Bhataramedia.com – Alam terus berkembang dan batasnya hanya ditentukan oleh variasi yang mengancam kelangsungan hidup spesies. Penelitian mengenai asal dan perluasan kode genetik merupakan hal mendasar untuk menjelaskan evolusi kehidupan. Di jurnal Science Advances, tim ahli biologi yang mengkhususkan diri dalam bidang ini menjelaskan batasan yang mengerem pengembangan lebih lanjut dari kode genetik.
Kode genetik itu sendiri merupakan aturan universal bahwa semua organisme di Bumi menggunakannya untuk menerjemahkan urutan genetik dari asam nukleat (DNA dan RNA) menjadi urutan asam amino pembentuk protein yang menjalankan fungsi-fungsi sel.
Dipimpin oleh peneliti ICREA, Lluís Ribas de Pouplana di Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona) dan bekerjasama dengan Fyodor A. Kondrashov, di Centre for Genomic Regulation (CRG) dan Modesto Orozco, dari IRB Barcelona, tim ilmuwan menunjukkan bahwa kode genetik berkembang untuk memasukkan maksimal 20 asam amino dan tidak dapat berkembang lebih lanjut karena keterbatasan fungsional dari transfer RNA (tRNA), suatu molekul yang berfungsi sebagai penerjemah antara bahasa gen dan protein. Hal ini menghentikan peningkatan kompleksitas kehidupan yang terjadi lebih dari 3.000 juta tahun yang lalu, sebelum evolusi yang terpisah dari bakteri, eukariota dan archaebacteria, karena semua organisme menggunakan kode yang sama untuk menghasilkan protein dari informasi genetik.
Para penulis penelitian menjelaskan bahwa mesin yang menerjemahkan gen ke protein tidak dapat mengenali lebih dari 20 asam amino karena akan membingungkan mereka, yang mana akan mengakibatkan mutasi konstan dalam protein dan dengan demikian terjemahan yang keliru dari informasi genetik “dengan konsekuensi bencana,” kata Ribas. “Sintesis protein berdasarkan kode genetik adalah fitur yang menentukan sistem biologis dan sangat penting untuk memastikan terjemahan informasi yang terpercaya,” kata peneliti.
Keterbatasan yang terjadi karena bentuk
Kejenuhan kode genetik berawal pada transfer RNA (tRNA), molekul yang bertanggung jawab untuk mengenali informasi genetik dan membawa asam amino yang sesuai menuju ribosom, tempat di mana rantai asam amino yang dibuat menjadi protein mengikuti informasi yang dikodekan di dalam gen tertentu. Namun, rongga ribosom di mana tRNA harus sesuai, berarti bahwa molekul-molekul ini harus mengadopsi bentuk-L, dan ada sangat sedikit kemungkinan variasi di antara mereka.
“Hal itu akan menguntungkan sistem untuk membuat asam amino baru karena, pada kenyataannya, kita menggunakan lebih dari 20 asam amino yang kita miliki, tetapi tambahan sisanya dimasukkan melalui jalur yang sangat rumit yang tidak terhubung ke kode genetik. Sehingga, sampailah pada titik ketika alam tidak mampu untuk membuat tRNA baru yang berbeda dari yang sudah tersedia, tanpa menyebabkan masalah dengan identifikasi asam amino yang benar. Hal ini terjadi ketika 20 asam amino telah tercapai,” jelas Ribas, seperti dilansir Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona) (02/02/2016).
Aplikasi dalam biologi sintetis
Salah satu tujuan dari biologi sintetis adalah untuk meningkatkan kode genetik dan memodifikasinya untuk membangun protein dengan asam amino yang berbeda untuk mencapai fungsi baru. Untuk tujuan ini, peneliti menggunakan organisme seperti bakteri dalam kondisi yang sangat terkendali untuk membuat protein dengan karakteristik tertentu. “Tetapi ini benar-benar sulit untuk dilakukan dan pekerjaan kami menunjukkan bahwa konflik dari mengidentifikasi antara tRNA sintetis yang dirancang di laboratorium dan tRNA yang sudah ada, harus dihindari jika kita ingin mencapai sistem bioteknologi yang lebih efektif,” peneliti menyimpulkan.
Referensi Jurnal :
A. Saint-Leger, C. Bello, P. D. Dans, A. G. Torres, E. M. Novoa, N. Camacho, M. Orozco, F. A. Kondrashov, L. Ribas de Pouplana. Saturation of recognition elements blocks evolution of new tRNA identities. Science Advances, 2016; 2 (4): e1501860 DOI: 10.1126/sciadv.1501860.
