DNA seluler mengalami kerusakan oleh proses eksogen dan endogen. Umumnya, genom manusia dapat mengalami jutaan kerusakan per hari. Perubahan genom menyebabkan kesalahan dalam ekspresi gen , menghasilkan protein dengan struktur yang berubah. Protein memainkan peran utama di dalam sel dengan terlibat dalam fungsi seluler dan pensinyalan sel. Maka dari itu, kerusakan DNA dapat menyebabkan protein non-fungsional yang pada akhirnya menyebabkan kanker. Selain itu, perubahan genom dapat diteruskan ke generasi sel berikutnya, menjadi perubahan permanen yang dikenal sebagai mutasi . Maka dari itu, sangat penting untuk memperbaiki kerusakan DNA, dan sejumlah mekanisme seluler terlibat dalam proses ini. Beberapa mekanisme perbaikan ini termasuk perbaikan eksisi dasar, perbaikan eksisi nukleotida, dan perbaikan putus untai ganda.
Topik bahasan kami tentang:
- Apa itu Kerusakan DNA – Pengertian, Penyebab, Jenisnya 2. Bagaimana Cara Memperbaiki DNA Yang Rusak – Mekanisme Perbaikan Kerusakan 3. Yang Terjadi Jika Kerusakan DNA Tidak Diperbaiki – Respon Seluler untuk DNA Seluler yang Rusak
Istilah Kunci: Pembalikan Langsung Basa, Kerusakan DNA, Perbaikan Kerusakan Untai Ganda, Faktor Endogen, Faktor Eksogen, Perbaikan Kerusakan Untai Tunggal
Yang perlu anda ketahui tentang Kerusakan DNA?
Kerusakan DNA adalah perubahan struktur kimia DNA, termasuk basa yang hilang dari tulang punggung DNA, basa yang diubah secara kimiawi atau putusnya untai ganda. Baik alasan lingkungan (faktor eksogen) dan sumber seluler seperti proses metabolisme internal (faktor endogen) menyebabkan kerusakan DNA. DNA yang rusak ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1: DNA Rusak
Penyebab: Faktor Eksogen
Faktor eksogen dapat berupa mutagen fisik atau kimia . Mutagen fisik terutama radiasi UV yang menghasilkan radikal bebas. Radikal bebas menyebabkan kerusakan untai tunggal dan untai ganda. Mutagen kimia seperti gugus alkil dan senyawa nitrogen mustard berikatan secara kovalen dengan basa DNA.
Penyebab: Faktor Endogen
Reaksi biokimia sel juga dapat mencerna sebagian atau seluruhnya basa dalam DNA. Beberapa reaksi biokimia yang mengubah struktur kimia DNA dijelaskan di bawah ini.
- Depurinasi – Depurinasi adalah pemecahan spontan basa purin dari untai DNA.
- Depirimidinasi – Depirimidinasi adalah pemecahan spontan basa pirimidin dari untai DNA.
- Deaminasi – Deaminasi adalah istilah untuk hilangnya gugus amina dari basa adenin, guanin, dan sitosin.
- Metilasi DNA – Metilasi DNA adalah penambahan gugus alkil ke basa sitosin di situs CpG. (Sitosin diikuti oleh guanin).
Bagaimana DNA yang Rusak Dapat Diperbaiki?
Berbagai jenis mekanisme seluler terlibat dalam perbaikan kerusakan DNA. Mekanisme perbaikan kerusakan DNA terjadi dalam tiga tingkatan; pembalikan langsung, perbaikan kerusakan untai tunggal, dan perbaikan kerusakan untai ganda.
Pembalikan Langsung
Selama pembalikan langsung kerusakan DNA, sebagian besar perubahan pada pasangan basa dibalik secara kimiawi. Beberapa mekanisme pembalikan langsung dijelaskan di bawah ini.
- Fotoreaktivasi – UV menyebabkan pembentukan dimer pirimidin antara basa pirimidin yang berdekatan. Fotoreaktivasi adalah pembalikan langsung dimer pirimidin oleh aksi fotoliase. Dimer pirimidin ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2: Dimer Pirimidin
- MGMT – Gugus alkil dihilangkan dari basa oleh methylguanine methyltransferase (MGMT).
Perbaikan Kerusakan Untai Tunggal
Perbaikan kerusakan untai tunggal terlibat dalam perbaikan kerusakan pada salah satu untai DNA dalam untai ganda DNA. Perbaikan eksisi dasar dan perbaikan eksisi nukleotida adalah dua mekanisme yang terlibat dalam perbaikan kerusakan untai tunggal.
- Perbaikan eksisi dasar (BER) – Dalam perbaikan eksisi basa, perubahan nukleotida tunggal dipecah dari untai DNA oleh glikosilase dan DNA polimerase mensintesis ulang basa yang benar. Perbaikan eksisi dasar ditunjukkan pada Gambar 3 .
Gambar 3: BER
- Perbaikan eksisi nukleotida (NER) – Perbaikan eksisi nukleotida terlibat dalam perbaikan distorsi dalam DNA seperti dimer pirimidin. 12-24 basa dikeluarkan dari tempat kerusakan oleh endonuklease dan DNA polimerase mensintesis ulang nukleotida yang benar .
Perbaikan Kerusakan Double-Strand
Kerusakan untai ganda dapat menyebabkan penataan ulang kromosom. Penggabungan akhir non-homolog (NHEJ) dan rekombinasi homolog adalah dua jenis mekanisme yang terlibat dalam perbaikan kerusakan untai ganda. Mekanisme perbaikan kerusakan untai ganda ditunjukkan pada gambar 4 .
Gambar 4: NHEJ dan HR
- Penggabungan ujung non-homolog (NHEJ) – DNA ligase IV dan kofaktor yang dikenal sebagai XRCC4 menahan kedua ujung untai yang rusak dan menyambungkan kembali ujungnya. NHEJ bergantung pada sekuens homolog kecil untuk mendeteksi ujung yang kompatibel selama penggabungan kembali.
- Rekombinasi homolog (HR) – Rekombinasi homolog menggunakan daerah yang identik atau hampir identik sebagai template untuk perbaikan. Maka dari itu, urutan dalam kromosom homolog digunakan selama perbaikan ini.
Apa Yang Terjadi Jika Kerusakan DNA Tidak Diperbaiki
Jika sel kehilangan kemampuannya untuk memperbaiki kerusakan DNA, tiga jenis respons seluler dapat terjadi pada sel dengan DNA seluler yang rusak.
- Penuaan atau penuaan biologis – penurunan fungsi sel secara bertahap
- Apoptosis – Kerusakan DNA dapat memicu kaskade seluler apoptosis
- Keganasan – pengembangan karakteristik abadi seperti proliferasi sel yang tidak terkendali yang mengarah ke kanker.
Kata terakhir
Baik faktor eksogen maupun endogen menyebabkan kerusakan DNA yang siap diperbaiki oleh mekanisme seluler. Tiga jenis mekanisme seluler terlibat dalam perbaikan kerusakan DNA. Mereka adalah pembalikan langsung pangkalan, perbaikan kerusakan untai tunggal, dan perbaikan kerusakan untai ganda.
Sumber gambar:
- “Brokechromo” (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia 2. “DNA Dengan cyclobutane pyrimidine dimer” Oleh J3D3 – Pekerjaan sendiri (CC BY-SA 4.0) melalui Commons Wikimedia 3. “Dna repair base excersion en” Oleh LadyofHats – (Domain Publik) melalui Commons Wikimedia 4. “1756-8935-5-4-3-l” Oleh Hannes Lans, Jurgen A Marteijn dan Wim Vermeulen – BioMed Central (CC BY 2.0) melalui Commons Wikimedia
