Setiap kali sel-sel tubuh membelah, DNA-nya juga bereplikasi. Selama replikasi DNA , DNA polimerase harus menyalin sekitar 3 miliar pasangan basa dalam genom manusia . Sayangnya, DNA polimerase juga dapat memasukkan nukleotida yang salah ke DNA yang baru disintesis. Beberapa mekanisme seluler digunakan untuk memperbaiki basa yang salah ini dalam urutan; beberapa mekanisme ini termasuk proofreading, perbaikan ketidakcocokan untai terarah, perbaikan eksisi, pembalikan langsung kerusakan DNA, dan perbaikan putus untai ganda. Namun, beberapa kesalahan replikasi dapat diteruskan ke generasi sel berikutnya melalui pembelahan sel , menjadi mutasi. Mutasi ini, yang dikenal sebagai mutasi somatik , dapat terakumulasi dalam tubuh saat sel membelah, mengakibatkan kanker. Beberapa mutasi kanker seperti mutasi germ-line juga dapat diwariskan ke generasi berikutnya .
Topik bahasan kami tentang:
- Bagaimana Kesalahan Terjadi Selama Replikasi DNA – Pasangan Basis Pelengkap, 2. Bagaimana Memperbaiki Kesalahan dalam Replikasi DNA – Mekanisme Perbaikan DNA 3. Bagaimana Kesalahan Selama Replikasi DNA Dapat Menyebabkan Kanker – Mutasi pada Gen Penyebab Kanker
Istilah Kunci: Kanker, Gen Penyebab Kanker, Pembelahan Sel, DNA Polimerase, Replikasi DNA, Mutasi, Mekanisme Perbaikan
Bagaimana Kesalahan Terjadi Selama Replikasi DNA
Selama replikasi DNA, DNA polimerase menambahkan nukleotida komplementer ke untai DNA yang baru disintesis berdasarkan nukleotida dalam untai DNA lama. Pola pasangan basa yang umum adalah pasangan basa adenin dengan guanin dan pasangan basa sitosin dengan timin . Pasangan basa komplementer ditunjukkan pada Gambar 1 .
Gambar 1: Pasangan Basis Pelengkap
Penyebab Kesalahan dalam Replikasi DNA
Penyebab kesalahan dalam replikasi DNA dibahas di bawah ini.
- Kebanyakan kesalahan replikasi terjadi karena mispairing nukleotida non-tautomerik seperti pasangan basa adenin dengan sitosin dan timin dengan guanin. Pergeseran kecil pada posisi nukleotida dalam ruang ditoleransi oleh heliks ganda DNA. Jenis mispairing dasar ini dikenal sebagai goyangan.
- Beberapa kesalahan replikasi terjadi karena pergeseran tautomerik nukleotida yang masuk. Baik purin , maupun pirimidin , mungkin ada dalam bentuk kimia berbeda yang dikenal sebagai tautomer . Proton menempati posisi yang berbeda dalam struktur yang sama di tautomer yang berbeda. Maka dari itu, bentuk keto yang lebih umum dari basa nukleotida digeser menjadi bentuk enol yang lebih jarang. Tautomerisasi guanin ditunjukkan pada Gambar 2 .
Gambar 1: Tautomerisasi Guanin
- Penyisipan atau penghapusan nukleotida dapat terjadi selama selip untai dalam replikasi DNA. Mereka juga dapat menghasilkan kesalahan dalam replikasi DNA.
Bagaimana Kesalahan dalam Replikasi DNA Diperbaiki
Kesalahan dalam replikasi DNA dapat diperbaiki dengan berbagai cara. beberapa dari mereka terdaftar di bawah ini.
- Proofreading – DNA polimerase dilengkapi dengan mekanisme seperti ‘memeriksa ulang’ nukleotida yang masuk dan aktivitas eksonuklease 3′ hingga 5′ untuk mengoreksi basa yang tidak berpasangan.
- Perbaikan ketidakcocokan yang diarahkan pada untai – Kompleks protein Mut mengenali distorsi pada untai DNA yang disebabkan oleh basa yang tidak berpasangan dan mengoreksinya.
- Nucleotide Excision repair (NER) – NER adalah mekanisme untuk mengoreksi kerusakan UV pada untai DNA.
- Pembalikan langsung kerusakan DNA – Pembalikan langsung kerusakan DNA terlibat dalam penghapusan kerusakan DNA diikuti oleh resintesis untai DNA.
- Perbaikan putus untai ganda – Penggabungan akhir nonhomolog dan rekombinasi homolog adalah dua jenis mekanisme yang terlibat dalam perbaikan putus untai ganda.
Bagaimana Kesalahan Selama Replikasi DNA Dapat Menyebabkan Kanker
Meskipun sebagian besar pangkalan yang tidak cocok diperbaiki dengan mekanisme yang disebutkan di atas; namun, beberapa ketidakcocokan nukleotida dapat diteruskan ke generasi sel berikutnya melalui pembelahan sel. Kemudian mereka menjadi mutasi dengan menggabungkan secara permanen ke dalam urutan nukleotida genom. Namun, tingkat mutasi serendah satu mutasi per 100 juta hingga 1 miliar pasangan basa dalam genom bakteri dan satu kesalahan per 100 hingga 1.000 nukleotida dalam genom manusia.
Mutasi terakumulasi dalam populasi sel saat mereka membelah. Meskipun mutasi menghasilkan variasi genetik dalam suatu populasi sebagai efek positif dari mutasi, sebagian besar mutasi menyebabkan kanker. Kanker adalah pertumbuhan sel abnormal yang mampu menyebar ke bagian tubuh lainnya. Jika pertumbuhan sel abnormal tidak menyebar ke bagian lain dari tubuh, itu disebut tumor. Umumnya, dua pertiga dari mutasi menyebabkan kanker. Mutasi pada gen yang bertanggung jawab untuk mengontrol pembelahan sel dan pertumbuhan sel dapat menyebabkan kanker. Beberapa gen penyebab kanker adalah gen supresor tumor, gen perbaikan DNA, dan proto-onkogen. Beberapa mutasi yang menyebabkan kanker ditunjukkan pada Gambar 3 .
Gambar 3: Mutasi yang Menyebabkan Kanker
Gen Penyebab Kanker
Gen Penekan Tumor
Gen penekan tumor adalah jenis gen pelindung karena mereka membatasi pertumbuhan sel dengan memantau laju pembelahan sel dan kematian sel. Mutasi gen supresor tumor menyebabkan pertumbuhan sel yang tidak terkendali, membentuk massa sel yang dikenal sebagai tumor. Beberapa gen supresor tumor adalah p53 , BRCA1 , dan BRCA2 .
Proto-onkogen
Proto-onkogen yang bermutasi dikenal sebagai onkogen. Onkogen berpotensi menyebabkan kanker. Mutasi onkogen tidak diturunkan. Dua onkogen yang umum adalah HER2 dan ras . Gen HER2 terlibat dalam mengendalikan pertumbuhan dan penyebaran kanker. Keluarga gen ras dikodekan untuk protein dalam pertumbuhan sel, kematian sel, dan jalur komunikasi sel.
Gen perbaikan DNA
Gen perbaikan DNA dikodekan untuk protein yang terlibat dalam fiksasi kesalahan dalam replikasi DNA. Mutasi pada gen ini menghasilkan protein cacat yang tidak dapat memperbaiki kesalahan yang menyebabkan kanker. Sebagai contoh, DNA ligase adalah enzim yang terlibat dalam ligasi nicked DNA. Mutasi pada gen DNA ligase memungkinkan akumulasi DNA yang terpotong dalam genom, yang menyebabkan kanker. DNA ligase, yang dilingkari dalam heliks ganda DNA ditunjukkan pada Gambar 4 .
Gambar 4: DNA Ligase
Pada manusia, jika sejumlah besar mutasi somatik (mutasi dalam sel tubuh) terakumulasi dalam jaringan tertentu selama masa hidup, hal itu dapat menyebabkan kanker. Mutasi somatik juga dikenal sebagai mutasi yang didapat . Mutasi somatik pertama yang diakui sebagai penyebab kanker adalah mutasi gen HRAS , sebuah proto-onkogen. Ini menyebabkan kanker di kandung kemih. Sekitar 50% kanker disebabkan oleh mutasi somatik gen p53 . Beberapa mutasi garis germinal (mutasi pada sel germinal) seperti kanker kolorektal diturunkan ke keturunannya. Mutasi germ-line pada gen BRCA1 dan BRCA2 menyebabkan kanker ovarium atau payudara herediter.
Kata terakhir
Kesalahan dapat dimasukkan ke dalam untai DNA selama replikasi DNA. Beberapa mekanisme terlibat dalam perbaikan kesalahan yang disebabkan oleh replikasi DNA. Namun, beberapa kesalahan diteruskan ke generasi sel berikutnya, menyebabkan mutasi. Mutasi pada gen penyebab kanker menyebabkan induksi pembentukan kanker.
Sumber bacaan:
- Berdoa, Leslie A. “Replikasi DNA dan Penyebab Mutasi.” Berita Alam, Grup Penerbitan Alam, Tersedia di sini . 2. “Genetika Kanker.” Cancer.Net, 28 Agustus 2015, Tersedia di sini .
Sumber gambar:
- “0322 DNA Nukleotida” Oleh OpenStax – (CC BY 4.0) melalui Commons Wikimedia 2. “Guanine” Oleh Mrbean427 – tautaumerisasi guanin (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia 3. “Kanker memerlukan beberapa mutasi dari NIHen” (Publik Domain) melalui Commons Wikimedia 4. “Perbaikan DNA” Oleh Tom Ellenberger, Fakultas Kedokteran Uni
versita
s Washington di St. Louis. – Beat Biomedis, Galeri Gambar Keren (Domain Publik) melalui Commons Wikimedia
