kerja dna repair

15
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

Upload: raine-desi-kumamba

Post on 24-Jul-2015

163 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Kerja Dna Repair

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

Page 2: Kerja Dna Repair

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.

Page 3: Kerja Dna Repair

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.

Page 4: Kerja Dna Repair

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

Page 5: Kerja Dna Repair

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.

Page 6: Kerja Dna Repair

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

Page 7: Kerja Dna Repair

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

Page 8: Kerja Dna Repair

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

Page 9: Kerja Dna Repair

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

Page 10: Kerja Dna Repair

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.

                                

Page 11: Kerja Dna Repair

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.

Page 12: Kerja Dna Repair

O'Brien, PJ. (2006). "Catalytic promiscuity and the divergent evolution of DNA

repair enzymes". Chem Rev 106 (2): 720–52.