Sebab Terjadinya Mutasi [PDF]

Citation preview

Sebab Terjadinya Mutasi Penyebab mutasi sebagian besar karena faktor lingkungan dan faktor internal materi genetik. Mutasi spontan adalah perubahan materi genetic yang terjadi tanpa sebab-sebab yang jelas. Mutasi terinduksi adalah perubahan materi genetic yang terjadi karena pemaparan makhluk hidup pada penyebab mutasi seperti radiasi pengion, radiasi ultraviolet, dan berbagai senyawa kimia. Berikut merupakan sebab terjadinya mutasi. a. Kesalahan pada replikasi DNA Watson dan Crick menunjukkan bahwa struktur dasar di DNA tidak statis dimana atom hidrogen dapat berpindah dari satu posisi dalam purin atau pirimidin. Fluktuasi kimia tersebut disebut pergeseran tautomerik meskipun pergeseran tautomerik jarang terjadi, tetapi juga penting dalam metabolisme DNA karena akan mengubah beberapa pasangan basa. Misalnya adalah yang terkait dengan tautomerisme (akibat perubahan posisi sesuatu proton yang mengubah suatu sifat kimia molekul). Pada basa purin dan pirimidin, perubahan tautomerik mengubah sifat ikatan hidrogennya.



Dalam hal ini S* dapat



membentuk ikaan hidrogen dengan A, G* dengan T, T* dengan G, A* dengan S. S*, G*, T*, dan A* adalah bentuk yang jarang dari basa S, G, T, dan A akibat tautorisme.



Gambar 1.1 Tautomer dari basa timin, sitosin, adenine, dan guanine



Gambar 1.2 Ikatan hydrogen antara basa purin dan pirimidin dengan pasangan tautomer



Efek perikatan antar basa purin dan pirimidin dengan pasangan tautomer tampak jika pada saat replikasi DNA. Pasangan yang tidak cocok akan memisah pada replikasi



berikutnya, kemudian masing-masingnya akan berpasangan dengan basa komplemennya sehingga terjadi mutasi.



Gambar 1.3 Peristiwa mutasi yang terjadi akibat perubahan tautomerik pada basa DNA



b. Penggelembungan template pada saat replikasi Penggelembungan template DNA dapat terjadi pada template yang lama maupun unting baru. Jika penggelembungan terjadi pada unting lama maka akan terjadi delesi pada unting baru, sebaliknya jika penggelembungan pada unting baru maka terjadi adisi pada unting baru.



Gambar 1.4 Peristiwa mutasi yang terjadi karena delesi dan adisi spontan akibat penggelembungan unting DNA saat replikasi



c. Perubahan kimia Perubahan kimia pada DNA yang dapat menjadi sebab terjadinya mutasi secara spontan yakni depurinasi dan deaminasi basa-basa tertentu. Depurinasi adalah ketika purin (adenin dan guanine) tersingkir dari DNA karena terputusnya ikatan kimia antara purin dan gula deoksiribosa. Sedangkan deaminasi adalah ketika suatu gugus asam amino tersingkir dari basa. Mutagen kimia dapat dibagi menjadi dua kelompok: (1) mutagenik yang dapat mereplikasi dan nonreplicating DNA, seperti agen alkilasi dan nitrous acid dan (2) mutagenik hanya untuk mereplikasi DNA, seperti basis analogis-purin dan pirimidin dengan struktur mirip dengan basis normal dalam DNA.



Jika 5-bromouracil hadir dalam bentuk enol sebagai trifosfat nukleosida pada untai DNA, dan akan dimasukkan guanin yang berlawanan dengan template dan menyebabkan G: C → A: T transisi. Jika, 5-bromouracil yang tergabung dalam bentuk keto dengan basa adenin berlawanan (di tempat timin) maka mengalami tautomerik sebuah dan bergeser ke bentuk enol selama replikasi berikutnya, itu akan menyebabkan A: T → G: C transisi.



Asam nitrat (HNO2) adalah mutagen kuat yang bertindak di kedua replikasi atau nonreplicating DNA. Asam nitrat menyebabkan deaminasi oksidatif dari gugus amino di adenin, guanin, dan sitosin. Reaksi ini mengubah gugus amino untuk kelompok keto dan mengubah ikatan hidrogen.



Pewarna akridin seperti proflavin adalah mutagen kuat yang menginduksi mutasi frameshift. Acridine yang bermuatan positif akan ditumpuk diantara pasangan basa di DNA.



Dengan demikian, akan mengubah konformasi dari helix ganda, menyebabkan Kinks dalam molekul. Ketika molekul DNA mengandung Acridine maka akan terjadi penambahan dan penghapusan dari satu sampai beberapa pasangan basa.



Agen alkylating adalah bahan kimia yang menyumbangkan kelompok alkil ke molekul lain yang memiliki beberapa efek pada DNA. Agen alkylating menginduksi semua jenis mutasi, termasuk transisi, transversi, frameshifts, dan bahkan penyimpangan kromosom, dengan frekuensi relatif yang bergantung pada reaktivitas agen yang terlibat. Salah satu mekanisme mutagenesis oleh agen-agen alkilasi melibatkan transfer metil atau etil pada basa, sehingga berpotensi merubah pasangan basa. Berbeda dengan kebanyakan agen alkylating, yang hydroxylating agen hidroksilamin (NH2OH) memiliki efek mutagenik tertentu yang hanya menginduksi G: C → A: transisi T. Karena kekhususan nya, hydroxylamine telah sangat berguna dalam mengklasifikasikan mutasi transisi. Mutasi yang diinduksi untuk kembali ke tipe normal oleh asam nitrat atau analog dasar. Dengan demikian, hydroxylamine dapat digunakan untuk menentukan apakah suatu tertentu mutasi adalah A: T → G: C atau G: C → A: T transisi. d. Transposisi elemen transposabel Transposisi elemen transposabel sudah terbukti dapat menyebabkan terjadinya mutasi gen dan mutasi kromosom atau aberasi kromosom. Mutasi gen akibat transposisi tersebut karena terjadi insersi ke dalam gen. Selain itu, transposisi juga akan mempengaruhi ekspresi gen dengan cara insersi ke dalam urut-urutan pengatur gen. Salah satu contoh terjadinya mutasi karena transposisi dapat dilihat pada Drosophilla yang timbul karena insersi elemen transposabel, sekalipun secara eksperimental keberhasilan perlakuan dengan elemen transposabel masih jarang. e. Efek gen mutator Pada makhluk hidup juga dikenal adanya gen yang ekspresinya mempengaruhi frekuensi mutasi gen-gen lain. Frekuensi mutasi gen-gen lain itu biasanya meningkat. Gengen yang mempunyai pengaruh semacam itu disebut gen mutator. Dua contoh kelompok makhluk hidup yang sudah diketahui memiliki gen mutator adalah E.coli dan Drosophilla.



f) Radiasi Radiasi sebagai penyebab mutasi dibedakan menjadi radiasi pengion (yang berenergi tinggi misalnya sinar X, sinar gamma dan radiasi kosmik) dan radiasi non pengion (berenergi rendah misalnya radiasi sinar ultraviolet). Radiasi pengion mampu menembus jaringan/ tubuh makhluk hidup karena berenergi tinggi. Selama menembus jaringan/ tubuh makhluk hidup sinar berenergi tinggi tersebut berbenturan dengan atom sehingga terjadi pembebasan electron dan terbentuk ion-ion positif. Ion positif berbenturan dengan molekul lain sehingga terjadi pembebasan electron dan terbentuk ion-ion positif lebih lanjut.