DNA Mitokondria

Tubuh manusia tersusun atas sel yang membentuk jaringan, organ, hingga

sistem organ. Dalam sel mengandung materi genetik yang terdiri dari DNA dan

RNA. Molekul DNA merupakan rantai polinukleotida berbentuk heliks ganda

yang mempunyai beberapa jenis basa purin dan pirimidin (Poedjiadi dan

Supriyanti., 2007). DNA terdapat di dalam inti sel dan mitokondria. DNA

mitokondria (mtDNA) manusia terletak di dalam matriks semi cair bagian paling

dalam mitokondria. mtDNA manusia berupa untai ganda berbentuk sirkuler yang

memiliki urutan lengkap nukleotida sepanjang 16.569 pasang basa (pb). Molekul

mtDNA terdiri dari untai heavy (H) dan untai light (L) (Anderson, et al., 1981).

Pada untai H terdapat lebih banyak basa purin daripada basa pirimidin, sehingga

lebih berat dibandingkan untai L. mtDNA manusia ditemukan telah diwariskan

secara maternal dari ibu (Denaro, et al., 1981). mtDNA memiliki laju mutasi yang

sangat tinggi, sehingga dapat dimanfaatkan untuk menentukan keragaman genetik

antar individu dalam suatu populasi, hubungan evolusi diantara populasi dan

rekonstruksi migrasi suatu populasi.

Gambar Mitokondria

Letak DNA mitokondria pada matriks mitokondria paling dalam

Pewarisan sifat DNA mitokondria dilakukan secara maternal (mengikuti

garis keturunan ibu) dan tidak ada rekombinasi. Ngili (2005) menyatakan dalam

artikelnya bahwa hanya sel telur yang membawa mitokondria ketika melebur

dengan sperma pada proses pembuahan. Sel telur memiliki 100.000 mitokondria,

sedangkan sperma hanya 50-100 di ekor sperma. Ekor sperma merupakan alat

gerak yang membutuhkan energy tinggi dari mitokondria. Hal ini disebabkan oleh

pada saat akan terjadi fertilisasi, mitokondria sperma yang berada pada bagian

ekor sperma tidak dapat masuk bersama dengan kepala sperma menembus

membran ovum. Akibatnya mitokondria sperma tertinggal di luar ovum dan tidak

diwariskan kepada individu yang terbentuk akibat hasil pembuahan kelak.

Menurut sumber lain menyatakan bahwa DNA mitokondria diwariskan hanya dari

ibu, sedangkan DNA inti dari kedua orang tua (dari DNA ayah dan ibu). Hal ini

terjadi karena saat pembuahan, sel sperma hanya berfusi  materi DNA  saja,

sedangkan bagian-bagian sel sperma yang lain tidak berfusi, sehingga DNA

mitokondria pada anak hanya dari ibu. Selain itu, penelitian terbaru

mengemukakan adanya ubiquitinasi pada mitokondria sperma. Ubiquitinasi

bertujuan merangsang proteolisis mitokondria sperma yang lolos menembus

membran sel ovum. Penyebaran dan jumlah mitokondria di dalam tiap sel tidak

sama dari hanya satu hingga beberapa ribu. Pada sel sperma, mitokondria tampak

berderet-deret pada bagian ekor yang digunakan untuk bergerak. Beberapa

mitokondria dari sel sperma yang mungkin masuk dalam sel telur akan mengalami

pengenceran selama proses mitosis sehingga jumlahnya menjadi tidak berarti atau

dianggap sebagai benda asing sehingga dihancurkan oleh sistem sel. DNA

mitokondria berbeda dengan DNA inti walaupun keduanya berada dalam satu sel.

mtDNA memiliki tingkat polimorfisme yang tinggi yang ditandai dengan laju

mutasi yang tinggi, yaitu sekitar 10-17 kali DNA inti. Hal ini disebabkan mtDNA

tidak memiliki mekanisme reparasi yang efisien, tidak memiliki protein histon,

dan terletak berdekatan dengan membran dalam mitokondria yang merupakan

tempat berlangsungnya reaksi fosforilasi oksidatif menghasilkan radikal oksigen

sebagai produk sampingnya. Selain itu, enzim DNA polimerase yang dimiliki oleh

mitokondria adalah DNA polymerase yang tidak mempunyai aktivitas

proofreading yaitu perbaikan dan pengakuratan dalam replikasi mtDNA. Tidak

adanya aktivitas ini menyebabkan mtDNA tidak memiliki sistem perbaikan yang

dapat menghilangkan kesalahan replikasi, sehingga menyebabkan mutasi.

Keunikan pola pewarisan DNA mitokondria menyebabkan DNA mitokondria

dapat digunakan sebagai marka untuk mengidentifikasi hubungan kekerabatan

secara maternal. Dengan perkembangan teknologi, pemeriksaan DNA dapat

digunakan untuk mengidentifikasi dan membedakan individu yang satu dengan

individu yang lain.

Oleh sebab itu DNA mitokondria bersifat haploid karena hanya berasal dari ibu.

Stop kodon pada mtDNA berbeda dengan DNA inti, salah satu bentuk keunikan

lainnya dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria

menunjukkan perbedaan dalam hal pengenalan kodon universal. UGA tidak

dibaca sebagai “berhenti” (stop) melainkan sebagai tryptofan. AGA dan AGG

tidak dibaca sebagai arginin melainkan sebagai “berhenti”, AUA dibaca sebagai

methionin (Anderson.et al., 1981). DNA mitokondria mempunyai daerah yang

tidak mengode dari mtDNA. Daerah ini mengandung daerah yang memiliki

variasi tinggi yang disebut displacement loop (D-loop). D-loop merupakan daerah

beruntai tiga (tripple stranded) untai ketiga lebih dikenal sebagai 7S DNA. D-loop

memiliki dua daerah dengan laju polymorphism yang tinggi sehingga urutannya

sangat bervariasi antar individu, yaitu Hypervariable I (HVSI) dan Hypervariable

II (HVSII). Daerah non-coding juga mengandung daerah pengontrol karena

mempunyai origin of replication untuk untai H (OH) dan promoter transkripsi

untuk untai H dan L (PL dan PH) (Anderson et al., 1981). Selain itu, daerah non-

coding juga mengandung tiga daerah yang disebut dengan conserved sequence

block (CSB) I, II, III. Daerah ini diduga memiliki peranan penting dalam replikasi

mtDNA.

Keunggulan mtDNA

DNA mitokondria (mtDNA) telah digunakan dalam bidang forensik dan

menjadi barang bukti di pengadilan Amerika dan Eropa. Kelebihan utama

penggunaan mtDNA adalah jumlah molekulnya yang mencapai ribuan dalam satu

sel sehingga memungkinkan dilakukan analisis dari sampel yang sangat sedikit,

misalnya cairan tubuh, akar atau batang rambut bahkan tulang dan fosil tulang.

Kelemahan penggunaan mtDNA

Kelemahan penggunaan mtDNA adalah kemungkinan menemukan

kesamaan antar individu yang relatif tinggi, terutama individu yang terkait

hubungan keluarga segaris ibu. Kelemahan ini jadi menguntungkan bila yang

dilakukan adalah perunutan hubungan keluarga.

Perunutan hubungan keluarga dengan mtDNA didasarkan pada pola

pewarisan maternal yang haploid dan hipervariabilitas daerah D-loop. Secara

teknis D-loop dibagi dalam dua daerah hipervariabel yaitu HV1 (15.971 – 16.414)

dan HV2 (15 – 389). Individu yang terkait hubungan maternal akan memiliki

urutan sekuen yang sama dan yang tidak terkait hubungan maternal ini akan

berbeda.

Terdapat kemungkinan dua individu yang tidak memiliki catatan

hubungan maternal akan memiliki sekuen dengan urutan basa yang sama. Bila

silsilah keluarga hanya diketahui beberapa generasi keatas, sementara kecepatan

mutasi adalah satu titik dalam 33 generasi maka kemungkinan terjadinya kasus

homologi dua individu yang merasa tidak memiliki hubungan maternal relatif

tinggi. Hal ini menyebabkan mtDNA tidak dapat menjadi alat bukti tunggal atau

yang utama dalam pengadilan.

Pengenalan dengan susunan geligi membutuhkan catatan dari dokter gigi

yang kadang tidak dimiliki oleh korban. mtDNA dipilih karena jumlah

molekulnya yang sangat banyak dalam tiap sel, sehingga sekalipun sampel dalam

keadaan yang buruk tetapi kemungkinan keberhasilan amplifikasi akan lebih

tinggi dibanding DNA inti. Sebernarnya masih banyak lagi

aplikasi dari mtDNA dalam berbagai bidang, namun perlu dukungan dana

memadai untuk penelitiannya.

SUMBER PUSTAKA

http://wanenoor.blogspot.com/2011/09/perbedaan-dna-mitokondria-dan-dna-inti.html

http://wong168.wordpress.com/2012/05/17/dna-mitokondria/