Febby farihindarto

102011246

Fakultas Kedokteran, Universitas Kristen Krida Wacana, Jakarta

Jln. Arjuna Utara No. 6 Jakarta 11510. Telephone : (021) 5694-2061, fax : (021) 563-1731

febbyfarihindarto@yahoo.co.id

I. Pendahuluan

Diabetes Mellitus merupakan suatu penyakit di mana tingginya kadar gula dalam darah

karena tidak dihasilkannya hormon insulin oleh sel beta pankreas secara normal yang

berfungsi untuk mengubah gula dalam darah menjadi glikogen, atau kesalahan pada reseptor

insulin yang menyebabkan hormon insulin tidak dapat ditangkap oleh reseptor protein.1

Kesalahan reseptor dapat terjadi karena adanya kesalahan susunan basa nitrogen yang terjadi

dalam proses pembuatan suatu asam amino. Proses pembentukan asam amino berawal dari

rantai DNA yang mengalami proses replikasi dimana rantai DNA akan terbuka dan menjadi

template yang berguna dalam mensintesis rantai DNA yang baru. Setelah proses replikasi,

akan dilanjutkan dengan proses transkripsi serta translasi di mana akan terbentuknya RNA

dan basa nitrogen pada RNA akan diterjemahkan menjadi asam amino yang nantinya akan

berfungsi sebagai reseptor untuk menangkap sinyal/informasi seperti hormon. Kesalahan

dalam ketiga proses tersebut dapat terjadi karena berbagai faktor seperti sinar UV, radiasi

yang bersifat mengionisasi, senyawa kimia reaktif, perubahan pH serta suhu, dan mutasi.2

Asam amino yang dihasilkan dari proses replikasi, transkripsi, dan translasi memang

berbeda-beda fungsinya, tetapi pada dasarnya semua asam amino itu memiliki struktur dasar

yang sama yaitu gugus amino, gugus karboksil, serta gugus R.3 Karena adanya gugus R-lah

yang menyebabkan asam amino menjadi bervariasi dan memiliki fungsi masing-masing.

Pada kasus yang terjadi saat ini, pasien memiliki sel beta pankreas yang normal tetapi

menderita penyakit Diabetes Mellitus. Oleh karena itu, akan dibuktikan apakah penyakit DM

yang terjadi disebabkan karena tidak berfungsinya reseptor insulin karena terjadi kelainan

pada susunan asam amino.

2.1 Skenario

Seorang wanita gendut dinyatakan menderita diabetes melitus(DM). Menurut hasil

pemeriksaan ternyata sel pancreas wanita tersebut normal sehingga insulin tetap

dibentuk,namun reseptor insulin yang terdapat pada sel target tidak berfungsi sehingga

insulin tidak dapat berkerja pada sel target tersebut.

2.2 identifikasi istilah yang tidak diketahui

1. DM

2. sel b pancreas : Hormon yang dihasilkan sel Langerhans yang menghasilkan hormon

insulin untuk mengubah glukosa menjadi glikogen.4

3. Insulin

4. sel target

2.3 Rumus maasalah

seorang wanita genduk menderita DM,reseptor sel target tidak berfungsi namun

selpancreasnya normal

2.4 Pembahasan

Reseptor Sel Target (protein)

Setiap informasi/sinyal yang terjadi dalam proses metabolisme tubuh akan ditangkap

oleh protein sebagai reseptor yang akan mengenali dan merespon secara khusus. Contoh yang

mudah dalam penerimaan sinyal adalah pensinyalan endokrin yang terjadi pada organ

pankreas, khusunya untuk hormon insulin. Reseptor insulin adalah suatu tetramer yang terdiri

dari dua subunit α yang berada seluruhnya di luar sel yang bertugas untuk mengikat insulin

lewat daerah yang kaya akan sistein, dan dua subunit β yang merupakan protein

transmembran sebagai efektor dalam proses transduksi sinyal yang dalam konfigurasi α2β2

yang dihubungkan dengan ikatan disulfida.5 Setelah hormon insulin ditangkap oleh reseptor,

maka hormon insulin akan bekerja menguraikan glukosa dalam darah menjadi glikogen.

Sintesis/replikasi, transkripsi, translasi DNA.

DNA merupakan molekul yang amat panjang yang terdiri dari deoksiribonukleotida

yang membawa informasi genetik yang terletak di dalam sel. Molekul DNA berbentuk

untaian ganda (double helix). Satu unit DNA terdiri dari basa purin (adenin,

guanin)/pirimidin (sitosin,timin), gula pentosa serta gugus fosfat, yang nantinya akan

membentuk kesatuan yang dikenal dengan nukleotida dan tiap nukleotida akan dihubungkan

dengan ikatan fosfodiester (Gambar 1.1).

Gambar 1.1 Ikatan fosfodiester menghubungkan tiap nukleotida DNA (sumber:

http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/molecular%20biology/dsDNA.jpg)

DNA berfungsi untuk menyimpan informasi genetik untuk mencirikan struktur semua protein

dan RNA tiap-tiap spesies organisme,6 sebagai sumber informasi untuk sintesis semua

molekul protein dalam sel/organisme di mana molekul DNA akan berperan sebagai template

untuk proses transkripsi informasi ke RNA, menentukan aktivitas organisme sepanjang siklus

hidupnya, serta untuk menentukan kekhususan organisme tertentu.

RNA merupakan hasil transkripsi dari template DNA. RNA terdiri dari benang panjang

ribonukleotida yang mengandung basa purin (adenin, guanin)/pirimidin (sitosin, urasil),

ribosa serta gugus fosfat. Sama seperti molekul DNA, tiap nukleotida pada RNA

dihubungkan dengan ikatan fosfodiester, akan tetapi ikatan yang berbeda dengan DNA, yaitu

ikatan fosfodiester 3’-5’. RNA berbentuk rantai tunggal (mRNA), dan beberapa RNA

memiliki struktur sekunder dan tertier (tRNA dan rRNA) . Yang dimaksud dengan struktur

sekunder dan tertier adalah dapat membentuk pasangan basa nukleotida komplementer dan

anti paralel pada bagian rantai yang melipat (Gambar 1.2).

Gambar 1.2 struktur sekunder dan tertier pada RNA

(sumber: http://faculty.uca.edu/johnc/tRNA%20structure.gif)

Pada RNA dikenal 3 RNA utama, yaitu mRNA, tRNA, dan rRNA serta dikenal juga RNA

minor yaitu RNA primer. RNA primer berbeda dengan 3 RNA utama karena memiliki

molekul yang lebih pendek, pada ujung C3’ mengikat OH, dan disintesis menggunakan

enzim khusus yang dikenal sebagai enzim primase sedangkan 3 RNA utama disintesis

menggunakan enzim polimerase. Masing-masing 3 RNA utama memiliki fungsi masing-

masing. mRNA berfungsi untuk mentranskripsi sekuens DNA untuk translasi, tRNA berperan

secara struktural dan fungsional di mana akan mengangkut asam amino yang tersusun di

mRNA, rRNA akan berikatan dengan protein dan membentuk ribonukleoprotein yang terdapat

di dalam ribosom yang berperan dalam proses modifikasi post transkripsi. Selain itu, dalam

berbagai virus, RNA berfungsi sebagai pembawa informasi genetik.

A. Replikasi.

Dalam proses replikasi, akan terjadi pembentukkan DNA yang baru yang

dibentuk dari DNA asalnya. Replikasi DNA diperankan oleh DNA polimerasi. Sebelum

proses replikasi dimulai, molekul DNA yang awalnya berupa double helix akan

dipisahkan menjadi untai tunggal dengan cara denaturasi/melting. Ada beberapa faktor

yang dapat menyebabkan denaturasi:

1. pH yang berbeda (DNA stabil pada pH 4-10)

2. Pemanasan (70-90o C)

3. Kadar garam rendah

4. Senyawa merusak ikatan H (urea, fomanida)

5. Senyawa yang dapat menyisip di antara 2 basa (etidium bromida, zat warna

golongan alkali)

Pada melting temperature, DNA yang kaya akan pasangan G-C (memiliki tiga ikatan

hidrogen) mencair pada suhu yang lebih tinggi dibandingkan dengan DNA yang kaya

akan pasangan A-T (memiliki dua ikatan hidrogen).7 Selain itu, ada beberapa protein

yang berperan dalam proses pemisahan DNA, yaitu enzim helikase & topoisomerase

yang berfungsi untuk memisahkan kedua DNA, serta suatu protein pengikat yang

digunakan untuk mencegah kedua DNA menyatu kembali setelah dipisahkan. Dua untai

tunggal DNA asli yang telah terbentuk akan berperan sebagai template untuk sintesis

rantai DNA yang baru.

Pada saat DNA berpisah, akan membentuk suatu garpu replikasi di mana rantai

3’-5’ DNA asli membentuk rantai 5’-3’ baru menuju ke arah garpu yang terjadi secara

langsung sehingga disebut leading strand. Sedangkan rantai 5’-3’ DNA asli akan

membentuk rantai 3’-5’ baru yang menjauh dari arah garpu dan terjadi secara

terpotong-potong sehingga disebut lagging strand (Gambar 1.3). Potongan-potongan

tersebut (okazaki fragment) akan disambung menjadi satu rantai utuh oleh enzim ligase

dengan menggunakan ikatan fosfodiester.

Gambar 1.3 Leading strand dan lagging strand

(sumber: http://www.web-books.com/MoBio/Free/images/Ch7B3.gif)

Pada awal sintesis polinukleotida, RNA primer dengan gugus OH akan terbentuk di

pangkal garpu 3’ yang bebas baik pada leading strand dan lagging strand. Akan tetapi,

RNA primer nantinya akan dilepas setelah leading strand dan lagging strand selesai

terbentuk.

Pada sintesis DNA, kemungkinan terjadinya kesalahan dalam pasangan basa

nitrogen dapat terjadi dan dapat pula diperbaiki dengan menghilangkan dan mengganti

dengan pasangan yang benar. Pada DNA polimerase terdapat aktivitas eksonuklease,

yaitu mengkatalisis hidrolisis polinuklease pada ujung rantai 3’ 5’ atau 5’ 3’. Pada

cetakan DNA yang bekerja dari arah 5’ 3’ jika pada ujung 3’ terjadi kesalahan

sintesis, maka aktivitas eksonuklease 3’ 5’ akan membuang dan mengganti kesalahan

tersebut dengan yang benar. Proses ini disebut dengan proof reading. Akan tetapi jika

kesalahan terjadi pada ujung 5’, maka aktivitas eksonuklease 5’ 3’ yang akan

bekerja. Proses ini disebut dengan mengedit.

B. Transkripsi

Pada proses transkripsi akan terjadi penyalinan DNA, akan tetapi rantai DNA yang digunakan hanya 1 dan akan membentuk suatu rantai RNA. Proses transkripsi terjadi di dalam inti sel. Enzim yang bekerja dalam proses ini adalah enzim RNA polimerase. DNA dengan arah 3’ 5’ akan menjadi template dalam proses transkripsi dan RNA polimerase akan mensintesis rantai RNA ke arah 5’ 3’ (Gambar 1.4). Pada RNA polimerase tidak memiliki aktivitas eksonuklease, oleh karena itu jika ada kesalahan tidak akan dapat

diperbaiki. Akan tetapi kemungkinan kesalahan terjadi sangat kecil karena RNA polimerase bekerja lebih teliti dari pada DNA polimerase.

Gambar 1.4 proses transkripsi oleh RNA polimerase (sumber:

http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/images/transcription/startrans.gif)

Proses transkripsi diawali dengan proses penempelan faktor-faktor transkripsi dan

kompleks enzim RNA polimerase pada daerah promotor. Pada eukariot, promotor lebih

dikenal sebagai kotak TATA, kotak CAAT, dan kotak GC banyak. RNA polimerase pada

eukariot tidak menempel secara langsung pada DNA didaerah promotor, melainkan melalui

perantaraan protein lain yang disebut faktor transkripsi yang dibedakan menjadi 2 kelompok,

yaitu:8

Pertama adalah faktor transkripsi umum.faktor trnaskripsi umum mengarahkan RNA

polimerase ke promotor.

Kedua adalah faktor transkripsi yang khusus untuk suatu gen. Pengaturan transkripsi

yang lebih spesifik dilakukan oleh faktor transkripsi yang khusus untuk suatu gen.

Faktor transkripsi atau faktor basal terikat pada kotak TATA dan membantu

pengikatan RNA polimerase II yang digunakan untuk mensintesis mRNA. mRNA yang

dihasilkan oleh RNA polimerase II akan disebut sebagai hnRNA. Selama proses transkripsi,

cap akan terbentuk untuk pengikatan mRNA yang sudah matang pada ribosom selama sintesis

protein. RNA polimerase II akan berakhir jika sampai pada sinyal terminasi, suatu urutan

AAUAAA yang terdapat dalam mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10-35 nukleotida,

mRNA akan dipotong dan pada tempat pemotongan tersebut akan terjadi penambahan ekor

poli(A) secara satu per satu tanpa ada template DNA (Gambar 1.5). Ekor poli(A) akan

mempermudah ekspor mRNA dari nucleus.

Gambar 1.5 Rantai mRNA

mRNA yang sudah matang akan keluar dari nukleus ke sitoplasma, dan akhirnya akan

bergabung dengan ribosom.

C. Translasi

Tahap translasi adalah tahap penerjemahan kode mRNA oleh tRNA ke dalam

urutan asam amino. Tahap ini terjadi di dalam sitoplasma dengan bantuan ribosom.

Sintesis protein yang terjadi di ribosom akan dituntun oleh kodon mRNA yang dibaca

secara berurutan pada arah 5’ 3’. Proses translasi pada eukariot baru dapat

berlangsung jika proses transkripsi sudah selesai dilaksanakan. Pada tahap translasi,

kode genetik atau kodon dari mRNA diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino.

Kodon merupakan urutan tiga basa nitrogen pada mRNA yang dikenal sebagai triplet.

Kodon pada mRNA dikenali oleh antikodon pada tRNA. Karena banyak macam triplet

kodon, maka akan terdapat beberapa asam amino yang dapat dikodekan lebih dari satu

triplet atau disebut juga kodon sinonim. Kodon UGA, UAG, UAA akan berperan

sebagai kodon stop. Sedangkan untuk kodon Metionin (AUG) dan Triptofan (UGG)

akan hanya terdapat 1 pada tiap masing-masing rantai asam amino.

Gambar 1.6 Tabel asam amino

(sumber: http://biochem.co/wp-content/uploads/2008/08/amino-acid-table-singlet-code.png)

tRNA yang paling serba guna adalah yang mengandung inosin (I) yang dibentuk

melalui pengubahan adenin secara enzimatik setelah tRNA disintesis yang

menyebabkan ketika antikodon-antikodon terhubung dengan kodon-kodon, basa I dapat

membentuk ikatan hidrogen dengan salah satu dari tiga basa yaitu U, C, atau A.9

Tahap-tahap yang terdapat dalam proses translasi, sintesis rantai polipeptida

memiliki tahap yang sama dengan proses transkripsi, yaitu:10

Pertama adalah inisiasi. Pada tahap inisiasi subunit ribosom kecil mengikatkan

diri pada mRNA dan tRNA inisiator khusus. Subunit ribosom kecil melekat pada

segmen leader pada ujung 5’ (upstream) dari mRNA. Pada arah downstream dari mRNA

terdapat kodon inisiasi. AUG akan memberi sinyal dimulainya proses translasi. tRNA

inisiator yang membawa asam amino metionin akan melekat pada kodon inisiasi.

Penyatuan mRNA, tRNA inisiator, dan subunit ribosom kecil diikuti oleh pelekatan

subunit ribosom besar, menyempurnakan kompleks inisiasi translasi.

Kedua adalah tahap elongasi. Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino akan

ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama. Tiap penambahan melibatkan

partisipasi beberapa protein yang disebut faktor elongasi dan terjadi dalam siklus tiga

tahap, yaitu pengenalan kodon, pembentukan ikatan peptida, dan translokasi.

Ketiga adalah tahap akhir yaitu terminasi. Tahap elongasi berlanjut hingga kodon stop

mencapai sinyal dari basa UAA, UAG, dan UGA yang merupakan sinyal untuk

menghentikan proses translasi. Suatu protein yang disebut sebagai faktor pelepas langsung

mengikatkan diri pada kodon stop yang menyebabkan penambahan molekul air, bukan asam

amino, pada rantai polipeptida. Reaksi ini menghidrolisis polipeptida yang sudah selesai dari

tRNA dan melepaskan polipeptida dari ribosom.

-