NUCLEOTIDE SEQUENCING

Presentasi berjudul: "NUCLEOTIDE SEQUENCING"— Transcript presentasi:

1 NUCLEOTIDE SEQUENCING
Restriction endonuclease enzymes Chemical cleavage method Chain termination method RNA sequencing

2 2. a. Enzim Restriksi Endonuklease
adalah enzim-enzim bakteri yang dapat mengenali dan memotong sekuens nukleotida tertentu didalam molekul DNA . - membentuk fragmen DNA yang bervariasi - mampu mengenal sekuens pasangan basa sepanjang 4-8 nukleotida. - ujung hasil potongan dapat berupa : a. Ujung kohesif (sticky) b. Ujung tumpul (blunt)

3

4 DNA SEQUENSING

5 PENYAKIT GENETIK Penyakit adalah keadaan tidak normal pada badan atau minda yang menyebabkan ketidakselesaan, disfungsi, atau tekanan/stres kepada orang yang terbabit atau berhubung rapat dengannya. Kadang kala istilah ini digunakan secara umum untuk menerangkan kecederaan, kecacatan, sindrom, simptom, keserongan tingkah laku, dan variasi biasa sesuatu struktur atau fungsi, sementara dalam konteks lain boleh dianggap sebagai kategori yang boleh dibedakan. Terdapat pelbagai jenis penyakit yang mengancam manusia. Penyakit ini boleh disebabkan oleh kuman, bakteria, virus, racun, kegagalan organ berfungsi, dan juga oleh penyakit keturunan/genetik. Patologi merupakan ilmu kajian penyakit. Pengelasan penyakit secara saintifik pula dirujuk sebagai nosologi.

6 Jenis jenis Penyakit Salah satu kategori penyakit terbesar dan terkenal ialah penyakit berjangki yang' merupakan penyakit yang disebarkan oleh agen jangkitan/vektor seperti bakteria, fungi, parasit, virus, dan prion. Ada juga yang jenis penyakit yang disebarkan oleh protozoa dan cacing. Terdapat juga penyakit genetik yang disebabkan oleh kekurangan, keterlebihan, atau kecacatan gen dalam DNA orang yang terbabit; penyakit toksik disebabkan oleh pendedahan berlebihan kepada toksin alam sekitar seperti logam berat; Penyakit kekurangan(zat) yang disebabkan oleh kekurangan zat dalam makanan tertentu; penyakit autoimun yang disebabkan oleh sistem pertahanan badan menyerang tisu badan sendiri; penyakit yang disebabkan oleh kepercayaan pesakit sendiri; dan penyakit yang menggabungkan jenas-jenis penyakit tersebut, termasuklah yang disebabkan oleh punca yang tidak diketahui.

7 Penyakit genetik atau kelainan genetik adalah sebuah kondisi yang
disebabkan oleh kelainan oleh satu atau lebih gen menyebabkan sebuah kondisi fenotip klinis. Beberapa penyebab penyakit genetik antara lain: - Ketidaknormalan jumlah kromosom seperti dalam sindrom Down (adanya ekstra kromosom 21) dan sindrom Klinefelter (laki-laki dengan 2 kromosom X). - Mutasi gen berulang yang dapat menyebabkan sindrom X rapuh atau penyakit Huntington. - Gen rusak yang diturunkan dari orang tua. Dalam kasus ini, penyakit genetik juga dikenal dengan istilah penyakit keturunan. Kondisi ini terjadi ketika individu lahir dari dua individu sehat pembawa gen rusak tersebut, tetapi dapat juga terjadi ketika gen yang rusak tersebut merupakan gen yang dominan. Sekarang ini ada sekitar penyakit genetik yang sudah diidentifikasi. Kebanyakan penyakit genetik adalah langka dengan hanya terjadi pada 1 individu dari sekitar ribuan atau bahkan jutaan individu.

8 Contoh contoh penyakit genetik
1. Penyakit Porphyria Porphyria berasal dari perkataan perkataan Yunani yang membawa erti "warna ungu". Ini adalah merujuk kepada warna air kencing pesakit porphyria yang mengandungi pewarna menyebabkan warna merah sehingga kepada biru gelap. Porphyria bukannya satu penyakit yang berjangkit tetapi merupakan penyakit genetik yang boleh diwarisi. Porphyrin merupakan pewarna yang berfungsi sebagai pengangkut tenaga dalam sistem badan dan juga terlibat dalam pembentukan komponen hemoglobin bagi mengangkut oksijen, yang dikenali sebagai hema, dalam darah. Bagi manusia sihat sistem ini berfungi dengan baik tetapi bagi sesetengah orang, salah satu daripada enzim yang terbabit dalam penghasilan molekul hema adalah cacat atau pincang. Ini menyebabkan molekul hema yang tidak sempurna terkumpul dalam badan pesakit Porphyria. Molekul porphyrin dan precursory memasuki saluran darah dan akan disingkirkan keluar badan oleh ginjal melalui air kencing. Akhirnya sel yang menghasilkan hema gagal berfungsi dan menyebabkan simptom porphyria.

9 Tanda-tanda pesakit porphyria
Pengidap porphyria biasanya melapurkan sakit dibahagian perut secara berulang selama beberapa tahun. Mereka juga menjadi keliru dan sering menyangka orang lain cuba mencederakan mereka. Pesakit porphyria juga akan mempunyai air kencing yang bewarna kemerahan sehingga kepada biru gelap. Pengidap porphyria sering didapati dikalangan mereka yang berasal dari Afrika Selatan. Organ yang terbabit oleh porphyria adalah sistem saraf dan kulit. Kulit pesakit porphyria tidak boleh terdedah kepada cahaya matahari. Ini adalah kerana ketiadaan pewarna kulit akan menyebabkan kulit pesakit porphyria akan terbakar yang teruk oleh cahaya matahari. Pembabitan sistem saraf bertanggung jawab menyebabkan perubahan deria sentuh, lumpuh, gila pada pesakit porphyria. Sakit pada bahagian perut pesakit porphyria bukanlah disebabkan oleh kecederaan organ dalam perut tetapi disebabkan neuron yang teraktif, dengan itu mengaktifkan deria penerima sakit yang menyaluti rongga perut. Pengesanan pesakit porphyria. Pengidap porphyria boleh dikesan dengan ujian 5-Asid Aminolevulinic (ALA), dan porphobilinogen. Pengidap porphyria boleh mengawal keadaan mereka dengan menjaga permakanan mereka. Bagaimanapun, terdapat pelbagai jenis porphyria, dan jenis rawatan bergantung kepada jenis porphyria yang dihidapi pesakit

10 2. Talasemia Merupakan salah satu jenis anemia hemolitik dan merupakan penyakit keturunan yang diturunkan secara autosomal yang paling banyak dijumpai di Indonesia dan Italia. Enam sampai sepuluh dari setiap 100 orang Indonesia membawa gen penyakit ini. Kalau sepasang dari mereka menikah, kemungkinan untuk mempunyai anak penderita talasemia berat adalah 25%. Klasifikasi talasemia Talasemia dapat kita klasifikasikan berdasarkan jenis rantai globin apa yang terganggu. Berdasarkan dasar klasifikasi tersebut, maka terdapat beberapa jenis talasemia, yaitu talasemia alfa, beta, dan delta. 1. Talasemia alfa Pada talasemia alfa, terjadi penurunan sintesis dari rantai alfa globulin. Dan kelainan ini berkaitan dengan delesi pada kromosom 16. Akibat dari kurangnya sintesis rantai alfa, maka akan banyak terdapat rantai beta dan gamma yang tidak berpasangan dengan rantai alfa. Maka dapat terbentuk tetramer dari rantai beta yang disebut HbH dan tetramer dari rantai gamma yang disebut Hb Barts. Talasemia alfa sendiri memiliki beberapa jenis.

11 - Delesi pada empat rantai alfa
Dikenal juga sebagai hydrops fetalis. Biasanya terdapat banyak Hb Barts. Gejalanya dapat berupa ikterus, pembesaran hepar dan spleen, dan janin yang sangat anemis. Biasanya, bayi yang mengalami kelainan ini akan mati beberapa jam setelah kelahirannya atau dapat juga janin mati dalam kandungan pada minggu ke Bila dilakukan pemeriksaan seperti dengan elektroforesis didapatkan kadar Hb adalah 80-90% Hb Barts, tidak ada HbA maupun HbF - Delesi pada tiga rantai alfa Dikenal juga sebagai HbH disease biasa disertai dengan anemia hipokromik mikrositer. Dengan banyak terbentuk HbH, maka HbH dapat mengalami presipitasi dalam eritrosit sehingga dengan mudah eritrosit dapat dihancurkan. Jika dilakukan pemeriksaan mikroskopis dapat dijumpai adanya Heinz Bodies. - Delesi pada dua rantai alfa Juga dijumpai adanya anemia hipokromik mikrositer yang ringan. Terjadi penurunan dari HbA2 dan peningkatan dari HbH - Delesi pada satu rantai alfa Disebut sebagai silent carrier karena tiga lokus globin yang ada masih bisa menjalankan fungsi normal.

12 2. Talasemia beta Disebabkan karena penurunan sintesis rantai beta. Dapat dibagi berdasarkan tingkat keparahannya, yaitu Ttalasemia mayor, intermedia, dan karier. Pada kasus talasemia mayor Hb sama sekali tidak diproduksi. Akibatnya, penderita akan mengalami anemia berat. Jika tidak diobati, bentuk tulang wajah berubah dan warna kulit menjadi hitam. Selama hidupnya penderita akan tergantung pada transfusi darah. Ini dapat berakibat fatal, karena efek sampingan transfusi darah terus menerus yang berupa kelebihan zat besi (Fe). 3. Talasemia delta Uji talasemia pra-kelahiran Wanita hamil yang mempunyai resiko mengandung bayi talasemia dapat melakukan uji untuk melihat apakan bayinya akan mederita talasemia atau tidak. Di Indonesia, uji ini dapat dilakukan di Yayasan Geneka Lembaga Eijkman di Jakarta. Uji ini melihat komposisi gen-gen yang mengkode Hb.

13 3. Fenilketonuria Fenilketonuria adalah penyakit metabolik bawaan yang disebabkan kurangnya enzim fenilalanin hidroksilase. Dalam fungsinya sehari-hari, enzim fenilalanin hidroksilase akan mengubah asam amino fenilalanin menjadi tirosin. Bila enzim tersebut tidak ada atau tidak berfungsi, tentu saja reaksi perubahan tersebut tidak akan terjadi. Akibatnya, kadar fenilalanin dalam tubuh akan meningkat jauh di atas normal, dan kadar tirosin tentunya menjadi di bawah normal. Kadar fenilalanin yang tinggi inilah yang menjadi biang keladi persoalan sehingga aspartam harus menanggung beban tanda peringatan. Kadar fenilalanin yang tinggi dalam darah dapat membahayakan perkembangan otak anak. Akibatnya, anak dapat mengalami retardasi mental. Memang sejarah penemuan fenilketonuria pun diawali dengan penelitian pada anak yang mengalami retardasi mental tersebut. Gejala klinis Retardasi mental merupakan keadaan yang dapat dijumpai pada penderita fenilketonuria. Selain itu, keringat dan urin penderita berbau khas keton. Kelebihan fenilalanin memang diubah menjadi fenilketon, dan dikeluarkan melalui urin. Dari sinilah istilah fenilketonuria muncul. Penderita fenilketonuria juga cenderung bermata biru dan berambut pirang. Hal ini disebabkan oleh rendahnya kadar tirosin darah yang mengakibatkan menurunnya produksi dari pigmen melanin.

14 4. Anemia Anemia (dalam bahasa Yunani: Tanpa darah) adalah keadaan dimana jumlah sel darah merah atau jumlah hemoglobin (protein pembawa oksigen) dalam sel darah merah berada dibawah normal. Sel darah merah mengandung hemoglobin, yang memungkinkan mereka mengangkut oksigen dari paru-paru dan mengantarkannya ke seluruh bagian tubuh. Anemia menyebabkan berkurangnya jumlah sel darah merah atau jumlah hemoglobin dalam sel darah merah, sehingga darah tidak dapat mengangkut oksigen dalam jumlah sesuai yang diperlukan tubuh. Anemia Sel Sabit (Sickle cell anemia)‏ Disebut juga anemia drepanositik, meniskositosis, penyakit hemoglobin S. Anemia sel sabit adalah sejenis anemia kongenital dimana banyak sel darah merah berbentuk menyerupai sabit. Patogenesis Adanya HbS (hemoglobin S (sicle= sabit) merupakan hemoglobin abnormal. )mempengaruhi membran eritrosit dan menyebabkan kelainan eritrosit, yakni dehidrasi karena kehilangan air dan garam, akumulasi Ca ++. Belum diketahui dengan jelas apa kelainan dasar pembentukan sel sabit ,yang kadang kala bentuk sabit yang ireversible.

15 Bentuk sel sabit terjadi pada tekanan oksigen yang rendah dan terutama pada pH rendah, Hb S kurang melarut pada bentuk deoxygenated sehingga viskositas darah naik dan mengakibatkan statis serta obstruksi aliran darah dalam sistem kapiler, arteriole terminal dan pembuluh darah. Sickling lokal, oklusi vaskular dan edema perivaskular menyebabkan rasa sakit dan pembengkakan organ yang tersangkut. Gejala klinis Kebanyakan anemia sel sabit disertai anemia yang agak berat. Namun pada umumnya anemia tidak merupakan masalah utama karena suplai oksigen kejaringan tetap baik. Komplikasi Infeksi sering terjadi dan bisa fatal pada masa anak-anak. Pada orang dewasa menurunnya faal paru dan ginjal dapat berlangsung progresif. Kolelitiasis sering dijumpai dan infark ,tulang nekrosis, aseptik pakut fermoralis, osteomielitis (infeksi salmonella), hematuria berat sering berulang-ulang. Penentuan diagnosis Homosigot : Hb S dengan Hb F dengan kadar yang berbeda-beda pada pemeriksaan elektroforesis. Heterosigot : adanya Hb A dan HbS pada elektroforesis

16 5. Anemia Akibat Kanker Penderita kanker stadium lanjut sering menderita komplikasi anemia. Anemia umumnya timbul akibat progresifitas penyakit kankernya sendiri maupun kemoterapi, radioterapi dll, yang dapat memperburuk kondisi penderita secara cepat. Anemia kronik pada penyakit kanker disebabkan oleh beberapa mekanisme patofisiologik. Patogenesis anemia karena kanker adalah multifaktorir. Dan sulit di identifikasi satu faktor penyebab saja. Ciri khas anemia akibat kanker Anemia ringan sampai berat Anemia normositik ,normokrom atau hipokrom Kadar besi serum (serum iron) rendah Kadar feritin serum meningkat Kadar transferin total menurun Prosentase saturasi transferin normal Patofisiologi anemia kronik pada kanker Terjadinya interaksi antara sel-sel tumor dan sistem imun yang mana akan mengaktifkan makrofag dan memicu pelepasan berbagai sitokin. Aktivasi ini menyebabkan terjadinya peningkatan kadar sitokin inflamasi seperti: interferon g , interleukin -1, faktor nekrosis tumor (TNF).

17 Sitokin-sitokin ini diproduksi oleh makrofag dan sel retikuloendotelial lainya (al. TNF & INF b diproduksi di stroma sumsum tulang). Sitokin-sitokin ini mempunyai pengaruh negatif terhadap prekursor eritroid di sumsum tulang yaitu: menyebabkan kaheksia, anemia dan inflamasi. Dan juga menurunkan produksi dan sensitivitas Epo terhadap keadaan anemia. Penghambatan diferensiasi prekursor eritroid oleh sebagian besar sitokin inflamasi, mengakibatkan menurunnya jumlah sel progenitor eritroid menyebabkan supresi eritropoesis, stimulasi produksi eritropoetin (EPO) menurun dan mengakibatkan kegagalan penggunaan besi. Faktor-faktor ini diperkirakan merupakan penyebab utama terjadinya anemia kronik & mungkin masih ada faktor lain sebagai pemicu yang belum diketahui dengan pasti. Dan hal ini pula yang menyebabkan usia sel darah merah memendek pada anemia penderita kanker . 6. Hemofilia Hemofilia adalah kelainan perdarahan yang diturunkan yang disebabkan adanya kekurangan faktor pembekuan. hemofilia A timbul jika ada defek gen yang menyebabkan kurangnya faktor pembekuan VIII (FVII) sedangkan hemofilia B disebabkan kurangnya faktor pembekuan IX (FIX). hemofilia A dan B tidak dibedakan karena mempunyai tampilan klinis yang mirip dan pola pewarisan gen yang serupa. hemofilia adalah salah satu penyakit genetik tertua yang pernah dicatat. kelainan perdarahan yang diturunkan yang terjadi pada seorang laki-laki tercatat dalam berkas Talmud pada Abad Kedua. sejarah modern dari hemofilia dimulai pada tahun 1803 oleh John Otto yang menerangkan adanya anak yang menderita hemofilia, diikuti oleh Nasse pada tahun 1820 yang pertamakali mereview hemofilia.

18 Hemofilia merupakan salah satu penderita penyakit yg dapat mematikan,jika ia terluka maka darah tidak dapat terhenti,dikarnakan memiliki hemoglobin yg berlebihan,jika ia wanita kemungkinan terjadi kematian disaat pertama kali menstruasi, dan jika laki2 pada saat di khitankan. Hemofilia A dan B Hemofilia terbagi atas dua jenis, yaitu : - Hemofilia A; yang dikenal juga dengan nama : - Hemofilia Klasik; karena jenis hemofilia ini adalah yang paling banyak kekurangan faktor pembekuan pada darah. - Hemofilia kekurangan Factor VIII; terjadi karena kekurangan faktor 8 (Factor VIII) protein pada darah yang menyebabkan masalah pada proses pembekuan darah. - Hemofilia B; yang dikenal juga dengan nama : - Christmas Disease; karena di temukan untuk pertama kalinya pada seorang bernama Steven Christmas asal Kanada - Hemofilia kekurangan Factor IX; terjadi karena kekurangan faktor 9 (Factor IX) protein pada darah yang menyebabkan masalah pada proses pembekuan darah.

19 Bagaimana ganguan pembekuan darah itu dapat terjadi?
Gangguan itu dapat terjadi karena jumlah pembeku darah jenis tertentu kurang dari jumlah normal, bahkan hampir tidak ada. Perbedaan proses pembekuan darah yang terjadi antara orang normal dengan penderita hemofilia, menunjukkan pembuluh darah yang terluka di dalam darah tersebut terdapat faktor-faktor pembeku yaitu zat yang berperan dalam menghentukan perdarahan. a. Ketika mengalami perdarahan berarti terjadi luka pada pembuluh darah (yaitu saluran tempat darah mengalir keseluruh tubuh), lalu darah keluar dari pembuluh. b. Pembuluh darah mengerut/ mengecil. c. Keping darah (trombosit) akan menutup luka pada pembuluh. d. Faktor-faktor pembeku da-rah bekerja membuat anyaman (benang - benang fibrin) yang akan menutup luka sehingga darah berhenti mengalir keluar pembuluh. 7. Limfoma Hodgkin Limfoma Hodgkin, juga diketahui sebagai penyakit Hodgkin, adalah tipe limfoma yang pertama kali dideskripsikan oleh Thomas Hodgkin tahun Secara klinis, Limfoma Hodgkin dikarakterisasikan dengan penyebaran penyakit melalui satu grup nodus limfa menuju lainnya dan dengan perkembangan gejala B dengan penyakit yang sudah jauh berkembang.

20 Secara pathologi, penyakit ini dikarakterisasikan oelh kehadiran sel Reed-Sternberg. Limfoma Hodgkin adalah salah satu dari kanker pertama yang dapat disembuhkan oleh radiasi. Nantinya limfoma Hodgkin merupakan salah satu yang pertama kalinya dapat disebuhkan oleh kombinasi kemoterapi. Rata penyembuhan sekitar 93%, membuat penyakit ini sebagai salah satu kanker yang paling dapat disembuhkan. 8. Kanker Kanker adalah segolongan penyakit yang ditandai dengan pembelahan sel yang tidak terkendali dan kemampuan sel-sel tersebut untuk menyerang jaringan biologis lainnya, baik dengan pertumbuhan langsung di jaringan yang bersebelahan (invasi) atau dengan migrasi sel ke tempat yang jauh (metastasis). Pertumbuhan yang tidak terkendali tersebut disebabkan kerusakan DNA, menyebabkan mutasi di gen vital yang mengontrol pembelahan sel. Beberapa buah mutasi mungkin dibutuhkan untuk mengubah sel normal menjadi sel kanker. Mutasi-mutasi tersebut sering diakibatkan agen kimia maupun fisik yang disebut karsinogen. Mutasi dapat terjadi secara spontan (diperoleh) ataupun diwariskan (mutasi germline).

21 Kanker dapat menyebabkan banyak gejala yang berbeda, bergantung pada lokasinya dan karakter dari keganasan dan apakah ada metastasis. Sebuah diagnosis yang menentukan biasanya membutuhkan pemeriksaan mikroskopik jaringan yang diperoleh dengan biopsi. Setelah didiagnosis, kanker biasanya dirawat dengan operasi, kemoterapi dan/atau radiasi. Bila tak terawat, kebanyakan kanker menyebabkan kematian; kanker adalah salah satu penyebab utama kematian di negara berkembang. Kebanyakan kanker dapat dirawat dan banyak disembuhkan, terutama bila perawatan dimulai sejak awal. Banyak bentuk kanker berhubungan dengan faktor lingkungan yang sebenarnya bisa dihindari. Merokok tembakau dapat menyebabkan banyak kanker dari faktor lingkungan lainnya. Tumor (bahasa Latin; pembengkakan) menunjuk massa jaringan yang tidak normal, tetapi dapat berupa "ganas" (bersifat kanker) atau "jinak" (tidak bersifat kanker). Hanya tumor ganas yang mampu menyerang jaringan lainnya ataupun bermetastasis. Ketika sel normal (A) rusak atau tua (2), mereka mengalami apoptosis (1); sel kanker (B) menghindari apoptosis dan terus membelah diri

22 9. Sindrom Leigh Sindrom Leigh merupakan sejenis penyakit genetik neurometabolik yang jarang ditemui di mana berlaku proses degenerasi/kemerosotan pada sistem saraf utama iaitu otak, saraf tunjang dan saraf mata. Ini bermaksud sistem saraf utama akan hilang keupayaan berfungsi dan proses ini berlaku secara beransur-ansur. Ia mula diketengahkan pada tahun 1951 dan Sindrom Leigh Penyakit ini menjadi ketara dengan cepat dengan tanda-tanda pertamanya adalah seperti hilang kawalan pada leher dan kepala, kurang menghisap susu, hilang kawalan pada otot-otot, hilang selera makan, muntah-muntah, sawan dan menangis berpanjangan adalah mungkin tanda-tanda lain yang turut dilihat dalam penyakit ini.Semasa penyakit ini berlarutan dan menjadi lebih serius, masalah-masalah lain seperti masalah jantung dan lemah keseluruhan otot-otot badan berlaku mengakibatkan lactic acidosis iaitu keadaan di mana badan menghasilkan terlampau banyak asid laktik. Sindrom Leigh adalah suatu masalah genetik pada enzim-enzim atau bahan-bahan kimia dalam badan yang mengawal beberapa proses biokimia yang perlu untuk kehidupan. Tanda-tanda Lewat perkembangan, lemah otot dan lactic acidosis berlaku hampir-hampir pada semua kes Sindrom Leigh.

23 Dimana informasi tsb didapat?
PERKEMBANGAN BIOLOGI MOLEKULAR Sel tubuh manusia Tubuh manusia dibangun lenih kurang 3x1013 cells Perintah semua informasi yang diperlukan makhluk hidup berada di materi genetik yang dijumapi pada setiap sel. Setiap sel mengandung keseluruhan genom manusia. Dimana informasi tsb didapat? As example, the human body consists of approx. 3x 1013 cells. The instructions providing all information necessary for the living organism resides in the genetic material, which will be found in each individual cell. Each cell contains all the information, that makes an human being. So to say, the complete human genome is found in each single cell. Materi genetik : DNA Unit dari muolekul genetik yang mengkodekan informasi : gen. Unit penyimpanan materi genetik dipaket dengan nama kromosom. Manusia terdiri dari 46 kromosom Dijumpai di nukleus sel

24 Informasi genetik diterjemahkan dari DNA ke protein.
Dari gen ke protein Gen merupakan instruksi manual untuk tubuh manusia. Yang terdiri dari perintah untuk membangun semua protein --- tubuh dapar berfungsi. Informasi genetik diterjemahkan dari DNA ke protein. The genes are the instruction manuals for the bodies, their specific compartments and functions. The Information in the genes helps to make cells working in the correct way: a cell in the muscle has different function than a cell in the brain. Only the actively needed information in a certain cell is specifically translated into proteins. Cell Chromosomes Gene DNA Protein