kerja dna repair
TRANSCRIPT
DNA merupakan bahan genetik yang harus disampaikan kepada generasi
berikutnya. Terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula 5-karbon
(deoksiribosa) dan basa nitrogen. DNA akan mengalami proses perbanyakan
sebagai salah satu tahapan sangat penting dalam proses pertumbuhan sel. DNA
sebagai materi genetic yang selalu mengalami berbagai reaksi kimia dan selalu
melakukan copy DNA. Perubahan struktur DNA ini disebut mutasi DNA yang
dapat terjadi pada saat proses replikasi DNA. Ada beberapa tipe mutasi gen:
Missense mutation
Adalah mutasi yang menyebabkan perubahan kodonspesifik suatu asam
amino ke asam amino yang lain
Nonsense mutation
Adalah mutasi yang menyebabkan perubahan kodon spesifik suatu asam
amino ke kodon terminasi
Insertion
Insersi mengakibatkan suatu perubahan jumlah basaDNA pada gen dengan
menambahkan sebagiandari DNA (pada nukleotidanya). Hasilnya, protein
yang dibuat oleh gen tersebut tidak dapat berfungsi semestinya.
Deletion
Delesi mengakibatkan perubahan jumlahbasa DNA pada gen
denganmenghilangkan sebagian dari DNA. DNA yang hilang akan
mengubah fungsidari protein tersebut.
Duplication
Duplikasi terdiri dari sebagian DNA yangterkopi satu atau lebih dari satu
kali. DNA yang terkopi akan mengubah fungsi dariprotein tersebut.
Frameshift mutation
Mutasi frameshift menggeser pengelompokan daribasa dan mengubah
pengkodean untuk asamamino. Protein yg dihasilkan biasanya tidak
berfungsi.
Repeat expansion
Repeat expansion atau penguraianberulang adalah mutasi
yangmeningkatkan banyaknya rantai pendek DNA berkali-kali,
mengakibatkan proteinyang dihasilkan tidak dapat berfungsidengan benar.
Untuk menstabilkan hal tersebut maka DNA memiliki kemampuan untuk
memperbaiki (repair) kesalahan yang terjadi pada dirinya sendiri. Jika mutasi
DNA yang terjadi cukup banyak dan DNA tidak sempat untuk memperbaiki
(repair) dirinya sendiri maka akan terjadi kelainan ekspresi genetic bahkan
menyebabkan terjadinya penyakit genetik. Konsumsi makanan yang bergizi serta
istirahat yang cukup memungkinkan tubuh untuk dapat melakukan repair DNA.
DNA repair merupakan suatu mekanisme perbaikan DNA yang
mengalami kerusakan / kesalahan yang diakibatkan oleh proses metabolisme yang
tidak normal, radiasi dengan sinar UV, radiasi ion, radiasi dengan bahan kimia,
atau karena adanya kesalahan dalam replikasi DNA. Mekanisme perbaikan yang
terdapat ditingkat selular secara garis besar disesuaikan dengan jenis kerusakan
yang tentu saja terkait erat dengan jenis factor penyebabnya. Sel-sel menggunakan
mekanisme-mekanisme perbaikan DNA untuk memperbaiki kesalahan-kesalahan
pada sekuens basa molekul DNA. Kesalahan dapat terjadi saat aktivitas selular
normal, ataupun dinduksi. DNA merupakan sasaran untuk berbagai kerusakan:
baik eksternal agent maupun secara spontan.
Apabila ada kesalahan / kerusakan DNA, sel mempunyai dua pilihan :
Kesalahan tersebut diperbaiki dengan cara mengaktifkan DNA repair. Namun
apabila kesalahan yang ada sudah tidak mampu lagi ditanggulangi, sel
memutuskan untuk beralih ke pilihan kedua.
Apabila DNA tidak mampu diperbaiki lagi, akibat dari adanya kesalahan
yang fatal maka akan dimatikan daripada hidup membawa pengaruh yang buruk
bagi lingkungan sekelilingnya. Kemudian sel dengan DNA yang normal akan
meneruskan perjalanan untuk melengkapi siklus yang tersisa yaitu S (sintesis) G2
(Gap 2) dan M (Mitosis).
Proses perbaikan DNA itu harus melibatkan berbagai macam komponen,
yang sangat berperan penting dalam mekanisme perbaikan DNA tersebut.
Komponen-komponen yang terlibat dalam mekanisme perbaikan DNA dapat
dijelaskan secara rinci pada penjelasan berikut ini.
Komponen yang Terlibat dalam Proses DNA Repair
Repair
systemEnzim/protein
Repair
sistemEnzim/protein
Base excision
DNA glycosylase
mismatch
Dam metilase
AP Endonuklease MutS,MutL,MutH
DNA Polymerase I Exonuclease
DNA ligase DNA Helicase II
Nucleotid
exicion
UVrA,UVrB,UVrC SSB Protein
DNA polymerase I DNA plomerase III
DNA Ligase DNA Ligase
Mekanisme DNA repair
Pada dasarnya perbaikan DNA dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu :
Demage reversal
Penggantian secara langsung, photoreactivation merupakan cara perbaikan
DNA dengan melibatkan pembuangan atau pembalikan DNA yang rusak
oleh sebuah enzim tunggal yang tergantung oleh cahaya. Pada bakteri E.
Coli enzim itu dikodekan oleh gen phr. Adanya kerusakan pada suatu
segmen pirimidin (timin dan sitosin) yang telah berpasangan (dimer) pada
suatu struktur DNA, akan mengaktifkan suatu proses perbaikan dimana
suatu kompleks protein enzim fotoreaktif akan memutuskan ikatan
hydrogen tetapi tanpa memutuskan ikatan fosfodiester antar nukleotida.
Perubahan urutan akan diperbaiki dengan pergantian sesame nukleotida
dengan basa pirimidin, dan akan diikuti proses penangkupan kembali celah
yang semula tercipta.
Demage tolerance
Mentoleransi kesalahan. Hal ini dilakukan bila kesalahan tidak dapat
diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa ditoleransi dan yang terpotong
adalah kedua strand. Mekanisme ini adalah sebentuk replikasi rawan
kesalahan (error-phone) yang memprbaiki kerusakan-kerusakan pada
DNA tanpa mengembalikan sekuens basa awal. Tipe perbaikan ini bisa
dipicu oleh kerusakan DNA dalam tingkat tinggi. Pada bakteri E. Coli,
system tersebut diatur oleh gen-gen recA dan umu yang dihipotesiskan
mengubah fidelitas (ketepatan) polymerase DNA setempat. Dalam rose
situ, polymerase melakukan replikasi melewati kerusakan DNA, sehingga
memungkinkan sel untuk bertahan hidup atau sintas. Jika sel tersebut
berhasil sintas melalui seluruh kerusakan DNA, besar kemungkinan sel itu
mengandung satu atau lebih mutasi.
Demage removal
Proses ini lebih kompleks karena melibatkan replacing atau penggantian
dengan dipotong-potong. Pada excision repair diawali dengan proses
pengidentifikasian ketidaksesuaian sekuen / urutan DNA dalam suatu
proses pengawasan yang dilakukan oleh endonuklease perbaikan DNA.
Kompleks enzim tersebut akan menginisiasi proses pemisahan DNA heliks
utas ganda menjadi suatu segmen utas tunggal. Proses ini akan diakhiri
dengan pertautan kembali antara dua utas tunggal tersebut untuk kembali
menjadi bagian dari heliks utas ganda, dengan perantaraan enzim DNA
ligase.
Ada 3 tipe demage removal yaitu :
(a) Base excision repair, hanya 1 basa yang rusak dan digantikan dengan
yang lain. Basa-basa DNA dapat dirusak melalui deaminasi. Tempat
kerusakan basa tersebut dinamakan dengan”Abasic site” atau “AP
site”. Pada E.coli enzim DNA glycosilase dapat mengenal AP site dan
membuang basanya. Kemudian AP endonuklease membuang AP site
dan Nukleotida sekitarnya. Kekosongan akan diisi dengan bantuan
DNA Polymerase I dan DNA Ligase. DNA polymerase I berperan
didalam mensintesis atau menambahkan pasangan basa yang sesuai
dengan pasangannya.sedangkan DNA Ligase berperan dalam
menyambungkan pasangan basa yang telah disintesis oleh DNA
polymerase I.
(b)
Nucleotide
excision repair,
adalah
memotong pada bagian / salah satu segmen DNA, dari DNA yang
mengalami kerusakan. Kerusakan nukleotida yang disebabkan oleh
sinar UV, sehingga terjadi kesalahan pirimidin dimer (kesalahan dua
basa tetangga). Pada E. Coli terdapat protein yang terlibat dalam
proses pembuangan atau pemotongan DNA yang mengalami
kerusakan, protein tersebut adalah UVrA, UVrB, UVrC, setelah
protein tersebut mengenali kesalahan, maka nukleotida yang rusak
tersebut dihilangkan (dipotong) sehingga terjadi kekosongan pada
segmen untaian nukleotida tersebut. Selanjutnya untuk mengisi
kekosongan tersebut maka RNA polymerase I mensintesis nukleotida
yang baru untuk dipasangkan pada segmen DNA yang mengalami
kekosongan tadi, tentu saja dengan bekerja sama dengan DNA ligase
dalam proses penyambungan segmen DNA tersebut.
(c)
Mismatch
repair. Pada
tahap ini
yaitu
memperbaiki kesalahan-kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin.
Selama replikasi DNA, DNA polymerase sendirilah yang melakukan
perbaikan salah pasang. Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida
terhadap cetakannya begitu nukleotida ditambahkan pada untaian.
Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangannya tidak benar,
polymerase memindahkan nukleotida tersebut kemudian melanjutkan
kembali sintesis, (tindakan ini mirip dengan mengoreksi kesalahan
pada pengolah kata dengan menggunakan tombol “delete” dan
kemudian menuliskan kata yang benar). Protein-protein lain selain
DNA polymerase juga melakukan perbaikan salah pasang. Para
peneliti mempertegas pentingnya protein-protein tersebut ketika
mereka menemukan bahwa suatu cacat herediter pada salah satu dari
protein-protein ini terkait dengan salah satu bentuk dari kanker usus
besar. Rupanya cacat ini mengakibatkan kesalahan penyebab kanker
yang berakumulasi di dalam DNA. Pada intinya mekanisme perbaikan
mismatch ini mendeteksi terlebih dahulu pasangan basa yang tidak
“cocok (matched)” atau tidak berpasangan dengan benar. Kesalahan
berpasangan basa atau mismatch dapat terjadi saat replikasi ataupun
rekombinasi DNA, dimana untuk memperbaiki basa yang tidak
berpasangan, terlebih dahulu harus diketahui pasangan basa mana yang
mengalami kesalahan basa pada untai DNA. Caranya segmen DNA
yang membawa basa yang salah dibuang, sehingga terdapat celah (gap)
di dalam untai DNA. Selanjutnya dengan bantuan enzim polymerase
celah ini akan diisi oleh segmen baru yang membawa basa yang telah
diperbaiki, yang kemudian dilekatkan dengan bantuan enzim ligase.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, Neil A., et al. 2002. Biologi. Erlangga. Jakarta.
Murray, R.K., [et.al]. 2003. Biokimia Harper Edisi 25. Jakarta : EGC.
Yuwono, T., 2008. Biologi Molekuler. Erlangga: Jakarta
Robert K. M. Daryl K.G. Victor W., 2009.Biokimia Harper.Edisi 27.cetakan I.
Penerbit Buku Kedokteran EGC
Francoise C., Gregory R., Qing W., Nathalie D., Fre´de´ric C., Jean-Marc L.,Jean-
Christophe S., Alain P., Sylviane O., Thierry F.2000. Detection of Exon
Deletions and Duplications of the Mismatch Repair Genes in Hereditary
Nonpolyposis Colorectal Cancer Families Using Multiplex Polymerase
Chain Reaction of Short Fluorescent Fragments.
O'Brien, PJ. (2006). "Catalytic promiscuity and the divergent evolution of DNA
repair enzymes". Chem Rev 106 (2): 720–52.