KELOMPOK : 44
ANGGOTA : Priyambodo (B1J006062)
Atun Parhatun (B1J006064)
Fauzi Dwi Kurniawan (B1J006066)
KODE TUGAS : K44-PAG-04
MENDISKUSIKAN BAGAIMANA PEMBELAJARAN TENTANG SPORULASI PADA BACILLUS SUBTILIS, PERKEMBANGAN VULVA PADA Caenorhabditis Elegans, DAN EMBRIOGENESIS PADA Drosophila Melanogaster YANG TELAH BERKONTRIBUSI DALAM HAL PEMAHAMAN KITA MENGENAI PENGATURAN GENOM SELAMA PROSES PERKEMBANGAN, DAN MENJELASKAN MENGAPA ORGANISME TINGKAT RENDAH DAPAT DIGUNAKAN SEBAGAI MODEL UNTUK PENGEMBANGAN DALAM EUKARYOTE TINGKAT TINGGI SEPERTI MANUSIA
Ø Pengaturan Aktivitas Genome Selama Proses Perkembangan
Perkembangan terdiri dari banyaknya sel eukariot mulai dari fertilisasi sel telur dan berakhir dengan bentuk dewasa dari suatu organisme. Antara fertilisasi sel telur dan bentuk dewasa dari suatu organisme terdapat serangkaian gabungan genetik, seluler, dan beberapa gabungan dari proses fisiologi yang harus terjadi secara tepat dan di waktu yang tepat untuk mencapai keberhasilan perkembangan.
I. Sporulasi pada Bacillus
Pertama-tama jalannya proses perkembangan akan diujikan dengan pembentukan spora pada bakteri Bacillus subtilis. Keuntungan dari penggunaan Bacillus sebagai contoh yaitu mudah berkembang dalam laboratorium dan dapat dengan mudah diberikan perlakuan berdasarkan studi genetik dan teknik biomolekuler seperti analisis mutan dan sekuensing dari gen
a. Sporulasi meliputi pengaturan aktifitas di dalam dua tipe sel berbeda
Sporulation in Bacillus subtilis menunjukkan cara pertumbuhan secara vegetatif normal divisi sel, menyertakan pembentukan septum yang melintasi inti dari bakteri dan menghasilkan dua sel yang sama. Bagian yang lebih rendah dari gambar menunjukkan sporulasi, di mana bentuk septum dekat akhir satu sel, mendorong ke arah sel inang dan prespore dari ukuran yang berbeda. Akhirnya selesai, dan sel inang memakan prespore. Proses terakhir, spora yang bersifat berlawanan dengan inangnya dilepaskan lihat gambar 12.18.
Gambar 12.18
b. Subunit Khusus σ yang mengatur aktivitas genom selama proses sporulasi
Perubahaan di dalam aktivitas genom selama sporulasi dikendalikan sebagian besar dengan sintesis dari subunit khusus σ, subunit tersebut merubah spesifikasi promoter dari RNA polymerase Bacillus. Subunit σ standar dari B. subtilis disebut σA dan σH. Di dalam prespore dan sel inang, subunit ini diganti dengan σF dan σE. Peranan dari SpoOA di dalam sporulasi Bacillus yaitu SpoOA merupakan posporilasi dari respon menurunnya sinyal ekstraselular pada stres lingkungan. Ini adalah suatu aktivator transkripsi dengan peranan aktivasi gen untuk subunit σE dan σF RNA polymerase.
(lihat gambar 12.19).
Gambar 12.19
Awalnya, σF and σE terdapat pada dua sel yang berbeda. Arti dari semua ini yaitu diperlukan activating atau inactivating subunit yang tepat di dalam sel. Di dalam sel inang, σF tidak aktif dikarenakan diikat SpoAB, yang memposporilasi SpoAA dan menjaga dari hilangnya σF. Aktivitas dari σF di dalam prespore terjadi pelepasan gabungannya dengan SpoAB, secara tidak langsung dipengaruhi oleh konsentrasi membran pengikat SpoIIE. Di dalam sel inang, σE diaktifkan oleh pembelahan proteolitik dengan SpoIIGA, yang bereaksi terhadap kehadiran di prespore dari σF yang bergantung protein SpoIIR.
(lihat gambar 12.20)
 |
Gambar 12.20
Kesimpulannya, kunci keistimewaan dari sporulasi Bacillus sebagai berikut :
- Protein master (SpoOA), akan bereaksi terhadap penentuan stimulasi eksternal jika dan ketika tombol untuk sporulasi harus terjadi.
- Hasil turunan dari subunit σ di prespore dan sel inang membawa ketergantungan tentang perubahan waktu pada aktivitas genom di dalam dua sel.
- Sel-sel penanda memastikan bahwa suatu peristiwa terjadi di prespore dan sel inang telah di atur.
II. Perkembangan vulva pada Cenohabditis elegan
a. C. elegan sebagai contoh untuk perkembangan multiseluler pada eukaryotic.
Penelitian dengan menggunakan cacing Cenohabditis elegan (gambar 12.22) telah dilakukan oleh Sydney Brenner pada tahun 1960.
Gambar 12.22
b. Determinasi dari keadaan sel selama perkembangan vulva C. Elegan
Kebanyakan C. elegan adalah hermaprodit. Vulva adalah bagian dari organ betina, berupa tabung jalan masuk untuk sperma dan untuk keluarnya telur yang dibuahi, Divisi sel dihasilkan dalam produksi dari sel vulva Caenorhabditis elegans. Tiga sel inang berpisah dalam cara pemograman untuk memproduksi 22 sel anak, yang mengatur ulang posisi mereka antara satu sama lain untuk menghasilkan vulva lihat gambar 12.23.
Gambar 12.23
Apabila vulva berkembang pada tempat yang salah maka gonad tidak akan menerima sperma dan sel-sel telur tidak akan pernah dibuahi. Informasi posisi diperlukan oleh sel progenitor vulva yang diberikan oleh sebuah sel dalam gonad yang disebut sel jangkar.
(lihat gambar 12.24)
Gambar 12.24
Gambaran lain tentang perkembangan vulva pada C. elegans. Pertama adalah proses pelepasan sinyal yang cocok dengan p6p merupakan proses sel primer yang memiliki sistem tranduksi sinyal kinase pada vertebrata (Han, 1998). Senyawa sinyal kedua yang disekresi oleh sel hypodermal yang hampir mengelilingi semua tubuh cacing lihat gambar 12.10.
Gambar 12.10
Kesimpulannya, konsep umum yang muncul dari perkembangan vulva C. elegans adalah sebagai berikut:
- Pada organisme multiseluler, informasi mengenai posisi adalah penting: struktur yang benar harus berkembang di tempat yang tepat.
- kemampuan untuk diferensiasi dari sel induk dalam jumlah kecil dapat memicu pembentukan struktur multiseluler.
- Penyandian sel-sel yang dapat digunakan dalam gradient konsentrasi untuk merangsang respon yang berbeda dalam sel-sel pada posisi yang berbeda relatif dengan sel penghasil sinyal.
- Satu sel mungkin ditujukan pada sinyal kompetitif, di mana satu sinyal menunjukkan untuk melakukan satu hal dan yang kedua menunjukkan bahwa ia tidak melakukannya.
III. Perkembangan dalam Drosophila melanogaster
a. Gen induk penyusun gradien protein pada embrio Drosophila
Awal pengembangan embrio Drosophila yaitu embrio berisi syncytium tunggal secara berangsur-angsur jumlahnya terus meningkat pada nuklei. Nuklei ini bermigrasi ke keliling embrio setelah sekitar 2 jam dan setelah 30 menit, dimulai pembentukan sel. Panjang embrio kira-kira 500 μm di dan dan diameternya 170 μm, lihat gambar 12.25.
Gambar 12.25
Pembentukan sumbu anterior-posterior pada embrio drosophila dibentuk oleh gradien dari bicoid, nanos, caudal dan hunchback protein. Pada gambar ini, gradien konsentrasi ditandai oleh garis besar yang berwarna yang berada di luar embrio, lihat gambar 12.26.
Gambar 12.26
Kesimpulan pembahasan tentang embriogenesis pada Drosophila melanogaster adalah bahwa di tingkat dasar ini, proses perkembangan pada lalat buah dan eukaryot lainnya adalah serupa dengan proses yang terjadi pada manusia dan kompleks organism lain.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.chapter.7874
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.section.7934
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7940
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7942
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7945
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7952
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7954
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7955
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7907
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7970
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=genomes.figgrp.7971
DAFTAR SITUS TERKAIT
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=372899
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=250090
http://www.biochemj.org/bj/118/0667/1180667.pdf
http://jb.asm.org/cgi/content/abstract/174/9/2771
http://genesdev.cshlp.org/content/17/9/1166.abstract
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8982457
http://dev.biologists.org/cgi/reprint/126/4/691.pdf
http://dev.biologists.org/cgi/content/abstract/126/4/691
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=1334682
http://www.nature.com/nature/journal/v351/n6327/abs/351535a0.html
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=555273
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=394042
http://icb.oxfordjournals.org/cgi/content/abstract/17/3/565
http://www3.interscience.wiley.com/journal/119200147/abstract?CRETRY=1&SRETRY=0
http://www.experiencefestival.com/drosophila_melanogaster_-_development_and_embryogenesis
http://jcb.rupress.org/cgi/content/abstract/120/3/591
http://www.springerlink.com/content/v65x3638g10w7m88/
