Genetika molekuler, sebuah cabang penting dalam bidang biologi, menyelidiki bagaimana perbedaan dalam struktur atau ekspresi molekul-molekul DNA tercermin sebagai variasi di antara organisme. Dengan menggunakan pendekatan investigatif, genetika molekuler memusatkan perhatian pada penentuan struktur dan/atau fungsi gen dalam genom organisme menggunakan skrining genetik. Bidang studi ini menyatukan beberapa sub-bidang dalam biologi seperti pewarisan Mendel klasik, biologi sel, biologi molekuler, biokimia, dan bioteknologi, untuk mengeksplorasi hal-hal seperti pewarisan genetik, regulasi dan ekspresi gen, serta mekanisme molekuler di balik berbagai proses kehidupan.
Salah satu tujuan utama dari genetika molekuler adalah mengidentifikasi dan mempelajari mutasi genetik. Para peneliti mencari mutasi dalam suatu gen atau menginduksi mutasi dalam suatu gen untuk menghubungkan sekuens gen dengan fenotipe tertentu. Oleh karena itu, genetika molekuler menjadi metodologi yang kuat untuk menghubungkan mutasi dengan kondisi genetik yang dapat membantu dalam pencarian pengobatan berbagai penyakit genetik.
Sejarah
Perkembangan genetika molekuler sebagai sebuah disiplin didasarkan pada karya gabungan banyak ilmuwan. Pada tahun 1869, ahli kimia Johann Friedrich Miescher menemukan dan mengisolasi molekul baru yang ia sebut nuklein dari inti sel, yang akhirnya menjadi penemuan pertama dari molekul DNA yang kemudian ditentukan sebagai dasar molekul kehidupan. Selanjutnya, biokimia Albrecht Kosell mengidentifikasi nuklein sebagai asam nukleat dan memberinya nama asam deoksiribonukleat (DNA). Ia juga memisahkan blok bangunan dasar DNA dan RNA, yang terdiri dari nukleotida: adenin, guanin, timin, sitosin, dan urasil. Pekerjaannya tentang nukleotida memperoleh hadiah Nobel di bidang Fisiologi.
Pada awal abad ke-20, Gregor Mendel, yang dikenal sebagai salah satu bapak genetika, memberikan kontribusi besar bagi bidang genetika melalui berbagai eksperimennya dengan tanaman kacang polong di mana ia dapat menemukan prinsip-prinsip pewarisan seperti sifat resesif dan dominan. Pada pertengahan abad ke-19, ahli anatomi Walther Flemming menemukan apa yang sekarang kita kenal sebagai kromosom dan proses pemisahan yang mereka alami melalui mitosis. Karyanya bersama Theodor Boveri pertama kali mencetuskan Teori Kromosom Pewarisan, yang membantu menjelaskan beberapa pola yang diamati oleh Mendel jauh sebelumnya.
Pada tahun 1944, Avery, McLeod, dan McCarthy berhasil mengisolasi DNA dari strain virulen S. pneumoniae dan hanya dengan DNA ini mampu mengubah strain yang tidak berbahaya menjadi virulen. Mereka menyebut proses pengambilan, inkorporasi, dan ekspresi DNA oleh bakteri sebagai "transformasi", yang menunjukkan bahwa DNA adalah materi genetik bakteri. Penemuan ini menunjukkan bahwa DNA adalah materi genetik dari bakteri. Penemuan lain yang signifikan adalah pada tahun 1950, Erwin Chargaff menemukan aturan-aturan yang menawarkan bukti bahwa DNA adalah materi genetik kehidupan. Ini adalah "1) bahwa komposisi dasar DNA bervariasi antar spesies dan 2) dalam molekul DNA alami, jumlah adenin (A) sama dengan jumlah timin (T), dan jumlah guanin (G) sama dengan jumlah sitosin (C)". Aturan-aturan ini membantu pemahaman genetika molekuler.
Pada tahun 1953, Francis Crick dan James Watson, membangun atas karya kristalografi sinar-X yang dilakukan oleh Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins, berhasil menemukan struktur heliks ganda 3-D DNA. Kelompok bakteriofaga yang dipimpin oleh Max Delbrück memberikan kontribusi besar bagi genetika molekuler dan asal-usul biologi molekuler selama periode sekitar 1945 hingga 1970. Penemuan dan studi yang dilakukan oleh genetikawan molekuler yang terafiliasi dengan kelompok ini berkontribusi pada pemahaman bagaimana protein yang dikodekan oleh gen berfungsi dalam replikasi DNA, perbaikan DNA dan rekombinasi DNA, serta bagaimana virus disusun dari komponen protein dan asam nukleat (morfogenesis molekuler). Selanjutnya, peran kodon penghentian rantai dipahami dengan baik.
Isolasi endonuklease pembatas pada E. coli oleh Arber dan Linn pada tahun 1969 membuka bidang rekayasa genetika. Enzim pembatas digunakan untuk melinerkan DNA untuk pemisahan dengan elektroforesis dan Southern blotting memungkinkan identifikasi segmen DNA tertentu melalui probe hibridisasi. Pada tahun 1971, Berg menggunakan enzim pembatas untuk membuat molekul DNA rekombinan pertama dan plasmid DNA rekombinan pertama. Pada tahun 1972, Cohen dan Boyer menciptakan organisme DNA rekombinan pertama dengan menyisipkan plasmid DNA rekombinan ke dalam E. coli, yang sekarang dikenal sebagai transformasi bakteri, dan membuka jalan bagi kloning molekuler. Pengembangan teknik sekuensing DNA pada akhir tahun 1970-an, pertama oleh Maxam dan Gilbert, kemudian oleh Frederick Sanger, sangat penting bagi penelitian genetika molekuler dan memungkinkan ilmuwan untuk mulai melakukan skrining genetik untuk menghubungkan sekuens genotipe dengan fenotipe. Reaksi berantai polimerase (PCR) menggunakan polimerase Taq, yang ditemukan oleh Mullis pada tahun 1985, memungkinkan ilmuwan untuk membuat jutaan salinan sekuens DNA spesifik yang dapat digunakan untuk
Sumber: