Apa sebenarnya yang dihitung oleh analisis urutan DNA?
DNA adalah rantai dari empat huruf dengan dua sifat yang merepotkan: kedua untai berjalan dalam arah yang berlawanan, dan pesannya hanya dapat dibaca dalam blok tiga. Hampir setiap panel di halaman ini ada untuk menangani salah satu dari dua fakta itu — orientasi untai (komplemen balik, transkripsi) atau kode tripletnya (translasi, bingkai baca). Panel lainnya mengukur sifat fisik (kandungan GC, suhu leleh, berat molekul) yang berasal dari huruf-hurufnya sendiri.
Satu angka yang perlu diingat: kode genetik memiliki 64 kodon (4×4×4) tetapi hanya 20 asam amino ditambah stop — kodenya terdegenerasi, sehingga beberapa kodon berbeda (misalnya CTT, CTC, CTA, CTG semuanya dibaca Leusin) menyatakan residu yang sama. Redundansi inilah sebabnya mutasi senyap dapat mengubah urutan tanpa mengubah protein.
Komplemen balik: membaca untai yang lain
Dua untai DNA bersifat antiparalel dan A berpasangan dengan T, C dengan G. Jika urutan berada di untai atas, semua yang bekerja pada untai bawah (gen, situs penempelan primer, situs restriksi) tampak sebagai komplemen balik: balikkan string dari ujung ke ujung dan tukar setiap basa dengan pasangannya. Contoh: urutan 5′→3′ ATGCGT memiliki komplemen balik ACGCAT — dan menerapkan operasi dua kali selalu mengembalikan urutan asli.
Transkripsi dan translasi
Transkripsi menyalin gen menjadi RNA, dengan menukar timin menjadi urasil. Translasi kemudian membaca RNA (atau untai pengkode DNA) dalam kodon yang terdiri dari tiga basa: ATG memulai protein (Metionin), TAA/TAG/TGA menghentikannya. Karena bingkai baca dapat dimulai pada posisi 1, 2, atau 3 di untai mana pun, DNA untai ganda mana pun menawarkan enam bingkai yang mungkin — dan biasanya hanya satu yang mengkode ORF (bingkai baca terbuka) yang nyata dan panjang. Panel translasi menampilkan keenamnya sehingga gen yang sebenarnya terungkap sebagai bingkai dengan bentangan bersih dari awal hingga stop. Karena polimerase membaca untai templat, mRNA berakhir sesuai dengan untai pengkode dengan U menggantikan T.
Kandungan GC, Tm dan berat molekul
Pasangan GC memiliki tiga ikatan hidrogen, sedangkan AT hanya dua, sehingga DNA kaya GC lebih stabil: ia meleleh pada suhu lebih tinggi (Tm lebih tinggi), mempertahankan lipatan yang lebih rapat, dan dalam genom utuh proporsinya merupakan tanda spesies yang berkisar dari sekitar 25% hingga 75% pada bakteri. Berat molekul menjumlahkan massa per nukleotida (rata-rata sekitar 330 Da untuk DNA untai tunggal, dua kali lipat untuk duplex dengan untai komplementer). Panel Penggunaan Kodon menghitung kodon sinonim mana yang disukai suatu gen — penggunaan yang sangat bias dapat mengungkap gen yang sangat terekspresi.
Kesalahpahaman umum
- “Komplemen balik hanyalah komplemen.” Komplemen saja menghasilkan string 3′→5′; hanya dengan membaliknya setelahnya orientasi konvensional 5′→3′ yang digunakan polimerase dan buku teks dipulihkan.
- “Kodon stop berarti akhir gen.” Dalam bingkai acak, stop muncul secara kebetulan kira-kira setiap 21 kodon; ORF sejati dinilai dari panjang dan awal yang tepat, bukan dari satu stop tertentu.
- “Kandungan GC hanyalah persentase.” Ia juga memprediksi perilaku penempelan: desain primer PCR, desain probe, dan ketatnya hibridisasi semuanya bergantung padanya (lihat Perancang Primer).
Alat terkait: Perancang Primer (Tm, dimer, pemeriksaan pasangan), Enzim Restriksi (di mana potongan jatuh pada urutan yang sama), dan Kalkulator Bio (massa, molaritas, dan jumlah salinan dari hasil MW ini).
