Perbaikan DNA atau DNA Repair

Advertisement
DNA dalam inti sel di tubuh kita bisa mengalami kerusakan dari berbagai agen luar (eksternal agent) maupun kerusakan secara langsung (spontaneous endogenous processes). Proses kerusakan DNA oleh agen dapat menimbulkan meliputi : radikal bebas, single & double strand breaks, merusak residu deoxyribose, menginduksi base alterations misalnya metilasi, perubahan basa karena proses kimia tertentu. Kerusakan DNA dapat terjadi karena metabolisme seluler, eksposur dengan sinar UV, radiasi ion, eksposur dengan bahan kimia, kesalahan replikasi.

Perbaikan kerusakan DNA dengan cara aktivasi cek point pada siklus sel, aktivasi program transkripsi, DNA repair (direct reversal, base excision repair, nucleotide excision repair, mismatch repair, double strand break repair, homolog recombination), apoptosis.

Kerusakan DNA diklasifikasikan dalam beberapa cara, yaitu :
Modifikasi basa:
- Perubahan kimia
- Ikatan kovalen antara basa yang berdekatan
- Kehilangan basa
Intrastrand cross-linking, mencegah replikasi dan transkripsi DNA
• Kerusakan DNA tipe tiga
- Kerusakan strand DNA, yang paling hebat yaitu kerusakan double-strand DNA (DSBs) yang menyebabkan DNA-nya putus.

Pada deaminasi C. C mengalami deaminasi sehingga menjadi U. Maka pada saat DNA replikasi G diganti A. Setelah replikasi terjadi mutasi (seharusnya G diganti U). Pasangannya mengalami deaminasi sehingga pasangannya diganti atau dengan merubah U menjadi C sementara G tetap.
Poin mutation merupakan perubahan 1 basa.
Depurinasi A. Kehilangan A: mutasinya dengan memotong (kehilangan 1 basa) atau mengganti pasangan yang hilang.
Abnormalitas dari DNA repair bisa menyebabkan cancer dan penuaan.

Beberapa cara untuk repair / memperbaiki 

- Single step reactions, direct reversal (langsung diganti) dengan single enzyme seperti photolyase atau O-6-methyl-DNA-alkyltransferase.
- Single and multi-step base excision repair mechanisms. (glikosilasis)
- Multi-step reaction

Perbaikan DNA / DNA repair dikelompokkan menjadi 3 cara:
- Damage reversal: langsung digantikan
- Damage removal: dihilangkan
- Damage tolerance: mentoleransi kesalahan

keterangan:
Damage reversal
- Cara mudah untuk memperbaiki DNA
- Enzim yang mereparasi tidak perlu memotong DNA tetapi hanya menggantikan saja (pada proof reading).
- Photorectivation merupakan contoh damage reversal .

Kalau terjadi kesalahan, misal DNA polymerase melakukan kesalahan sehingga timbul misincorporated nucleotide sehingga kalau tidak sesuai (misalnya harusnya G dipasang A) maka akan timbul tonjolan, sehingga proof reading akan mundur karena memiliki exonuclease activity, membetulkan kesalahan dan selanjutnya maju lagi.

Damage removal
Lebih kompleks karena melibatkan replacing (penggantian) dengan dipotong-potong. Ada tiga tipe damage removal, yaitu:
• Base excision repair, hanya 1 basa yang rusak dan digantikan dengan yang lain.
• Mismatch repair, penggantian basa yang tidak sesuai yang dilakukan dengan enzim.
• Nucleotide excision repair, memotong pada salah satu segmen DNA yang mengalami kerusakan.

Base Excision repair



Uracil (U) dipotong (Glycosylase) --> dikeluarkan (phosphodiesterase) --> diganti (DNA polymerase) dengan C --> ditempelkan (ligase)

Nucleotide Excision repair
Kesalahannya pyrimidine dimer (kesalahan 2 basa tetangga), maka yang dilakukan dengan memotong pada satu tempat tertentu dan dilepas oleh DNA helicase, selanjutnya DNA polymerase dan DNA ligase bekerja untuk memperbaikinya.

Pada mismatch proofreading karena kesalahan pada kedua strand sehingga harus dipotong-potong.


Damage tolerance dilakukan bila kesalahan tidak dapat diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa ditoleransi dan yang terpotong adalah kedua strand. Ada 2 cara:
- Homolongous recombination (HR), menggunakan sister kromatid untuk memperbaiki kerusakan. Pada cara ini tidak akan terjadi delesi.
- Non homologous end joining (NHEJ), bila putusnya tidak sama makan akan diratakan dulu dengan eksonukleuse, kemudian ada enzim tertentu yang bekerja dan akan menggabungkan. Tetapi akan terjadi delesi.
Sumber : Molecular Biology of the cell Fifth Edition 2008 


PROTEIN YANG BERPERAN DALAM PERBAIKAN DNA (DNA REPAIR) 

1.Protein hHR23a 
Rad23 keluarga protein, termasuk protein manusia homologs hHR23a dan hHR23b, merangsang perbaikan eksisi nukleotida dan telah ditunjukkan untuk memberikan hubungan antara sebuah novel yang ditengahi proteasome degradasi protein dan perbaikan DNA. Proteasomal mengatur S5a subunit hHR23a struktur protein. Rad 23a berisi empat terstruktur domain dihubungkan oleh linker fleksibel daerah. Domain tersebut berinteraksi dalam mode intramolekul, dan dengan menggunakan data coupling dipolar residu dalam kombinasi dengan Usikan pergeseran kimia analisis. hHR23a konformasi yang tertutup didefinisikan oleh interaksi N-terminal ubiquitin-seperti domain dengan dua ubiquitin-terkait domain. Pengikatan S5a subunit proteasomal mengganggu hHR23a interaksi interdomain dan dengan demikian menyebabkannya untuk mengadopsi konformasi yang dibuka.

2. protein MLH 1
Fungsi protein MLH 1
Memperbaiki kesalahan saat replikasi, termasuk dalam mismatch repair (MMR). Protein ini memiliki 3 domain, yaitu domain PSM, MutS a dan ATP ase.
Mekanisme kerja : MLH1 berikatan dengan PSM2 membentuk kompleks MutL a, MutL a berikatan dengan MutS a (MSH2-MSH6), kompeks ini mengaktivasi protein lain untuk memperbaiki kesalahan (membuang sekuen DNA yang keliru & mengganti dengan sekuens yang benar / removal).
Gangguan patologis protein MLH1
Mutasi pada MLH1 menyebabkan rentan terhadap kanker, yaitu pada usus besar (Hereditary non-polyposis colorectal cancer (HNPCC)) dan risiko kanker pada rahim, ovarium, payudara, perut, usus halus dan laring.


3. Protein MSH2
Gen MutS H2 yang disandi oleh MSH2 terletak pada kromosom 2p22-p21, dimulai dari 47.483.767 bp sampai 47.593.877 bp, terdiri dari 16 exon dan 15 intron, 80.098 bp, 110,111 basa, 932 asam amino, berat molekul 104.743 Da.
MSH2 sebagai komponen dari sistem MMR pasca replikasi DNA.
Protein MSH2 memiliki peran ganda dalam DNA repair dan apoptosis.
2 bentuk heterodimer berbeda yaitu MutS α (MSH2-MSh6) dan MutS  (MSH2-MSH3).


.

ARTIKEL YANG BERKAITAN