DENATURASI, RENATURASI, DAN PERBAIKAN DNA

Tri Sinta Yulia S. A 101.15.043Tyas Ajeng R. A 101.15.044Viskha Safitri A 101.15.046

DENATURASI DNADua buah pita polinukleotida yang

berbentuk double helix dalam molekul DNA dihubungkan oleh atom H yang sangat lunak. Jika suatu larutan yang mengandung DNA dipanaskan atau dibubuhi alkali yang kuat, maka ikatan hidrogen tersebut menjadi labil dan putus. Dua pita spiral dari molekul DNA itu membuka. Proses ini dinamakan denaturasi DNA.

Denaturasi DNA merupakan suatu proses yang bersifat dapat balik (reversible) dalam keadaan yang sesuai. Denaturasi merupakan akibat dari rusaknya interaksi yang menstabilkan struktur DNA yang berupa : ikatan hidrogen dan kumpulan basa

n Untaian benang DNA dapat dipisahkan (didenaturasi) oleh peningkatan suhu, oleh karenanya disebut pelelehan DNA. Penurunan suhu hingga di bawah T (perubahan pH, kekuatan ion, dll.) mengakibatkan annealing . Tm tergantung pH, kekuatan ion, panjang DNA, dan komposisi basa DNA.

Untaian Benang DNA yang terdenaturasi Sebagian

Untaian Benang DNA yang Terdenaturasi Lengkap

RENATURASIDua buah pita polinukleotida yang berbentuk

double helix dalam molekul DNA dihubungkan oleh atom H yang sangat lunak. Jika suatu larutan yang mengandung DNA dipanaskan atau dibubuhi alkali yang kuat, maka ikatan hidrogen itu menjadi labil dan putus. Dua pita spiral dari molekul DNA itu membuka. Jika larutan tersebut kemudan didinginkan kembali atau dinetralisir secara perlahan – lahan, maka terbentuklah pasangan – pasangan basa itu kembali. Peristiwa ini dinamakan renaturasi.

n Renaturasi dari untai DNA yang terpisah terjadi melalui 2 tahap. Renaturasi dari untai DNA yang mengalami denaturasi parsial terjadi melalui 1 tahap yang cepat.

Renaturasi merupakan proses yang terjadi secara lambat dan berlangsung dalam dua tahap :n Pertama, untai-tunggal DNA (sense) bertemu

dengan untai-tunggal yang lain (antisense) secara acak.

n Kedua, jika urutan nukleotida kedua untai-tunggal tersebut komplementer, maka akan terjadi ikatan hidrogen dan terbentuk struktur untai-ganda pada suatu bagian.

Syarat Renaturasi

n Konsentrasi NaCl dalam DNA harus cukup tinggi.

n Suhu renaturasi juga harus cukup tinggi.n Semakin tinggi konsentrasi DNA, maka

probabilitas tumbukan antar molekul untai tunggal DNA menjadi semakin besar.

PERBAIKAN DNAn Kerusakan DNA oleh pengaruh lingkungan, preparat

fisik dan kimiawi dapat diklasifikasikan ke dalam empat jenis kerusakan, yaitu :

Pengubahan basa tunggaln Depurinasin Deaminasi sitosin menjadi urasiln Deaminasi adenin menjadi

hipoxantinn Alkilasi basan Penyisipan atau penghapusan

nukleotidan Penyatuan analog-basa

Pengubahan dua-basan Dimer timin-timin yang diinduksi oleh

cahaya UVn Pertalian silang zat alkilasi bifungsionalPemutusan rantain Radiasi ionisasin Disintegrasi radioaktif unsur tulang

punggungPertalian silangn Antar basa dalam untai yang sama atau

berlawanann Antara DNA dengan molekul protein

(mis. histon)

DEPURINASIIkatan N-b-glikosil yang terjadi antara basa nitrogen dengan gula deoksiribosa dapat mengalami hidrolisis. Hal ini terjadi lebih cepat pada basa purin dibandingkan dengan basa primidin. 1/100.000 purin

Deaminasi adenin menjadi hipoxantin

• Basa nukleotida dapat mengalami kehilangan gugus amino eksosiklik secara spontan (deamination).

• Pada kondisi dalam sel, deaminasi sitosin dari DNA terjadi dengan frekuensi satu di antara 107 residu setiap 24 jam.

• Deaminasi A dan G terjadi pada frekuensi 1/10nya.

Alkilasi basaDimetilsulfat dapat memetilasi guanin sehingga menghasilkan O6-metilguanin.

Penyisipan atau penghapusan nukleotida

Dimer timin-timin yang diinduksi oleh cahaya UV

Mutasi CC menjadi TT terjadi jika dimer CC salah berpasangan dengan dua basa adenin. Hal ini yang ditemukan pada kasus kanker kulit.

Radiasi ionisasi

Kerusakan DNA akibat radiasi ultraviolet

Pertalian silangAntar basa dalam untai yang sama atau berlawanan

Dimer pirimidin dapat terjadi karena paparan sinar UV. Paling sering ditemukan pada T yang berdampingan dalam untai DNA yang sama. Membentuk siklobutana, atau dimer berikatan 6-4. Sinar X dan sinar γ (gamma) dapat menyebabkan pemecahan struktur cincin dan fragmentasi basa nitrogen.

Antara DNA dengan molekul protein (misalnya histon)

Kumpulan DNA dalam disekitar histon octamer

Kumpulan

histon

Tabel Mekanisme Perbaikan DNA

Perbaikan ketidak cocokan (mismatch) DNA

Perbaikan dengan eksisi basa

Perbaikan dengan eksisi nukleotida

Mekanisme eksisi-perbaikan

Enzim Memperbaiki DNA yang Rusak

Spesies yang berhasil hidup terus harus dapat mengembangkan mekanisme untuk memperbaiki kerusakan DNA yang terjadi akibat kekeliruan replikasi atau akibat pengaruh lingkungan.

Tanggung jawab utama atas kecermatan replikasi terletak pada pembentukan basa nukleotida yang spesifik. Pembentukan pasangan secara tepat tergantung pada keberadaan tautomer nukleotida purin dan pirimidin yang menguntungkan

Untuk menghindari kekeliruan maka dilakukan pemantauan ganda

Pemantauan ganda ini tidak memungkinkan terjadinya kekeliruan pembentukan pasangan yang disebabkan oleh keberadaan tautomer yang tidak disukai yang timbul lebih sering daripada sekali untuk setiap 108 -1010 pasangan basa.

Molekul yang bertanggung jawab atas mekanisme pemantauan dalam E.coli adalah aktivitas 3’ → 5’ eksonuklease pada kompleks DNA polimerase, kendati DNA polimerase mamalia tampaknya tidak memiliki fungsi “proofreading” nuklease semacam itu. Enzim lainnya memiliki fungsi perbaikan ini.