mutasi dan repair

Agustina Setiawati, M.Sc., Apt

MUTASI DAN REPAIR

Mutasi, mutan & mutagenMutasi• Perubahan basa dalam sekuen DNA (Pd umumnya di dalam suatu gene). • Perubahan ini termasuk : substitusi basa, adisi, penyusunan ulang dan delesiMutan• Organisme yang mengalami mutasi. • Mutatisi tersebut tentunya terjadi dalam gena yang menyebabkan terjadinya perbedaan yang nyata dengan bentuk normal (Wild-Type).

Mutagen• pengaruh fisika atau senyawa kimia yang menyebabkan

mutasi.

MutagensA spontaneous mutation occurs once in 108 cells.

The mutation rate can be increased by exposing cells to mutagens, which are either chemicals or physical agents such as UV-irradiation.

Both chemicals and physical agents act by causing genetic damage that results in base changes in DNA

Mutagenesis - Proses terjadinya suatu mutasi- Bisa terjadi secara:

(a) Spontan (natural process) terjadi <1 in 108

E. coli .(b)Diinduksi (mis. dengan mutagen(EMS atau sinar

UV).Mutasi dapat terjadi dalam satu atau dua hal:

1, Mismatch – terjadi karena kesalahan pada DNA replikasi.

2, perubahan struktur – diinduksi oleh mutagen (sinar and senyawa kimia).

Mismatches saat DNA replikasi

5’-ATTGG-3’3’-TAACC-5’

5’-ATGGG-3’3’-TAACC-5’

5’-ATGGG-3’3’-TACCC-5’

5’-ATTGG-3’3’-TAACC-5’

Normal

Mutan

Replikasi

Perubahan struktur Mutasi DNA

5’-ATXGG-3’3’-TAGCC-5’

5’-ATXGG-3’3’-TAGCC-5’

Normal

5’-ATXGG-3’3’-TAACC-5’

5’-ATTGG-3’3’-TAACC-5’

5’-ATCGG-3’3’-TAGCC-5’

Kerusakan nukleotida

Mutan

Mutan

Tipe mutasiA. Point mutation a. Substitusi satu basa dengan nukleotida yang lain

2 tipe:Transisi – perubahan purine ke purine (A to G, G to A)

atau pirimidin ke pirimidin (C to T, T to C)

Transversi – perubahan purine ke pirimidin atau sebaliknya, e.g. A to C or T, C to A or G

b. Insersi atau delesi Penambahan atau pengurangan satu base-pairs.

POINT MUTATION1. Silent mutation

Perubahan basa tidak meyebabkan perubahan pada kodon

5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met glyala leu leu thr stop

5’ ATG GGA GCT CTA TTG ACC TAA 3’ met glyala leu leu thr stop

Silent mutation( & transition)

2. Missense mutation Perubahan basa Perubahan kodon

5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met glyala leu leu thr stop

5’ ATG GGA GCT CTA TTT ACC TAA 3’ met glyala leu phe thr stop

Mutasi pada aras gena

Missense mutation( & transversion)

3. Nonsense mutation Perubahan basa menjadi stop kodon

5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met glyala leu leu thr stop

5’ ATG GGA GCT CTA TGA ACC TAA 3’ met glyala leu stop

Mutasi pada aras gena

Nonsense mutation( & transversion)

4. Frameshift mutation Hilangnya satu basa perubahan pada pembacaan

5’ ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA 3’ met glyala leu leu thr stop

5’ ATG GGG AGC TCT ATT AAC CTA A 3’ met glyser ser ile asn leu

Mutasi pada aras gena

Frameshift mutation

KODON DAN ASAM AMINO YG DISANDI

Base-pair and Frameshift Mutations

THE NUS AWO URC ATE ATT HER AT

THE NUN SAW OUR CAT EAT THE RATMutation type

THE NSN SAW OUR CAT EAT THE RAT

THE SUN SAW OUR CAT EAT THE FAT

Nonsense

Missense

Frameshift

Tipe mutasiB. Inversi Pemotongan sebagian DNA dan kemudian disisipkan

pada tempat yg sama tetapi pada orientasi yg berbeda

5’-ATTGG-3’3’-TAACC-5’

5’-ATCAG-3’3’-TAGTC-5’

ReversionThis is the reverse process of mutation and involves a mutant regaining a wild-type phenotype, either through:

1. A back mutation (direct reverse of the mutation)2. A reverse or suppressor mutation (not a direct reverse, but a mutation at a second site generally within the same gene which

suppresses the effect of the first mutation). The mutant is described as a revertant.

A practical example of reversion is the Ames test which is used to test for carcinogens.

What is reversion?

+-

WT, active

+

+

Mutate - to + Mutant, inactive

+-

WT, activeSame site revertant

+-

Mutate + to -

WT ?, activedifferent site revertant

C.M

utas

i pad

a K

rom

osom

Depurinasi spontanKehilangan 300 purin perhari pada pH 7,

37CPada sel mamalia 10.000 purin/hariKecepatan meningkat jika suhu naik atau

pH turunAdanya senyawa alkikasi (etil etena

sulfonat, nitrogen mustrat) menaikkan kecepatan depurinasi

DNA T RNA UUntuk menaikkan kebenaran pesan genetik

URACIL DNA GLYCOSYLASEENZIM MENGHIDROLISA IKATAN

GLIKOSIDIK ANTARA U DAN GULA

Glycosylase

5‘

5‘

Polymerase

5‘

Human Base Excision Repair Mechanism

Beda untai lama dan baru ?

MUTAGEN FISIKA

Fotoliase

N

N N

N

O

NH

HdRib

H

N

OdRibN

H

H

N

N N

N

N

dRib

H H

N

OdRib H

O

CH3

N

CH3

N

N N

N

O

N

dRib

H

H

N

OdRib H

O

CH3

N

Normal Base Pairing and Mispairing

Deoxythymidine : Deoxyadenosine Deoxycitidine : Deoxyguanosine

Deoxythymidine : Alkyl deoxyguanosine

O

O

O

O

O

CH3

N

N N

N

O

N

dRib

H

H

N

OdRibH

O

CH3

N

Deoxythymidine : Alkyl deoxyguanosine

ATaG C

TACG A

TGC

TACG

ATGC

TACG

ATGC

TACG

ATaG C

TATG

ATAC

TATG

ATaG C

TATG

Possible Consequences of DNA-Adducts

ATGC

TACG

Methylbromide

O

O

Metil Guanin metil Transferase

MUTAGEN KIMIAWIBASA ANALOG

◦5-Bromourasil dan 2-aminopurin bergabung pada DNA seperti asam nukleat lainnya

◦BU = analog timin, yang berpasangan dengan A tetapi juga dapat berpasangan dengan G

◦Terjadi mutasi dari A:T menjadi G:C

BROMURASIL DALAM BENTUK ENOL BU:G

AFLATOKSIN B1AFLATOKSIN B1 OLEH SITOKROM P450

DIUBAH MENJADI SENYAWA EPOKSID YG BEREAKSI DENGAN G

G:C MENJADI T:A

SENYAWA INI BEREAKSI DENGAN 7-N GUANOSINmenghasilkan radikal

G:C MENJADI T:A

endo-8,9-epoxide

H OO

O O

OH O

OCH 3

GST

H OO

O O

H O

OCH 3

HOSG

H OO

O O

O H O

OCH 3

OCH 3NH2

H

H OO

HO O

O O

HN

N

DNAdR

DNA

N

O

N+

exo-8,9-epoxide DNA-Adduct (N7-dGuo)H O

O

O O

OCH 3

H O

Aflatoxin B1

P450

P450

Aflatoxin B1 exo-8,9-Epoxide forms DNA-Adducts

ASAM NITRITMENGOKSIDASI ADENIN (A) MENJADI

HIPOSANTIN◦HIPOSANTIN INI AKAN BERPASANGAN DENGAN

C◦A:T MENJADI G:C

A:T G:C

Etil Metil Sulfoksida (EMS)

AKRIDIN ORANYE

PENYAKIT AKIBAT MUTASI Xerodermal pigmentosum

Huntington Disease Leukimia

Xeroderma Pigmentosum (XP)

Autosomal resesiveMutasi pada beberapa gene yang terlibat

dalam repair – pemotongan dimer pirimidin

Peka terhadap sinar UV –kanker kulit

CC 4.7

HUNTINGTON DISEASE

CAG : GLUTAMINNORMAL PENDERITA 36 -82 KOPI

HUNTINGTON DISEASECAG : GLUTAMINPENDERITA 36 -82 KOPI

Fagile X syndrome: berpengaruh pada sistem regulasinya

AAAAAAA

Gene A

Gene B

Fusion Gene

Primary transcript

Fusion mRNA

Chimaericprotein

Unique Properties Altered Pattern of gene expression

Differentiation Blocked

Continued self-renewal

65% of leukaemias are characterisedby particular somatically acquired chromosome translocations

Chromosome 1

Chromosome 2

Acts as an oncogene

Chronic myeloid leukaemia (CML) is characterised bythe t(9;22)(q34;q11) reciprocal translocation

(The protein product from this fusion gene only found in ~70% of patients)

Bcr-abl = constitutivelyactive tyrosine kinase

TERIMA KASIH