Arabiyatuna Arabiyatuna
Proses replikasi DNA
Replikasi dimulai pada ujung 3’ untai cetakan atau parental. Sintesi primer RNA sintesis dari 5’ ke 3’ menuju garpu replikasi, dan primer itu dipanjangkan oleh DNA polimerase III, membentuk untai (leading strand). Untai cetakan yang diseberangnya memiliki ujung 5’, sehingga tidak ada primer komplementer yang dapat dibentuk dari 3’ ke 5’. Untai komplemennya lagging strand direplikasi (5’ ke 3’) dalam segmen-segmen pendek (masing-masing beberapa ratus nukleotida) dalam arah berlawanan dengan pergerakan garpu replukasi (Gambar 4). Segmen-segmen tersebut dinamakan fragmen Okazaki. DNA polimerase III memunculkan celah sementara dengan menyingkirkan primer RNA tetapi dengan cepat mengisi celah tersebut dengan deoksiribonuleotida pengganti. Potongan-potongan kosong diantara fragmen-fragmen Okazaki yang bersebelahan dengan segera disambungkan oleh DNA ligase sehingga saat kapanpun hanya terdapat satu fragmen tunggl yang belum selesai pada untai utama (Stansfield, 2007).
Proses replikasi DNA harus diawali dengan pemutusan (denaturasi) ikatan antara untaian DNA yang satu dengan untai komplemennya, karena pemasangan nukleotida akan terhalangi jika untai cetakan berada dalam keadaan berikatan. Denaturasi awal terjadi pada bagian DNA yang dikenal sebagai ori (origin of replication) atau titik awal replikasi. Kemudian inisiasi sintesis DNA, dilanjukan polimerisasi/pemanjangan untaian DNA, lalu ligasi fragmen DNA, dan terakhir terminasi sintesis DNA.
Ikatan hidrogen antara A-T dan G-C akan terputus dan diikuti dengan pembukaan untaian DNA. Untaian DNA membuka membentuk struktur yang disebut garpu replikasi (replication fork). Pada gambar 4 ditunjukkan bahwa garpu replikasi akan bergerak sehingga membuka molekul DNA induk yang akan membuka secara bertahap. Masing-masing untaian DNA induk yang sudah terpisah satu sama lain berfungsi sebagai cetakan untuk penempelan nukleotida-nukleotida yang akan menyusun molekul DNA baru.
Nukleotida-nukleotida baru akan dipolimerisasi menjadi untaian DNA baru dengan urutan sesuai dengan urutan cetakan DNA komplemennya. Basa nukleotida A dipasangkan dengan basa T yang ada pada cetakannya, sedangkan basa C dipasangkan dengan basa G. Oleh karena itu, untaian DNA baru yang terbentuk merupakan komplemen untaian DNA induk. Proses polimerisasi nukleotida terjadi pada kedua untaian DNA cetakan sehingga pada akhir satu kali putaran replikasi akan dihasilkan dua molekul DNA baru yang identik. Masing-masing molekul DNA untai ganda yang terbentuk terdiri atas untai DNA induk dan untai DNA baru hasil polimerisasi selama proses replikasi. Dalam putaran replikasi berikutnya akan terjadi proses yang serupa sehingga DNA anakan menjadi DNA induk untuk replikasi berikutnya (Yuwono, 2005).
Polimerisasi DNA hanya dapat dimulai jika tersedia molekul primer, yaitu suatu molekul yang digunakan untuk mengawali proses polimerisasi untaian DNA. Salah satu alasan mengapa virus dipertimbangkan sebagai bagian dari makhluk hidup adalah kemampuan virus untuk bereproduksi atau berkembang biak walaupun dengan syarat harus di dalam sel inang.
Gambar 4. Garpu replikasi yang terdapat leading sttrand dan lagging strand
Setelah dilakukan inisiasi dan polimerisasi, akhirnya proses replikasi DNA akan diakhiri dengan proses terminasi atau pengakhiran replikasi (Gambar 5). Pada prokariot, replikasi genom berbenuk lingkar dan akan berakhir pada waktu kedua garpu replikasi bertemu pada suatu titik. Titik tempat pengakhiran replikasi disebut sisi terminasi. Pada E.coli sisi terminasi dicirikan oleh satu urutan basa DNA sepanjang 23 pb yang berikatan dengan suatu protein spesifik yang disebut protein Tus (terminus utilization substance). Urutan konsesus sisi terminasi AATTAGTATGTTGTAACTAAANT diperlukan untuk menghentikan garpu replikasi yang mendekati daerah tersebut dari ujung 5’. Oleh karena itu diperlukan sepasang urutan semacam itu untuk untuk menghentikan gerakan garpu replikasi dari dua arah yang berlawanan. Urutan basa DNA tersebut tersusun sedemikian rupa sehingga pada waktu garpu relikasi melewati ter sekuens yang pertama maka garpu replikasi tersebut akan ditahan di sekuens kedua.
Sekuens ter berikatan dengan protein Tus sehingga menghentikan aktivitas enzim helikase. Garpu replikasi akan berhenti pada saat melewati protein Tus yang melekat pada sekuens ter. Oleh karena itu, jika salah satu garpu replikasi bergerak lebih cepat dari yang lain, maka garpu replikasi tersebut akan berhenti pada sekuens ter dan menunggu kedatangan garpu replikasi dari sisi yang lain. Garpu replikasi akan berhenti sejenak pada sisi terminasi sebelum menyelesaikan proses replikasi. Dengan demikian untaian DNA baru hasil replikasi harus diuraikan sebelum terjadi penggandaan sel. Jika penguraian DNA tersebut tidak dapat berlangsung karena suatu hal, maka keduanya tidak dapat diturunkan kepada sel-sel anakannya sehingga siklus sel akan mengalami kegagalan. Kegagalan tersebut dapat mengakibatkan kematian sel. Enzim topoisomerase diperlukan pada proses akhir replikasi (Yuwono, 2005).
Gambar 5. proses replikasi DNA (Natioal Academy dalam Nuringtyas, 2007).
Pada molekul DNA prokariot yang berbentuk linker, terminasi replikasi akan terjadi ikatan kedua garpu replikasi yang bergerak ke arah yang berbeda bertemu pada sisi terminas. Pada eukariot memiliki genom linier terdpat komplikasi terminasia ujung-ujung kromosom. Enzim telomerase berperan pada replikasi telomer yang memiliki urutan nukleotida spesifik yang berbeda antara organisme yang satu dengan organisme lain. Pada vertebrata temasuk manusia sekuensnya adalah TTAGGG/AATCCC. Spesifitas sekuens tersebut ditentukan telomerase dan suatu molekul N kecil yang ada pada kompleks telomerase. Molekul DNA kecil tersebut digunakan sebagai cetakan untuk sintesis telomer. Telomerase akan menambahkan banyak sekuens spesifik seperti diatas pada ujung kromosom sehingga sekuens tersebut dapat digunakan dalam sintesis telomer, sehingga tidak ada masalah jika tejadi pemendekan kromosom. Jika sekuens spesifik hilang maka digantikan lagi oleh aktivitas telomerase berikutnya karena sekuens tersebut bukan asli kromosom. Telomerase adalah suatu ribonukleoprotein yang mengandung RNA dan sub unit protein (Yuwono, 2005).
Jika penjelasan diatas lebih banyak terkait replikasi DNA linier pada eukariot, dan pada replikasi DNA prokariot hanya sedikit berbeda proses replikasi dibanding DNA pada eukariot. Gambar 6 menunjukkan replikasi DNA sirkuler pada prokariot
Gambar 6. Replikasi DNA prokariot berlangsung bidirectional (Sembiring, 2007)
Daur reproduksi virus ada dua macam, yaitu daur litik dan daur lisogenik. Daur litik dicirikan dengan tahap lisis yaitu tahap pecahnya sel inang. Sedangkan pada daur lisogenik tidak terjadi tahap lisis. Dari daur lisogenik, virus bisa memasuki daur litik.
Daur Litik
-
Adsoprsi, pada tahap ini virus melekat pada dinding sel inang.
-
Penetrasi, pada tahap ini virus memasukkan materi genetiknya ke dalam tubuh sel inang.
-
Replikasi, pada tahap ini materi genetik sel bereplikasi mengikuti materi genetik virus.
-
Sintesis, pada tahap ini materi genetik sel membentuk bagian-bagian tubuh virus.
-
Perakitan, pada tahap ini bagian-bagian tubuh virus tersusun utuh
-
Lisis, pada tahap ini tubuh-tubuh virus yang baru memecah dinding sel inang dan keluar.
Daur Lisogenik
-
Adsorpsi dan penetrasi sama seperti pada daur litik.
-
Profage/penyisipan, pada tahap ini virus menyisipkan materi genetiknya ke dalam materi genetik sel inang.
-
Pembelahan sel, pada tahap ini sel inang membelah diri seperti biasa. Bedanya materi genetik sel inang sudah tersisipi materi genetik virus.
-
Pemisahan, pada daur lisogenik, sewaktu-waktu materi genetik virus yang telah tersisipi bisa lepas dari materi genetik sel inang. Misalnya jika terkena radiasi pada sel inang. Jika materi genetik virus terpisah dari materi genetik sel inang, virus kemudian memasuki daur litik yaitu tahap replikasi. Gambar 7 menunjukkan contoh replikasi pada virus influenza.
Gambar 7. replikasi pada virus influenza.(Sembiring, 2007)
