Replikasi dan Reparasi DNA oleh : Asmarinah Departemen Biologi FKUI

Replikasi DNA Replikasi DNA berlangsung secara semikonservatif : Replikasi DNA Replikasi DNA berlangsung secara semikonservatif : * kedua untai DNA berpisah (unwinding) untai ganda (dsDNA)  untai tunggal (ssDNA) * kedua ssDNA berlaku sebagai template (cetakan) untuk sintesis DNA baru komplemennya. * DNA generasi baru adalah dsDNA terdiri dari satu untai DNA asal dan satu untai DNA baru hasil sintesis  keduanya identik dengan DNA mula- mula (parent DNA). Replikasi DNA secara semikonservatif dibuktikan dengan experimen oleh Messelson dan Stahl (1958).

Mekanisme replikasi DNA Di dalam sel (in vivo) replikasi DNA melibatkan beberapa enzim dan protein spesifik : 1. DNA helicase : membuka dsDNA, menghasilkan 2 ssDNA yang membentang 5’ – 3’ (lagging strand) dan 3’ – 5’ (leading strand). Kedua ssDNA distabilkan oleh single strand binding protein (SSB)  ssDNA menjadi lurus & tidak membengkok  penting untuk kerja enzim yang mensintesis untai DNA baru.

2. DNA polimerase : mensintesis untai DNA baru dengan menginkorporasikan dNTP ke ujung OH 3’ primer atau nascent DNA  membentuk ikatan diester fosfat antara hidroksil 3’ polinukleotida yang sudah terbentuk (nascent DNA) dengan fosfat 5’ nukleotida yang diinkorporasikan  DNA polimerase mensintesis untai baru dari 5’ – 3’ & membaca template dari 3’ – 5’.

Sintesis DNA pada lagging strand berlangsung melawan arah pembukaan dsDNA  dilakukan dengan membuat segmen-segmen DNA 5’ – 3’ menggunakan primer RNA  disebut fragmen “Okazaki”. (Primer RNA disintesis oleh enzim primase) Fragmen-fragmen Okazaki dihubungkan oleh DNA ligase sehingga terbentuk ssDNA baru yang komplementer dengan DNA template (lagging strand).

Pada eukariota, panjang RNA primer: 10 nukleotida, dan interval antara primer pada lagging strand  100 – 200 nukleotida Sintesis DNA dimulai pada/dari ‘Replication Origins’ oleh protein inisiator yang memecah ikatan hidrogen diantara basa nitrogen Kromosom sel eukariota berisi ‘replication origin’ yang multipel, sedangkan pada bakteri hanya mempunyai satu replication origin. Replikasi pada sel eukariota hanya terjadi pada fase S dari siklus selnya, dan berjalan lebih lambat dari pada bakteri. Replikasi pada bakteri berlangsung dengan kecepatan sampai 1000 nukleotida per detik  replikasi genome bisa dalam waktu kurang dari 1 jam

Reparasi DNA Mekanisme reparasi/perbaikan DNA diklasifikasikan: 1. Reparasi dengan memotong (excission repair) Terdiri dari 3 tahap: Mengenali DNA yang ‘rusak’ kemudian memotong DNA tersebut  oleh enzim DNA glycosilase b. Menginkorporasi nukleotida pada daerah yang terpotong/hilang tersebut  oleh enzim DNA polymerase in the gap c. Menyambungkan nukleotida yang baru pada untaian DNA asal  oleh enzim DNA ligase

2. Reparasi yang tergantung oleh sinar (light-dependent repair) Misalnya, untuk kerusakan karena terjadinya Timin dimer Tahap-tahapnya: a. Enzim Fotoliase mengenali adanya timin dimer dan mengikat timin dimer tsb b. Dengan bantuan sinar, enzim fotoliase memotong/menguraikan ikatan antar timin tsb

Beberapa penyakit disebabkan oleh rusaknya sistem reparasi DNA Nama Fenotip Enzim yang dipengaruhi --------------------------------------------------------------------------------- Xeroderma pigmentosum Kanker kulit, sensititif thdp UV nucleotide excission repair Ataxia-telangecia (AT) Leukemia, limfoma ATM protei,

Terima kasih