Faktor yang Mempengaruhi Kelainan Gen dan Teknik Analisis DNA

Edy Sujono

10.2012.342

Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana

edy_tjhai@hotmail.com

Pendahuluan

Di era globalisasi sekarang ini, perkembangan teknologi khususnya teknologi dibidang kesehatan

sangat pesat. Hal ni dapat dilihat dari makin lengkapnya fasilitas yang disediakan oleh pihak rumah sakit

dalam menunjang diagnosis. Dengan perkembangan teknologi yang pesat, maka keabnormalan sel

dapat diketahui,

Sel merupakan bagian terkecil dalam makhluk hidup dan mengandung gen. Ketika

membicarakan gen, maka ada hal yang tidak bisa dilepaskan dari gen, yaitu Deoxyribo Nucleid Acid

(DNA) dan Ribo Nucleid Acid (RNA). DNA merupakan pembawa sifat. Sedangkan RNA berperan dalam

sintesa protein.

Gen

Gen adalah unit terkecil yang membawa sifat keturunan (DNA) yang berfungsi untuk

menghasilkan dan memengaruhi suatu sifat hereditas (turunan) tertentu.1 Sepotong DNA hanya bisa

disebut gen apabila DNA tersebut bisa mengkode.

Sifat-sifat gen

1. Sebagai zarah tersendiri yang terdapat dalam kromosom

2. Mengandung informasi genetika

1

3. Dapat menduplikasi diri dalam mitosis, yang berarti dapat membentuk gen yang serupa

sehingga dapat menurunkan informasi genetika kepada den sel berikutnya

4. Mengandung satuan informasi genetika dan mengatur sifat-sifat menurun tertentu

Fungsi gen

1. Mengatur perkembangan dalam satu deretan pada kromosom

2. Menyampaikan informasi genetika kepada generasi berikutnya

Disusun teratur dalam satu deretan pada kromosom

Satu gen mempunyai alal berbeda tapi pada locus yang sama

Jumlah kromosom pada tiap-tiap individu berbeda-beda.2

Struktur Gen

Sruktur gen terbagi atas dua, yaitu struktur DNA dan struktur RNA.

1. Struktur DNA

Terdapat pada nukleus, kloroplas dan mitokondria

Membentuk rantai ganda yang sangat panjang (double helix)

Berfungsi untuk pengendalian faktor heriditas, sintesa protein

Mengandung pirimidin (sitisin, timin) dan purin (adenine, guanin)

Komponen gulanya adalah deoksiribosa

2. Struktur RNA

Terdapat pada nukleus, mitokondria, kloroplas, sitoplasma dan ribosom

Membentuk rantai tunggal dan tidak panjang

Berfungsi untuk sintesa protein

Kadarnya berubah-ubah menurut kecepatan sintesa protein

2

Mengandung pirimidin (sitosin, urasil), dan purin (adenin, guanin).3

Komponen gulanya adalah ribose (pentosa)

DNA Rekombinan

DNA rekombinan merupakan istilah yang meliputi sejumlah cara kerja yang mengarah pada

pemindahan informasi genetika (DNA) dari satu organisme ke organisme lainnya. Tujuan dari DNA

rekombinan adalah supaya dapat memahami metode isolasi DNA, ekspresi gena rekombinan pada sel

eukariotik dan prokariotik, hibridisasi, sekuensing, amplifikasi fragmen DNA (PCR) dan mutasi terarah.4

Teknik dalam DNA rekombinan.

Ada 2 teknik yang dapat digunakan, yaitu:

1. Strategi untuk memperoleh salinan Gen atau Fragmen Sel.

Langkah pertama yang dapat dilakukan adalah isolasi gen. langkah kedua adalah Memutus segmen

rantai DNA dari genom beberapa sel dengan enzim restriksi sehingga dapat memperoleh fragmen DNA.

Enzim restriksi adalah suatu endonuklease yang mengenali urutan pendek DNA dan memutuskan kedua

untai DNA di dalam urutan tersebut. Sifat utama dari enzim restriksi adalah spesifisitasnya. Enzim ini

selalu memutus urutan DNA yang sama dan hanya memutus diurutan tertentu. Potongan yang dibuat

oleh enzim restriksi mungkin tumpul/blunt maupun lengket/sticky. Fragmen restriksi DNA dapat

membentuk pasangan basa satu sama lain apabila fragmen tersebut memiliki ujung lengket yang

bersifat komplementer. Setelah fragmen-fragmen tersebut membentuk pasangan basa, ujung-ujungnya

digabung secara kovalen oleh kerja DNA ligase. Oleh karena itu, penggunaan enzim restriksi bersama

dengan DNA ligase menghasilkan DNA rekombinan atau kimerik, yaitu molekul DNA yang

direkombinasikan in vitro.

Setelah direstriksi, maka fragment DNA akan dipisahkan dengan menggunakan gel elektroforesis.

Gel elektroforesis adalah suatu teknik yang menggunakan medan listrik untuk memisahkan molekul

berdasarkan ukuran. Karena mengandung gugus fosfat yang bermuatan negative, maka didalam medan

listrik, DNA akan bergerak ke elektroda positif. Molekul yang lebih pendek akan bermigrasi lebih cepat

melalui pori-pori gel daripada molekul yang lebih panjang. Gel agarosa digunakan untuk memisahkan

fragmen DNA yang memiliki perbedaan ukuran yang besar.

3

Untuk mendeteksi urutan spesifik, DNA biasanya akan dipindahkan ke kertas nitroselulosa. Dalam

hal ini, apabila bakteri yang ditumbuhkan pada satu lempeng agar, sel-sel dari suatu koloni akan melekat

ke kertas nitroselulosa yang ditekan ke agar dan tiruan koloni bakteri yang persis akan dipindahkan ke

kertas nitroselulosa tersebut. Setelah koloni bakteri tersebut berpindah kertas akan diberi larutan basa.

Dalam hal dimana DNA dipisahkan pada gel agarosa, gel juga diberi suatu larutan basa . larutan basa

terseebut akan menyebabkan denaturasi DNA, yaitu pemisahan kedua untai dari masing-masing heliks

ganda. DNA rantai tunggal dapat di hibridisasikan dengan suatu probe, sehingga dapat dilakukan

identifikasi terhadap bagian-bagian dari kertas nitroselulosa yang mengandung DNA yang membentuk

pasangan basa dengan probe.

E.M. Southem menciptakan suatu teknik yang menggunakan namanya, untuk mengidentifikasi

urutan DNA pada gel. Terbentuknya Southern blot apabila DNA pada blot nitroselulosa gel

elektroforesisnya dihibridisasi dengan probe DNA. Para ahli biologi molekuler memutuskan

menggunakan kompas sewaktu memberi nama dua teknik tambahan. Dihasilkan Nothern blot apabila

mRNA pada blot nitroselulosa dihibridisasi dengan probe DNA. Suatu teknik yang sedikit berbeda tetapi

masih berkaitan, dikenal dengan nama Western blot, meliputi proses pemisahan protein oleh gel

elektroforesis dan probing dengan antibody berlabel terhadap protein spesifik.

2. Teknik untuk amplifikasi DNA

Teknik ini digunakan hanya jika sample jaringannya sedikit, padahal diperlukan DNA yang cukup agar

dapat menunjang pemeriksaan klinis.

Teknik Pengklonaan DNA

Teknik pertama yang diciptakan untuk memperbanyak jumlah DNA dikenal sebagai

pengklonaan (cloning). Suatu fragmen DNA dari suatu organisme ( DNA “asing’) disisipkan

kedalam vektor (atau pembawa) yang terdiri dari DNA dan chimera (vektor yang

mengandung DNA rekombinan) digunakan untuk membentuk sel pejamu. Sewaktu sel

pejamu membelah, selain melakukan replikasi terhadap DNAnya sendiri, sel-sel tersebut

juga mereplikasi DNA vektor, yang mencakup DNA asing, kemudian dapat diisolasi DNA

asing dalam jumlah yang besar.

Sel pejamu yang mengandung DNA rekombinan sering disebut sel yang mengalami

transformasi (transformed cells) apabila sel tersebut adalah bakteri atau sel yang transfeksi

4

(transfected cells) apabila sel tersebut adalah eukariotik. Sel pejamu yang mengandung

DNA asing diinkubasikan di bawah kondisi yang mendorong sel-sel tersebut membelah

dengan cepat. DNA asing kemudian diisolasi dari sel tersebut. Apabila sel pejamu

ditumbuhkan dibawah kondisi yang memungkinkan ekspresi DNA asing, protein yang

dihasilkan dari DNA ini dapat diisolasikan.

Reaksi Berantai Polimerase (PCR)

Reaksi berantai polymerase adalah suatu metode in vitro yang dapat digunakan untuk

pembuatan cepat DNA dalam jumlah sangat besar. Metode ini cocok untuk memperbanyak

DNA untuk prosedur pemeriksaan klinis atau forensic, karena hanya diperlukan sample DNA

yang sangat sedikit sebagai bahan awal. Sample DNA nya dapat berupa sehelai rambut,

setetes darah atau semen.

Mula-mula sample DNA harus diisolasi . ditambahkan primer, keempat

deoksiribonukleotida trifosfat, dan DNA polymerase tahan-panas dalam jumlah besar

kedalam larutan dimana DNA dipanaskan untuk memisahkan untai-untai. Primer adalah dua

oligonukleotida sintetik. Sewaktu larutan mendingin, oligonukleotida membentuk pasangan

basa dengan DNA dan berfungsi sebagai primer untuk sintesa untai DNA yang dikatalisis

oleh DNApolimerase tahan-panas. Proses pemanasan, pendinginan dan sintesis DNA baru

diulang berkali-kali sampai diperoleh salinan DNA dalam jumlah besar. 5

Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah teknik mengubah susunan gen dengan menambahkan/mengurangi

gen tertentu dari makhluk hidup sehingga memiliki sifat yang diinginkan.1

Salah satu tekhnik rekayasa genetika adalah penggabungan (gene splincing). Tekhnik ini terdiri

atas pemotongan sebuah gen spesifik dari suatu sel dan memasukkannya ke sel lain atau ke virus yang

telah dilemahkan (non virulen). Sel atau virus tersebut kemudian diberikan kepada individu yang

mengidap penyakit akibat tidak adanya gen yang bersangkutan. Teknik ini telah dilakukan pada uji klinis

yang melibatkan gen untuk fibrosis kistik. Tujuan dari penggabungan sel adalah bahwa gen yang telah

5

direkayasa secara genetis akan masuk ke DNA pejamu, sehingga pejamu mampu menghasilkan protein

atau enzim yang hilang yang dikode oleh gen tersebut.6

Mutasi

Mutasi adalah kesalahan dalam sekuens DNA. Mutasi dapat terjadi secara spontan, atau setelah

suatu sel terpajan radiasi, bahan kimia tertentu, atau berbagai virus. Mutasi dapat menyebabkan sel

normal menjadi sel kanker.5

Macam-Macam mutasi

1. Mutasi kromosom

Merupakan perubahan irreversible yng dapat menjadi lebih lengkap, kurang lebih atau

salah satu hilang sama sekali, sehingga sesudah mitosis dan meiosis terbentuk gamet-gamet

baru, karena perubahan susunan dan jumlah kromosom, maka terjadi pula perubahan sifat yang

dikendalikan kromosom itu

2. Mutasi gen

Perubahan tanpa menunjukkan perubahan susunan maupun jumlah kromosom, jadi

yang berubah adalah gennya. Sifat individu tergantung gen, maka bila gen berubah individu baru

itu juga berubah

Sebab-Sebab mutasi

1. Mutasi alamiah (spontan)

Kejadian mutasi alamiah sangat jarang, merugikan, sangat lambat, pasti, resesif, secara

kebetulan dan membentuk individu baru yang menurun

Penyebabnya adalah karena sinar-sinar kosmik dan sinar-sinar radioaktif

Terkadang, mutasi tidak selalu membentuk individubaru, tetapi bila mutan ini dapat

hidup terus dan terus menerus menurun kepada individu turunannya secara lama sekali,

maka akan terjadi evolusi

2. Mutasi buatan

Penyebab mutasi buatan adalah:

Sinar X, sinar gamma, ultra violet, pancara netron dan partikel betta.

6

Zat-zat kimia, gas metan, asam nitrat, kolchisin, digitonin, thalidomide, suhu

tinggi

Radiasi buatan

Mekanis, meskipun jarang terjadi

3. Mutasi karena radiasi

Penggunaan sinar X dalam diagnose, terapi penyakit, penelitian, perdagangan, industry

dan lain-lain

Penggunaan benda-benda radioaktif atau radioisotop untuk keperluan diatas

Penggunaan bahan-bahan kimia yang masuk tubuh melalui makanan, minuman, obat-

obatan

Debu radioaktif karena percobaan-percobaan peledakan

Reaktor-reaktor atom, kendaraan bertenaga atom, pembuangan sisa-sisa radioaktif.2

Kesimpulan

Ada kemungkinan bahwa sel-sel janin yang ada di Rahim telah bermutasi. Namun, untuk

memastikan bahwa sel-sel janin tersebut berkembang secara normal atau tidak, maka perlu dilakukan

analisis mendalam terhadap gen yang ada didalam sel janin.

Daftar Pustaka

1. Untoro J& Tim Guru Indonesia. Buku pintar pelajaran. Ringkasan materi dan kumpulan rumus

lengkap. Cetakan keempat. Jakarta: Wahyu Media; 2011

2. Goenawan J. Teori biologi seri II untuk sma. Jakarta; 1987.

3. Santoso B. Biologi. Pelajaran biologi untuk sma/ma kelas xii. Cetakan pertama. Jakarta: Interplus;

2007

4. Sudjadi. Bioteknologi kesehatan. Yogyakarta: Kanisius; 2008.

7

5. Marks DB, Marks AD, Smith CM. Biokimia kedokteran dasar. Sebuah pendekatan klinis. Cetakan

pertama. Jakarta: EGC; 2000

6. Corwin EJ. Buku saku patofisiologi. Edisi ke tiga. Jakarta: EGC; 2008.

8