Enzim-enzim pada replikasi DNA

Enzim-enzim pada replikasi DNA

Replikasi DNA merupakan proses enzimatis. Enzim-enzim yang berperan (fungsi, sifat, dan cara kerja) pada replikasi DNA antara lain enzim DNA polimerase, DNA ligase, DNA gyrase, dan Helicase. Ada 3 macam enzim polimerase DNA yaitu polimerase DNA I, II, dan III.

1. Enzim polimerase DNA I

– DNA polimerase I berperan menghilangkan RNA primer yang melekat pada lagging strand DNA dan mengganti dgn DNA

– Merupakan rantai tunggal polipeptida dengan BM 109 kdal

– Mengkatalisir penempelan unit deoxyribonucleotida baru ke rantai DNA pemula (primer strand)

– Kecepatan mengkatalisir 10 nukleotida diambahkan tiap detik setiap 1 mol polimerase DNA I

– Mempunyai aktivitas 3’-5’ exonuclease yaitu mengecek hasil polimerisasi sebelum dilanjutkan

– Mempunyai aktivitas 5’-3’ exonuclease

Perbedaan 3’-5’ exonuclease dan 5’-3’ exonucelase

• 3’-5’ exonuclease

– Proof reading action

– Berfungsi menghidrolisa DNA jika terjadi kesalahan

(memotong nukleotida yang bukan pasangan nukleotidanya) dari ujung 3’-OH

– Nukleotida yang diambil harus mempunyai gugus 3’-OH bebas dan bukan bagian double helix

• 5’-3’ exonuclease

– Membetulkan kesalahan dengan menghidrolisa DNA dari ujung rantai 5’- fosfat

– Pemotongan ikatan terjadi pada ikatan fosfodiester ujung 5’ atau beberapa residu dari ujung 5’

– Pemotongan ikatan harus sudah di dalam rantai double helix

– Kesalahan yang dibetulkan baik salah karena basa tidak sesuai dengan pasangannya maupun kesalahan yang lain, misal terjadinya ”thymine dimer”.

2. Enzim polimerase DNA II

Fungsi spesifik enzim polimerase DNA II belum dapat jelas, hanya diketahui enzim ini berperan juga pada replikasi DNA. Kecepatan mengkatalisis sebanyak 0,5 nukleotida ditambahkan tiap detik, serta mempunyai aktivitas 3’-5’ exonuclease.

3. Enzim Polimerase DNA III

Merupakan polimerase yang bertanggungjawab Pada replikasI invivo. Merupakan Holoenzim kompleks denGan BM 550.000 yang terdiri atas 7 polipeptida yang berbeda, α membawa aktivitas 5’-3’ exonclease sedangkan lainnya memBawa aktivitas 3’-5’ exonulease. Satu atau lebih polipeptida yang lain mengikat molekul ATP. Sedangkan sisanya belum diketahui fungsinya. Mungkin dua kompleks holoenzim dibutuhkan dalam replication fork, kecepatan mengakataliisis 150 nukleotida ditambakan setiap detik. Enzim polimerase DNA III ini mengandung ion Zn²⁺ dan mebutuhkan ion Mg²⁺ untuk bekerjanya.

4. DNA ligase

Enzim polimerase DNA dapat menambahkan deoksiribonukleotida ke rantai pemula, tetapi tidak dapat mengkatalisis penggabungan 2 rantai DNA. Pada tahun 1967 ditemukan adanya enzim yag mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara 2 rantai. Enzim ini disebut enzim ligase, yang mempunyai ciri:

– Berupa rantai polipeptida tunggal BM 77000

– Memerlukan gugus OH pada ujung 3’ bebas dan gugus fosfat pada ujung 5’ rantai yang lain, pembentukan ikatan fosfodiester ini berupa reaksi endergoni (butuh tenaga)

– Menyambung 2 mol rantai DNA yang merupakan bagian dari DNA double helix (tidak dapat menyambung 2 mol rantai tunggal)

Fungsi enzim ligase sebagai berikut:

– Memperbaiki rantai yang putus pada DNA dupleks

– Menyambung ujng DNA dupleks untuk menghasilkan DNA sirkuler

– Menyambung sintesa DNA pada proses rekombinasi

– Bekerja sama dengan polimerase DNA pada replikasi DNA

5. Enzim girase DNA (”DNA Gyrase”)

– Termasuk topoisomerase tipe II

– Berfungsi membuka supercoiled sebelum replikasi berlangsung

– Mengubah bentuk relax menjadi supercoiled dengan membutuhkan ATP

6. Enzim helicase

Enzim yang membuka putaran segmen DNA tepat di bagian depan garpu replikasi, disebut enzim helicase. Enzim ini mengikat ATP dan mengikat rantai tunggal DNA. Ada dua macam enzim helicase, satu mengikat pada templatenya lagging strand dan bergerak dengan arah 5’-3’, yang satunya lagi mengikat pada rantai template leading strand dan bergerak dengan arah 3’-5’.

7. Single Strand Binding Protein (SSBP)

Secepatnya setelah rantai terbuka beberapa mol protein tertentu mengikatkan diri sangat erat untuk menjaga jangan sampai rantai berdekatan lagi. Enzim ini disebut Helix-destabilizing protein (single strand DNA binding protein (SSBP). SSBP pada E.coli merupakan polipeptida yang terdiri atas 177 asam amino. Rantai yang telah terikat oleh SSBP menjadi kaku dan lurus, tidak ada lekukan/bengkokan.

8. Enzim primase

DNA beraktivitas dengan arah 5’-3’ (hanya terdiri atas 10 nukleotida). Kemudian pada ujung 3’ ditambahkan dioksiribonukleosida trifosfat (oleh enzim polimerase DNA III) satu demi satu sehinga lengkap 1000-2000 nukleotid. Nukleotida pada RNA pemula/RNA primer dihilangkan/diputus satu demi satu oleh aktivitas 5’-3’ exonuclease.

(Moeljoprawiro, 2007)

Bahan dasar untuk replikasi DNA adalah Deoxyribonucleotida 5’triphosphate, enzim-enzim polimerase DNA I, II, III, dan enzim ligase DNA. Untuk mensintesa DNA, enzim polimerase DNA I membutuhkan 4 macam deoksiribonukleosida 5’ triphoshate (dATP, dGTP, dTTP, dCTP) atau ion Mg2+ rantai pemula DNA (primer chain) dengan gugus bebas 3’-OH dan ”DNA template”. Pemanjangan rantai dengan arah 5’-3’. Pemanjangan terjadi karena penggabungan 3’-OH pada DNA pemula dengan atom fosfor yang paling di adalam dari deoksiribonukleosida trifosfat yang ditambahkan.