Jadi antara reaksi biokimia dalam sel dan sifat atau kemampuan (fenotip) terdapat hubungan yang sangat erat, karena sifat atau kemampuan itu adalah produk dari reaksi biokimia dalam sel.

Tiap Sifat atau Kemampuan (Fenotip) Makhluk Hidup Dikendalikan oleh Banyak Gen
Pada dasarnya sifat atau kemampuan (fenotip) apapun dikendalikan oleh lebih dari satu gen (pada lokus yang berbeda), tersebar atau tidak. Dengan demikian sifat atau kemampuan (fenotip) adalah hasil interaksi antara gen (pada lokus berbeda) pada mekanisme ekspresinya. Suatu sifat atau kemampuan (fenotip) apapun sebenarnya tidak hanya ditentukan oleh ekspresi gen-gen (pada lokus yang berbeda) yang saling berinteraksi, akan tetapi ditentukan pula oleh kondisi lingkungan yang melingkupi seluruh proses ekspresi gen-gen tersebut. Kondisi lingkungan disini adalah kondisi lingkungan eksternal maupun internal.
Mekanisme gen-gen mengendalikan suatu sifat atau kemampuan merupakan proses yang rumit. Dalam hubungan ini, peristiwa transkripsi dan translasi yang merupakan peristiwa rumit adalah rangkaian reaksi biokimia tersendiri. Demikian pula pembentukan protein dari polipeptida (jika protein itu tidak hanya terdiri dari satu polipeptida). Protein berubah menjadi enzim tergolong reaksi biokimia. Jumlah gen yang mengendalikan suatu sifat atau kemampuan (fenotip), sesungguhnya banyak dan mungkin sangat banyak, atau mungkin tidak ada satupun sifat atau kemampuan (fenotip) makhluk hidup yang dikendalikan oleh satu gen.

TELAAH ULANG ATAS PLEIOTROPI
Pleiotropi adalah suatu hal yang wajar dan bukan kasus karena pertimbangan bercabang-cabang reaksi biokimia. Suatu produk pada suatu tahap reaksi biokimia dapat dilibatkan pada lebih dari satu rangakaian reaksi biokimia tersebut.

Antara Pleiotropi dan Sifat atau Kemampuan (Fenotip) yang Dikendalikan oleh Banyak Gen.
Dengan dasar reaksi-reaksi biokimia yang bercabang-cabang dalam sel pada proses pleiotropi dibedakan dari sifat atau kemampuan (fenotip) yang dikendalikan oleh banyak gen. zat warna kulit kehitaman atau kemampuan membentuk melanin tidak hanya tergantung pada reaksi biokimia yang mengubah 5,6-quinone menjadi melanin, tetapi juga tergantung pada rangkaian reaksi-reaksi biokimia sebelumnya, yang mengubah phenylalanine—tyrosine, tyrosine—dehydroxyphenylalanine, dehydroxyphenylalanine—5,6-quinone. Jadi, paling sedikit terdapat 5 gen yang mengendalikan sifat warna kulit kehitaman. Masing-masing protein enzim itu tersusun dari satu macam polipeptida.
Gen-gen pengendali sintesis polipeptida menyusun protein enzim phenylalanine dehydroxylase ternyata mengendalikan lebih fari satu sifat atau kemampuan (fenotip). Penyebutan pleiotropi yang dibedakan dari sifat atau kemampuan (fenotip) yang dikendalikan oleh banyak gen, hanyalah didasarkan akibat dari reaksi-reaksi biokimia pada proses yang bercabang-cabang.

ONE GENE-ONE POLYPEPTIDE

Review on : Hipotesis Satu Gen Satu Polipeptida
Oleh: Prof. Dr. Duran Corebima A., M. Pd

Tahun 1902, Archibald E. Garrod menyatakan mengusulkan "Kesalahan bawaan Metabolisme" dalam kaitannya dengan kelainan fisiologis secara turun-temurun di antara manusia sejak saat itu lebih jelas diketahui bahwa ada hubungan antara gen dan enzim, bahkan cara untuk memecahkan masalah bagaimana gen mengendalikan sifat fenotip dari suatu organisme. Penelitian genetik kemudian berkaitan dengan hubungan antara gen dan enzim menemukan suatu konsep "hipotesis satu gen satu enzim" setelah itu direvisi menjadi "hipotesis satu gen satu polipeptida".
Peninjauan ini dilakukan dalam rangka untuk membantu kita mengevaluasi ulang konsep hipotesis satu gen satu polipeptida. Apakah persepsi kita atau pemahaman hari ini sudah mempertimbangkan berbagai aspek lain yang terkait? Apakah saat ini persepsi kita terbentuk tanpa banyak pertimbangan dengan tepat?

Hipotesis Satu Gene Satu Enzim
Seperti dinyatakan sebelumnya, hubungan antara gen dan enzim telah ditemukan sejak publikasi Archibald E. Garrod. Salah satu kelainan beberapa manusia dilaporkan oleh A.E Garrod yang secara bersamaan mengindikasikan hubungan antara gen dan enzim disebut alkaptonuria. Alkaptonurics menderita arthritis dan menghasilkan urin yang berubah hitam pada paparan udara. Mereka mengekskresikan urin dalam jumlah besar asam homogentisat setiap hari. Garrod menyarankan bahwa alkaptonuria adalah karena blok biokimia dalam proses metabolisme. Individu normal dapat memetabolisme asam homogentisat untuk produk pecahan, tetapi suatu alkaptonurics tidak bisa.
Oleh karena itu Garrod menyarankan bahwa alkaptonurics harus kekurangan enzim yang dimetabolisme oleh asam homogentisat. Garror menjelaskan penjelasan yang sama bahwa tiga kelainan hereditas manusia diklasifikasikan dalam metabolisme bawaan yang salah. Reaksi biokimia yang terkait dengan alkaptonuria dapat dilihat pada gambar 1.
Banyak reaksi biokimia lainnya yang mengalami kelainan fisiologis pada manusia yang menunjukkan hubungan antara Sindrom Lesh-Nyhan, dan Penyakit Tay Sachs. Reaksi biokimia yang terkait dengan beberapa kelainan akan ditampilkan lebih lanjut.
George W Beadle dan Edward Tatum L. yang bekerja dengan Neurospora crasa telah berhasil mengungkap hubungan yang tepat antara gen dan enzim. Berdasarkan hasil penelitian mereka pada tahun 1941, Beadledan Tatum menemukan rumus terkenal untuk menunjuk hubungan sebagai "hipotesis satu gen-satu enzim”, sebuah penemuan mereka yang menerima hadiah Nobel pada tahun 1958. Rumus menjelaskan bahwa sintesis enzim dikendalikan oleh gen. Semua diagram langkah-langkah proses kerja dari Beadle dan Tatum pada N.crasssa ditunjukkan pada Gambar 5 dan 6.
Seperti terlihat pada gambar 5, konidia N. crassa terkena mutagen seperti sinar x atau sinar ultraviolet. Berbagai mutan kemudian diisolasi setelah pemaparan. Masing-masing mutan hanya dapat berhasil untuk tumbuh pada medium minimal yang diberi suplemen nutrisi tertentu yang dibutuhkan. Disarankan setiap mutan tidak dapat mensintesis nutrisi tertentu ditambah karena reaksi biokimia yang telah diblokir. langkah penyumbatan tertentu dari reaksi biokimia yang disebabkan oleh kurangnya enzim khusus yang diperlukan karena efek dari mutasi gen mengendalikan sintesis enzim. konfirmasi proses untuk menentukan identitas dari setiap mutan diisolasi oleh Beadly dan Tatum ditunjukkan pada Gambar 6. Selanjutnya didasarkan pada semua hasil penelitian mereka, Beadle dan Tatum menyatakan hubungan antara gen dan enzim hipotesis. Model reaksi biokimia dari " hipotesis satu gen-satu enzim" ditampilkan pada gambar 7.
Contoh yang diusulkan dari model reaksi biokimia adalah reaksi biokimia yang mengarah pada sintesis arginin pada N. crassa mulai dari subtrat N-Acetylornithine seperti yang ditunjukkan pada gambar 8.
G.W. Beadle dan Boris Ephrussi juga melakukan penelitian eksperimental pada Drosophila dan Diptera lain yang menunjukkan kesimpulan yang sama seperti yang diperoleh dalam penelitian menggunakan N. crassa. Diagram penelitian eksperimental Beadle dan ephrussi ditunjukkan pada Gambar 9.
Implantasi dari larva merah (v) ditransplantasikan ke dalam larva wild type(+) akan mengembangkan mata wild type, dikarenakan difusi zat tertentu dari jaringan di sekitarnya yang mendukung pigmen wild type. Selanjutnya, impantasi dari larva merah (v) ditransplanstasikan menjadi larva cinnabar(cn) akan mengembangkan mata wid type itu diusulkan bahwa zat tertentu yang dibutuhkan dari jaringan cinnabar masuk ke dalam implan merah memproduksi mata wild type. Di sisi lain, implan dari cinnabar (cn) ditransplantasikan menjadi larva merah (v ) akan terus menerus mengembangkan mata cinnabar, karena tidak ada zat tertentu yang diperlukan dari jaringan merah (vermilion) masuk ke dalam implan cinnabar memproduksi mata wild type
Pada umumnya eksperimen transplantasi mengindikasikan bahwa pada sintesis pigmen mata penghentian proses biokimia menghasilkan pigmen mata merah terang terjadi sebelum penghentian proses biokimia yang menghasilkan pigmen mata cinnabar. Penghentian proses biokimia tersebut dapat dilihat pada gambar 10.

Hipotesis Satu Gen Satu Polipeptida
Pada tahun 1949, James V. Need dan E.A Beet secara individu mengemukakan saran mereka mengenai penyakit sickle-cell anemia. Hal tersebut disarankan bahwa kekacauan diakibatkan oleh gen mutan yang homozigot pada individu dengan sickle-cell anemia, tetapi heterozigot pada seseorang dengan pembawa sifat sickle-cell. Pada tahun yang sama, Linus Pauling dan tiga pekerjanya mengamati bahwa hemoglobin normal seseorang dan sickle-cell anemia dapat dibedakan dengan jelas dengan membedakan kebiasaan mereka pada medan elektrik. Kebiasaan dari tiga macam hemoglobin dalam proses elektroforesis ditunjukkan pada gambar 9. Seperti pada gambar 11, hemoglobin seseorang pembawa sifat keturunan terdiri dari campuran sel normal dan sickle-cell hemoglobin dalam jumlah yang hampir sama.
Hemoglobin A, bentuk paling umum dari hemoglobin pada manusia. terdiri dari empat rantai polipeptida, dua rantai α dan dua rantai identik β identik (α2β2). Pada 1057, Vernon M. Ingram menunjukkan bahwa hemoglobin sel normal dan sabit memiliki rantai α β rantai identik, tetapi berbeda pada asam amino tepatnya. Asam amino keenam rantai β dari hemoglobin normal adalah asam glutamat, sedangkan hemoglobin sel sabit adalah Valin. Jadi disimpulkan bahwa bagaimanapun gen harus menentukan urutan asam amino polipeptida.
Rantai polipeptida α dan β pada protein hemoglobin A ditentukan oleh gen yang terpisah. Banyak protein lain dan enzim (meskipun tidak semua) yang terdiri dari dua atau lebih rantai polipeptida yang dikode oleh gen yang berbeda pula. Ingram itu diusulkan bahwa hipotesis satu gen- satu enzim terbukti kurang tepat dan layak untuk diganti hipotesis satu gen-satu polipeptida (Ayala & kiger, 1984) dinyatakan lebih lanjut bahwa pada tingkat ekspresi gen mantan, setiap gen memiliki fungsi tunggal saja, yaitu kode untuk satu polipeptida.
Berdasarkan informasi tersebut mengindikasikan, jelas terlihat bahwa beberapa polipeptida yang disintesis akan berupa protein jika terdiri lebih dari satu polipeptida (satu jenis atau lebih dari satu jenis polipeptida). Sarin (1985) menjelaskan bahwa protein terdiri lebih dari satu jenis polipeptida, masing-masing polipeptida yang disintesis secara individual di bawah kendali gen yang terpisah, dan setelah sintesis setiap polipeptida akan membentuk protein akhir.
Hari ini, formula dari satu gen-satu enzim hipotesis polypeptida dilihat valid, namun berbagai penemuan lainnya telah dilaporkan. Penemuan mereka menstimulasi kita untuk kembali mengevaluasi formula hipotesis satu gen-satu polipeptida. Beberapa penemuan akan dibahas lebih lanjut.

Penemuan lain yang terkait dengan Hubungan antara gen dan sintesis polipeptida
Penemuan lainnya akan disajikan untuk memudahkan kita mengevaluasi konsistensi “hipotesis satu gen-satu polipeptida”. Penemuan mereka terbatas pada tingkat ekspresi gen, terutama sintesis polipeptida.

a. Penataan Ulang Gen
Pada saat ini diketahui DNA dari beberapa organisme eukariotik dapat menggunakan pengaturan gen yang diarahkan dalam rangka untuk mengubah keadaan ekspresi gen (Ayala&Kiger,1984). Menurut Freifelder (1985) juga, organisme eukariotik memiliki beberapa mekanisme untuk menata ulang segmen tertentu dari DNA mereka dengan cara yang terkontrol, serta memiliki mekanisme untuk menambahkan jumlah gen tertentu ketika diperlukan. Contoh DNA yang antara lain ditemukan dalam Saccharomyces cereviciae, Drosophila, Trypanosoma, serta limfosit B manusia. Hal itu bahkan mengusulkan bahwa penataan kembali urutan molekul DNA juga mungkin terlibat dalam proses peraturan selama pengembangan (Ayala & Kiger, 1984). Di sisi lain, tampaknya DNA seperti ini jarang ditemukan (Freifelder,1985).
Dalam limfosit B Manusia, seperti potensi DNA memungkinkan sel membedakan produksi berbagai imunoglobulin spesifik (Ayala & Kiger; Freifelder, 1985; Gardner, 1991). Terkait dengan penataan ulang DNA limfosit B, proses itu akan menghasilkan penataan ulang segmen gen yang mengkode untuk protein rantai ringan sebaik rantai berat immunoglobulin. Bahkan, seperti penyusunan ulang segmen gen mengambil tempat juga di limfosit T.
Penyusunan ulang gen terkait dengan ekspresi gen hingga tingkat fenotip . Di sisi lain, Menurut semua informasi yang telah dilaporkan, mengasumsikan bahwa setiap perubahan fenotipik harus diproses oleh perubahan terkait.

b. Transkrip Splicing Gen mRNA
Gen pengkode mRNA organisme eukariotik diketahui punya rangkaian penghalang, tidak seperti gen organisme prokariotik. Dalam faktanya, tRNA dan gen rRNA juga punya gen penghalang. Rangkaian penghalang itu disebut juga sebagai intron atau rangkaian yang tidak dikode, sedangkan exon sebagai rangkaian yang dikode. Gen eukariotik tersusun atas exon-exon dan juga intron-intron. Transkrip intron tidak menyusun mRNA eukariotik, hanya menyususn transkrip exon (Gardner, 1991).
Transkip ekson yang melingkar dari mRNA gen pengkode pada organisme eukariotik terjadi dengan beberapa cara. Tidak semua dari transkripsi akan selalu menjadi bagian dari mRNA. Disini ada beberapa contoh transkripsi ekson yang melingkar dari organisme eukariotik. Dua contoh fenomena ini terdeteksi pada Drosophila yang mengalami transkripsi melingkar dari gen ekson antennepedia pada yang sama baiknya dengan gen ekson trypomyosin.
Contoh lain dari fenomena ini dalah ekson splicing alternative transkripsi dari gen sapi pengkodean mRNA preprotachykinin (Klug & Cummings, 2000). Splicing alternatif transkripsi ditunjukkan pada Gambar 10. Hal ini dapat dilihat juga bahwa ada lebih dari satu jenis polipeptida yang dihasilkan dari satu molekul prekursor mRNA. Terkait dengan konteks ini, mRNA prekursor awal akan diproses menjadi dua jenis yang terpisah dari mRNA preprotachykinin. Dua jenis mRNA preprotachykinin kemudian akan diterjemahkan lalu memproduksi dua jenis protein yang disebut neuropeptida P dan K. Dua jenis neuropeptida ini adalah komponen pemancar sistem saraf sensorik disebut tachykinin, dan diyakini bahwa setiap komponen memiliki peran yang berbeda phusiologicalnya. Neuropeptida P dominan terutama dalam jaringan saraf, tetapi neuropeptida K yang lebih dominan dalam intestinum serta jaringan tiroid (Klug & Cummings, 2000).

Dapat dilihat pada gambar 10 bahwa dalam satu kasus, pengecualian dari transkripsi ekson K dari hasil pengolahan mRNA α-PPT yaitu setelah ditranslasikan hasilnya hanya neuropeptida P, tetapi tidak K. Sebaliknya, pengolahan yang meliputi keduanya (transkripsi ekson P dan K) adalah hasil dari mRNA β-PPT, yaitu hasil translasi sintesis neuropeptida P dan K.
Ekson transkrip splicing tidak termasuk transkrip intron menunjukkan dengan jelas bahwa dalam organisme eukariotik, yang colinearity antara gen dan polipeptida tidak lengkap, tidak seperti yang ditemukan dalam organisme prokariotik. Dalam kaitannya dengan colinearity lengkap seperti antara gen dan polipeptida, dikatakan bahwa konsep colinearity kaku antara gen dan polipeptida, itu adalah konsep yang kaku antara urutan nukleotida colinearity gen dan urutan asam amino dari protein dikodekan oleh gen yang terkait, umumnya tidak berlaku dalam organisme eukariotik (Sarin, 1985). Deviasi colinearity pertama-tama telah dilaporkan pada tahun 1977 oleh Chow, Gelinas, Broker, dan Roberts dari "semi pelabuhan dingin laboratorium, New York" serta dilaporkan juga oleh et al Sharp dari "Massachusetts Instite Teknologi" (Sarin, 1985 ).
Fakta terkait lebih dari satu alternatif sambungan transcript exon dari gen eukariotik yang mengkode gambaran mRNAs, indikasi jelas bahwa dalam organisme eukariotik tiap-tiap gen yang mengkode sebenarnya lebih dari satu tipe polipeptida. Dapat dikatakan bahwa sambungan transcript exon dalam organisme eukariotik didapat hasil tipe protein yang berbeda. Jadi, expresi dari gen dapat melepaskan sebuah kelompok relatif protein.
c. Gen yang Overlapping (Tumpang Tindih)
Dewasa ini sudah diketahui ada gen tertentu pada gen lain. Fenomena ini disebut gen yang overlapping (Tamarin, 1991; Turner et al, 1997;. Klug murah Cummings, 2000; Lewin, 2000). Pertama dari semua fenomena gen yang tumpang tindih terdeteksi pada fag Φx174. Fag ini memiliki DNA untai tunggal kromosom 5386 nukleotida. Ini adalah benar bahwa kode DNA hanya 1795 asam amino yang cukup untuk menyusun 5-6 protein. Namun hal ini justru fag kecil mampu sintesis protein terdiri dari 11 lebih dari 2300 asam amino. Studi banding pada urutan nukleotida DNA fag serta pada urutan asam amino dari polipeptida disintesis kemudian berhasil menemukan setidaknya empat kasus inisiasi beberapa bukti gen yang tumpang tindih (Klug murah Cummings, 2000). Posisi relatif dari coding urutan tujuh polipeptida dalam fag Φx174 akan ditampilkan pada Gambar 11.

B
A A’ C D
K E

Gambar 11
Penggambaran dari 7 sekuen pengkode pada phage x174
(Klugs dan Cummings, 2000)

Ada tujuh gen yang saling tumpang tindih (A, A ', C, D, E, B, dan K) digambarkan pada Gambar 11, dan terlihat juga bahwa urutan pengkodean K dan polipeptida B dimulai pada pembacaan bingkai yang berbeda, meskipun dua urutan pengkodean juga dalam urutan pengkodean polipeptida A. Bahkan sekuens K yang saling tumpang tindih juga menjadi bagian dari urutan pengkodean yang menentukan C polipeptida. Sekuen A' adalah benar-benar dalam sekuen A bahkan dua sekuen terakhir berada pada nukleotida yang sama, namun sekuen E dimulai dalam menentukan urutan D polipeptida.
Terkait dengan gen yang tumpang tindih, ada dua versi cara membaca bingkai gen. Gen yang tumpang tindih memungkinkan memiliki cara pembacaan yang sama, serta pembacaan yang berbeda. Ilustrasi pembacaan yang berbeda dari dua mRNA yang overlapping, akan ditunjukkan pada gambar 12.
Dalam hubungannya dengan bingkai pembacaan gen-gen yang overlapping, menurut Lewin (2000) ada dua versi, seperti yang telah disarankan. Versi pertama, gen yang memiliki kesamaan dalam satu bingkai pembacaan, tetapi versi kedua mencakup gen yang memiliki bingkai pembacaan yang berbeda.
Saat ini, tumpang tindih gen terbentuk juga dalam fag GH, SV40 X, dan pada bakteri seperti E. coli, serta dalam kromosom mitokondria (Tamarin, 1991; Turner et al, 1997; Klug & Cummings, 2000; Lewin, 2000). Gen-gen yang tumpang tindih dilaporkan dalam E.coli mengkode ampC untuk polipeptida β lactemase dan frdC untuk polipeptida fumarat reduktase. Gen ampC dimulai pada bagian dari gen pengkodean untuk kode frdC terakhir genetik. Dalam konteks ini, terminator frdC mungkin memiliki peran regulasi transkripsi gen pada ampC (Tamarin, 1991).
Gen-gen yang overlapping juga terdeteksi pada tikus dengan syarat terjadinya gen overlapping tidak mutlak sama seperti kejadian yang dilaporkan. Ada dua gen yang overlapping pada tikus yang ditemukan dalam DNA yang berlawanan di daerah yang sama (Tamarin, 1991). Pada tikus, gen yang overlapping disebut GnRH (gonadothropin-releasing hormone) dan RH yang menentukan protein yang belum diketahui fungsinya diekspresikan dalam jantung.
Berdasarkan laporan peristiwa overlapping gen-gen, itu menunjukkan bahwa gen-gen tersebut terjadi secara khusus pada virus,bakteri, dan yang mempunyai genom kecil lainnya. Jadi,ini sebuah nasihat logis bahwa gen overlapping akan mengoptimiskan fage DNA yang berukuran kecil (Turner et al, 1997; Klug & Cummings, 2000). Disisi lain, ini juga menunjukkan bahwa peristiwa gen-gen overlapping mempunyai resiko bagi mereka sendiri. Beberapa mutasi gen bisa mengubah lebih dari satu polipeptida.

d. Tidak Setiap Gen Mentranskripsi mRNA
Saat ini sudah banyak diketahui bahwa tidak setiap gen mentranskripsi mRNA yang akan ditranslasikan untuk membentuk polipeptida. Telah diketahui bahwa beberapa gen mentranskripsi tRNA, rRNA sebaik snRNA. RNA – RNA tersebut tidak ditranslasikan untuk memproduksi banyak polipeptida, meskipun terlibat secara langsung dalam sintesis polipeptida.
Ada banyak gen yang terdeteksi di berbagai organisme, berfungsi untuk menstrankripsi banyak jenis tRNA yang berpasangan dengan kode genetika yang berhubungan dengan proses translasi. Di perkirakan bahwa ada 60-63 jenis kode genetik (Lewin, 2000).
Ada juga beberapa gen terdeteksi dalam berbagai organisme yang berfungsi untuk menuliskan rRNA meskipun kuantitasnya tidak begitu banyak seperti kuantitas gen tRNA. Sebagai contoh dalam organisme prokariotik, ada gen yang terpisah menuliskan rRNA 5S, 16S rRNA, serta 23S rRNA, tetapi dalam mamalia ada juga gen lain menuliskan rRNA 5S, 5.8S rRNA, 18S rRNA, 28S rRNA dan. Di sisi lain, pada organisme eukariotik ada juga beberapa gen menuliskan snRNA.

Review Of One Gen One Polypeptida Hypothesis
Berdasarkan keterangan yang berhubungan antara “hipotesis satu gen-satu enzim” maupun “hipotesis satu gen satu polipeptida” yang didiskusikan sebelumnya, sangat jelas bahwa dua paradigma dirumuskan di era dimana gen diinterpretasikan sebagai sekuen/rangkaian DNA berlanjut. Di sisi lain, interpretasi gen sekarang menjadi bahan debatan. Tijauan dari hipotesis satu gen satu polipeptida akan dilaksanakan dengan batasan dua dimensi.
Berhubungan dengan interpretasi gen sebagai sekuen DNA yang berlanjut, fakta penataan ulang gen dibahas, meskipun kenyataan yang dilaporkan terbatas, sebenarnya menunjukkan bahwa satu gen dapat menentukan lebih dari satu polipeptida. Dalam hubungan ini, ada saran bahwa konsep klasik satu gen-satu polipeptida hipotesis tidak memadai, setidaknya dalam bentuk yang paling sederhana untuk menjelaskan hubungan gen-antibodi (Gardner, 1991). Di sisi lain, dalam batas-batas penafsiran gen bukan sebagai urutan DNA berlanjut, fakta penataan ulang gen dibahas sebenarnya tidak perlu ditafsirkan lagi bahwa salah satu gen dapat menentukan lebih dari satu polipeptida. Dalam batas-batas konteks itu belum ditafsirkan bahwa lebih dari satu gen menentukan lebih dari satu jenis polipeptida, sehingga paradigma hipotesis satu gen-satu polipeptida belum tergantikan.
Colinearity antara gen dan polipeptida dalam organisme eukariotik seperti yang dibahas adalah tentang dalam batas-batas penafsiran gen sebagai urutan DNA yang berlanjut dan tidak relevan membicarakan mengenai batas-batas penafsiran gen bukan sebagai urutan DNA berlanjut. Oleh karena itu dalam organisme eukariotik, colinearity tidak mutlak karena transkrip intron dari mRNA coding gen tidak menjadi bagian dari kode genetik yang akan menerjemahkan serta menghasilkan polipeptida. Oleh karena itu, dalam organisme eukariotik, tidak semua bagian dari gen mRNA coding bertanggung jawab untuk biosintesis polipeptida. Demikian, satu gen-satu polipeptida hipotesis tidak cukup untuk organisme eukariotik
Adanya lebih dari satu alternatif penyambungan ekson transkrip mRNA gen dalam organisme eukariotik merupakan suatu bukti secara langsung dan eksplisit bahwa salah satu kode gen mRNA dapat menentukan lebih dari satu jenis polipeptida. Dengan demikian, pada kenyataannya, ini adalah bukti yang sangat kuat bahwa satu gen-satu polipeptida, menunjukkan suatu hipotesis yang valid untuk organisme eukariotik. Kesimpulan tersebut relevan hanya dalam batas-batas penafsiran gen sebagai urutan DNA berlanjut.
Benar bahwa secara struktur jika penataan ulang gen disregulasi (gen dapat ditafsirkan bukan sebagai urutan DNA berlanjut), maka setiap pengulangan yang dikategorikan secara tepat belum menentukan jenis polipeptida. Di sisi lain, jika gen ditafsirkan sebagai urutan DNA berlanjut, adanya penataan ulang gen juga meletakkan validitas hipotesis satu gen-satu polipeptida setidaknya dalam organisme yang telah dilaporkan memiliki gen tersebut.
Karena hanya di mRNA akan diterjemahkan untuk diproduksi mengingat tRNA, rRNA, dan juga snRNA, sehingga hipotesis tentang satu per satu model gen polipeptida seperti gen tRNA, rRNA, juga snRNA akan diacuhkan. RNA lainnya akan diacuhkan kecuali mRNA yang berlaku pada dua gen terjemahan. Hal ini sangat beralasan bahwa model dua gen yang diterjemahkan yang keluar batas dikatakan tidak benar
Berdasarkan semua fakta yang telah didiskusikan dapat diambil kesimpulan bahwa paradigma hipotesis satu gen merupakan satu polipeptida tidat cocok pada semua organisme dari virus dan juga organisme eukariotik yang lebih tinggi. Namun, apabila ingin mempertahankan paradigm tersebut, tentunya paradigma tersebut hanya berlaku pada virus-virus tertentu seperti oragnisme prokariotik, dengan catatan bahwa penerjemahan gen harus diperbaiki sebelumnya, sehingga penyusunan kembali gen dapat diabaikan.
Dalam kaitannya dengan fakta penataan ulang gen serta fakta lebih dari satu dari transkrip ekson alternatif dalam organisme eukariotik, Lewin (2000) menyatakan bahwa "bukannya mengatakan" satu gen satu polipeptida “ kita (juga) dapat menggambarkan sebagai hubungan " satu polipeptida satu gen ". Terkait dengan usulan Lewin (2000), sekilas tampaknya seperti paradigma alternatif yang memadai pengganti paradigma hypothesis satu gen satu-polypeptida, karena paradigma baru tidak terbatas dalam batas-batas dari dua interpretasi gen. Di sisi yang lain, jika itu dianalisis ebih hati-hati, paradigma baru dari satu gen satu polipeptida belum bertentangan fakta (yang terjadi) dalam organisme eukariotik, satu polipeptida tidak ditentukan oleh semua bagian gen. Paradigma baru ini belum juga bertentangan untuk fakta lain bahwa tidak semua RNA gen akan diterjemahkan untuk menghasilkan polipeptida.
Akhirnya hanya ada beberapa catatan tambahan yang menyebutkan bahwa jika kebenaran "satu gen-satu polipeptida" tidak diperhatikan dalam semua organisme, maka paradigma terkenal dari genetika molekuler harus diubah. Bagaimanakah paradigma selanjutnya di masa depan? Paradigma berikutnya akan dibahas lebih lanjut jika diperlukan, tapi sangat penting untuk dicatat meskipun paradigma tersebut belum diperlukan. Di sisi lain, tidak ada keraguan hubungan antara gen dan polipeptida, tanpa merumuskan secara jelas hubungan antara satu gen dan satu polipeptida.