dna
DESCRIPTION
dsaTRANSCRIPT
DNA Repair
DNA sebagai materi genetik yang selalu mengalami berbagai reaksi kimia dan selalu
melakukan kopi DNA. Perubahan struktur DNA ini disebut mutasi DNA yang dapat
terjadi pada saat proses replikasi DNA. 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 :
1. 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.
2. 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
system
Enzim/protein Repair
sistem
Enzim/protein
Base
excision
DNA
glycosylase
mismat
ch
Dam metilase
AP
Endonuklease
MutS,MutL,Mu
tH
DNA
Polymerase I
Exonuclease
DNA ligase DNA Helicase
II
Nucleot
id
exicion
UVrA,UVrB,UV
rC
SSB Protein
DNA
polymerase I
DNA
plomerase III
DNA Ligase DNA Ligase
Mekanisme DNA repair
Pada dasarnya perbaikan DNA dapat dikelompokkan menjadi 3 yaitu :
1. 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.
2. 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.
3. Demage tolerance : Mentoleransi kesalahan.Hal ini dilakukan bila kesalahan tidak dapat
diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa ditoleransi dan yang terotong 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.
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.
Base Excision Repair
