Q & A : Terkait Ekspresi Gen, Apa yang Dimaksud dengan Ekspresi Spasial (Spatial Expression)?

Spatial gene expression

Gambar 1. Skema representasi ekspresi spasial (spatial expression) dari gen dalam genom tanaman. Pada bagian (A). Gen yang ekspresinya spesifik pada jaringan daun (leaf specific) - ternyata secara spasial, hanya sel palisade saja yang positip mengekspresikan gen yang dievaluasi sedangkan sel yang lain tidak. (B) Gen yang ekspresinya spesifik pada jaringan akar (root specific) - ternyata secara spasial, hanya sel epidermis dan akar rambut saja yang positip mengekspresikan gen yang dievaluasi sedangkan sel yang lain tidak. Dua contoh pada (A) dan (B), tersebut merupakan contoh regulasi ekspresi gen tanaman secara spasial (spatial regulation of plant gene expression).

Karena kegiatan kuliah AGH634. Rekayasa Genetika Tanaman sedang berjalan, ada baiknya diulas (review) pertanyaan-pertanyaan dan diskusi yang berkembang di dalam kelas. Salah satunya adalah “Terkait ekspresi gen, apa yang dimaksud dengan ekspresi spasial (Spatial Expression)?

Dalam konteks kuliah AGH634. Rekayasa Genetika Tanaman – yang dimaksud dengan ekspresi spasial (spatial expression) adalah terkait dengan pola mekanisme regulasi ekspresi gen pada suatu jaringan tertentu (tissue specific expression). Lebih lanjut, di dalam jaringan tertentu tersebut ternyata hanya sekelompok sel yang spesifik saja yang mengekspresikan gen yang dievaluasi sedangkan kelompok sel yang lain dalam jaringan yang sama ternyata tidak mengekspresikan gen yang bersangkutan.

Sebagai contoh, satu gen tanaman ekspresinya hanya diamati spesifik di jaringan akar saja (root specific expression). Di jaringan tanaman yang lain (daun, bunga, buah, batang, dll.), gen tersebut tidak jterekspresi. Selanjutnya, ika dilihat penampang melintang jaringan akar, maka bisa diidentifikasi keberadaan sel-sel antara lain: epidermis (bagian terluar) dan sel-sel xylem (bagian terdalam). Jika gen yang dievaluasi terebut hanya terekspresi khusus pada sel-sel epidermis saja atau hanya khusus pada sel-sel xylem saja, maka gen tersebut ekspresinya diregulasi secara spasial (spatial expression).

Contoh lain, jika membuat irisan transversal jaringan daun maka akan dapat dilihat adanya kelompok sel epidermis, sel bunga karang, sel palisade, sel-sel jaringan pengangkut/pembuluh, dan sebagainya. Jika ada gen yang terekspresi khusus pada jaringan daun (leaf specific expression) dan setelah dievaluasi lebih lanjut ternyata ekspresinya lebih khusus lagi hanya pada sel-sel palisade dan sel bunga karang saja (tidak terekspresi pada sel epidermis), maka gen tersebut ekspresinya diregulasi secara spasial (spatial expression).

Dalam Gambar 1. diilustrasikan contoh hasil analisis ekspresi spasial dari gen tanaman, yang ekspresinya hanya dijumpai pada jaringan/kelompok sel-sel tertentu saja dan tidak dijumpai dalam jaringan/kelompok sel yang lain. Lebih lanjut, dalam jaringan/kelompok sel yang mengekspresikan gen tersebut, bisa saja tidak semuanya mengekspresikan dalam jumlah/kuantitas yang sama.

Analisis ekspresi spasial (Spatial Expression) tidak dapat dilakukan dengan menggunakan teknik Northern Blotting. Dalam hal ini, hasil analisis Northern Blotting tidak akan mampu membedakan pada kelompok sel apa ekspresi gen yang dievaluasi tersebut terjadi. Untuk melakukan analisis ekspresi spasial biasanya digunakan teknik hibridisasi in situ (in situ hybridization) atau dapat juga menggunakan teknik pencetakan jaringan (tissue printing).

Kedua teknik yang digunakan untuk analisis spasial tersebut sebenarnya menggunakan prinsip yang sama dengan analisis Northern Blotting, yaitu hibridisasi antara RNA dengan pelacak DNA atau RNA. Bedanya, dalam analisis Northern Blotting diisolasi total RNA, dipisahkan dengan elektroforesis, ditransfer ke membran dan dihibridisasi dengan pelacak (probe). Sedangkan untuk hibridisasi in situ atau tissue printing, tidak diisolasi RNA total tetapi distribusi total RNA yang terekspresi tetap berasosiasi dengan kelompok sel/jaringan dalam bentuk irisan jaringan yang dibuat (in situ hybridization) atau sebaran RNA yang berasosiasi dengan kelompok sel/jaringan di blot-kan (ditransfer) ke membran.

Selanjutnya, irisan atau membran hasil tissue printing dengan cetakan RNA yang telah menempel tersebut dihibridisasikan dengan pelacak (probe) RNA berlabel radioaktif atau non-radioaktif. Pola hibridisasi pelacak/probe yang digunakan dengan pasangan RNA yang ada di jaringan dapat dilacak menggunakan deteksi label pada pelacaknya. Contoh hasil analisis ekspresi spasial menggunakan hibridisasi in situ atau tissue printing dapat dilihat pada link berikut ini (link hibridisasi in situ dan link untuk tissue printing).

Dengan berkembangnya teknologi transgenik, analisis ekspresi spasial juga dapat dilakukan dengan menggunakan tanaman transgenik. Dalam hal ini, berbagai contoh hasil studi yang telah dilakukan untuk analisis spasial ekspresi gen tanaman akan banyak dijumpai jika dilakukan google search menggunakan keyword “promoter analysis.” Contoh dari analisis ekspresi spasial dengan menggunakan tanaman transgenik dan gen marker dapat dilihat di link ini (http://dev.biologists.org/content/130/17/4073/F3.expansion.html).

Demikianlah sedikit penjelasan tentang apa yang dimaksud dengan ekspresi spasial (Spatial Expression) dalam rekayasa genetika tanaman. Semoga sedikit penjelasan yang diuraikan diatas dapat membantu menambah pemahaman bagi kolega yang membacanya. Semoga juga dapat menjadi sepotong kecil ‘gading atau belang yang dapat ditinggalkan bagi rekan sejawat sekalian. Feedback dan masukan dari teman-teman sangat diharapkan untuk meningkatkan pemahaman bersama, silakan berikan feedback dan masukan di kolom komentar.

About PMB Lab: Prof. Sudarsono

This blog is dedicated as a communication media among alumni associated with PMB Lab, Dept. of Agronomy and Horticulture, Fac. of Agriculture, IPB, Bogor – Indonesia. It contains various information related to alumni activities, PMB Lab’s on going activities and other related matters.
This entry was posted in Kuliah (Courses), Q & A, Serbaneka Info and tagged , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s