genetika molekuler

PERBAIKAN ADN

gambar struktur ADN

1. perbaikan langsung

melalui mekanisme ini ADN diperbaiki secara langsung. Contohnya adalah fotoreaktivasi. Mekanisme ini ditemukan oleh albert kelner pada 1949. ia menemukan bahwa kertusakan e-coli yang disebabkan oleh sinar uv dapat kembali normal bila radiasi dihilangkan dari sel dipaparkan dalam cahaya biru yang kasat mata. Jadi cahaya kasat mata dapat menginduksi proses perbaikan.

Penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa fotoreaktivasi bergantung pada protein yang disebut enzim fotoreaktivasi (PRE:photoreactivation enzyme). Molekul ini dapat diisolasi dari bakteri e-coli. Enzim ini dapat memecah ikatan dimer timin akibat dari pemaparan pada uv. Dalam keadaan gelap enzim ini dapat bergabung  dengan dimer timin, tetapi supaya aktif harus ada sinar kasatmata. Tetapi PRE bukan sesuatu yang harus ada pada e-coli, sebab mutan null allele pada gen yang mengkode PRE ternyata tidak menyebabkan letal. Sebagai informasi tambahan adalah PRE tidak ditemukan pada manusia dan organisme eukariota lainnya.

2. pemotongan basa dan nukleotida

mekanisme ini merupakan mekanisme yang utama pada hampir semua organisme. Mekanisme perbaikan dimulai oleh beberapa enzim yang mengenal dan menandai urutan nukleotida yang rusak, kemudian nuklease memotong nukleotida yang rusak sehingga akan terjadi gap. Gap tersebut kemudian diisi oleh ADN polimerase, dan selanjutnya ADN baru ini dengan ADN lama. Jadi mekanismenya ini mirip sistem komputer cut and paste. Tahapannya:

Ø      kelainan urutan nukleotida pada salah satu dari pita ganda akan dikenali secara enzimatis, misalnya G seharusnya berpasangan C, tetapi bila ada G-U yang seharusnya G-C maka akan dikenali dan kemudian nikleotida U akan dipotong. Akibatnya ada satu tempat kosong dari nukleotida.

Ø      ADN polimerase akan mengisi tempat ini dengan menyisipkan nukleotida yang sesuai dengan pita pasangannya. Enzim ini akan menambahkan nukleotida baru tersebut pada ujung 3’OH bebas dari pita ADN yang terpotong tadi. Pada e-coli tugas ini dilaksanakan oleh ADN polimerase I.

Ø      Ujung lain dari nukleotida baru akan disambungkan dengan nukleotida lama oleh enzim ADN ligase.

Ada 2 tipe perbaikan dengan pemotongan ini yaitu :

Ø      base excision repaid (BER). terjadi pada koreksi kesalahan kecil karena adanya perubahan basa ntrogen yang disebabkan oleh hidrolisis spontan atau bahan kimia. Dinamakan kesalahan kecil sebab kesalahan ini tidak memblok replikasi ADN ataupun transkripsi.

Ø      Nucleotide excision repair (NER). Kerkerusakan yang mengubah atau merusak struktur heliks dperbaiki dengan mekanisme ini, kerusakan ini biasanya terjadi pada beberapa nukleotida atau satu segmen. Mekanisme NER biasanya akan memotong beberapa nukleotida sebelum dan sesudah daerah kerusakan. Ada beberapa gen yang terlibat perbaikan dengan jalur NER, yaitu uvrA, uvrB, dan uvrC, uvr singkatan dari ultraviolet repair. Pada e-coli jumlah nukleotida yang dihilangkan sekitar 13 termasuk daerah yang mengalami kerusakan. Daerah kosongf ini kemudian diisi oleh ADN polimerase I untuk memasang dan melengkapi nukleotida, dan selanjutnya disempurnakan oleh ADN ligase. Jadi mekanisme dasar NER sama dengan BER, yang berbeda adalah jumlah nukleotida yang dihilangkan.

3. mismatch repair

mekanisme ini bertanggung jawab untuk perbaikan kerusakan atau perubahan ADN yang terjadi selama replikasi. Disini juga ada enzim yang dapat mengenal adanya perubahan dan menandainya. Tanda ini harus ada pada ADN baru, sebab kerusakan terjadi pada ADN baru jadi yang harus diperbaiki adalah ADN baru, bukan ADN parental. Sistem ini harus dapat membedakan ADN parental dan ADN anakan atau baru. Pada e-coli ADN parental ditandai oleh adanya gugus metil yang melekat pada nukleotida adenin dalam urutan tertentu, yaitu:

                              5’.....GATC.....3’

                              3’.....CTAG.....5’

Adenin termetilasi ini adalah tanda pengenal ADN parental. ADN anakan juga akan mengalami metilasi tetapi ini akan terjadi beberapa saat setelah sintesis selesai.

Kesalahan pemasangan nukleotida oleh ADN polimerase pada saat replikasi merupakan tipe kesalahan yang paling banyak dijumpai. ADN polimerase pada bakteri yaitu ADN polimerase IIIdiketahui membuat satu kesalahan setiap insersi 100.000 nukleotida. Untungnya enzim dapat memperbaiki sintesis ADN dengan melakukan koreksi pada setiap langkah, hasilnya 99% error dapat dikenali. Selama polimersi bila ada nukleotida yang tidak tepat terpasang, kompleks enzim yang memiliki kemampuan untuk mengenalinya , kemudian berbalik arah bertindak sebagai eksonuklease, memotong nukleotida tersebut, dan kemudian menggantinya dengan nukleotida yang tepat. Hal ini meningkatkan efisiensi replikasi.

Pada e-coli ada satu seri produk enzim yang terlibat dalam mekanisme ini, yaitu Mut H, L, S, dan U. Mut S dapat mengenali awal salah pasang, selain itu juga dapat mengenali insersi dan delesi. Mekanisme perbaikan ini juga ditemukan pada ragi mamalia.