Katalog Dalam Terbitan

Permana, Iman (1971 – ...)

PCR dalam investigasi penyakit mitokondria/ penulis, Iman Permana Maksum; penyunting, Adnan Abi Wildan -- Sumedang: Alqaprint Jatinangor, 2017.

x + 150 hlm. (termasuk indeks); 24,5 cm.

Bibliografi: hlm. 127ISBN 978-602-6408-17-41. Bioteknologi: mikrobiologi dan biokimia. I. Judul.

II. , Maksum, Iman Permana. III. Wildan, Adnan Abi. 660.6

Pasal 72Undang-Undang Nomor 19 Tahun 2002 tentang Hak Cipta

1. Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak melakukan perbuatan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 2 ayat (1) atau Pasal 49 ayat (1) dan ayat (2) dipidana dengan pidana penjara paling singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau denda paling banyak Rp5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah).

2. Barangsiapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta atau Hak Terkait sebagaimana dimaksud pada ayat (1) dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).

Pola Pemukiman dan Lingkungan HidupArkeologi

ALQAPRINT JATINANGOR

Cakrawala Baru Dunia Buku

Dr. Iman Permana Maksum, M.Si.Departemen Kimia FMIPA Universitas Padjadjaran

ALQA 38.17.117PCR dalam Investigasi Penyakit Mitokondria

© Dr. Iman Permana Maksum, M.Si.Penyunting, Adnan Abi Wildan

Cover, Trisatya dan Adlhan Nury 'Ojo' MASA

Diterbitkan olehALQAPRINT JATINANGOR - Anggota Ikapi

Nomor 006/JBA/99Jalan Cibeusi Kawasan Pendidikan JatinangorTelp./Faks. (022) 878 33 674 - 081312247263

Sumedang 45363/ Bandung 40600e-mail:

alqaprint@yahoo.co.idalqaprintjatinangor@gmail.com

Cetakan Pertama, Zulhijjah 1438 H./ September 2017

v

PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan karunia-Nya,

Penulis telah dapat menyelesaikannya. Buku ini ditulis dari hasil penelitian penulis dan studi pustaka, untuk mencari informasi sebanyak mungkin mengenai peranan beberapa metode PCR (polymerase chain reaction) dalam manajemen investigasi penyakit mitokondria yang berhubungan dengan mutasi pada DNA (deoxyribonucleic acid) mitokondria, dengan harapan menjadi sumbangan ilmiah khususnya pada penelitian dan perkembangan ilmu pengetahuan di bidang biologi molekul. Penulisan buku ini didanai oleh Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi Tahun Anggaran 2017, No. 718/UN6.31/PL/2017. Oleh karena itu, penulis ucapkan terima kasih kepada Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi.Pada kesempatan ini, penulis ucapkan terima kasih dan

penghargaan kepada seluruh pihak yang telah membantu penyelesaian buku ini, khususnya Prof. Dr. O. Suprijana, M.Sc., Achmad Saifuddin Noer, Ph.D. (Alm.), Prof. Dr. Gantira Natadisastra, dr., Sp.M., Dr. Eng. Sukma Nuswantara, M.Phil. Istriku Susi Kusmawati dan Anakku Zahra, Farras, dan Narendra sebagai motivator penulis selama menyelesaikan buku ini.

Demikian pula seluruh pasien bagian endokrinologi RSCM (Cipto Mangunkusumo) Jakarta dan RS Mata Cicendo Bandung yang telah bersedia sebagai subjek penelitian. Juga, Maryantoro Oemardi, dr., Sp.P.D-KEMD selaku koordinator

vi

PCR dalam InvestIgasI PenyakIt mItokondRIa

penelitian Departemen Ilmu Penyakit Dalam FKUI-RSCM, Diah dr., Sp.P.D-KEMD dan Andrew dr., Sp.M., yang telah banyak membantu di dalam penelitian. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah membantu pengerjaan penelitian dan penulisan buku ini. Semoga amal baik yang telah diberikan kepada penulis, dibalas oleh Allah SWT.

Penulis sadari bahwa penulisan buku ini masih belum sempurna, mengingat perkembangan informasi dan ilmu pengetahuan berkembang sangat pesat, untuk itu setiap informasi dan masukan mengenai buku ini akan sangat penulis hargai sebagai bahan perbaikan.

Penulis,

vii

DAFTAR ISI

• PENGANTAR ..................................................................... v• DAFTAR ISI ......................................................................... vii

BAB I PCR (POLYMERASE CHAIN REACTION) ............... 11.1 Apa itu PCR? ...................................................... 11. 2 Karakterisasi Hasil PCR dengan Elektroforesis DNA pada Gel Agarosa ...................................... 61.3 Bagaimana Mempersiapkan DNA Templat untuk Reaksi PCR ................................ 91.4 Beberapa Tipe PCR untuk Analisis Mutasi ......... 14

a. PASA (PCR Amplification of Specific Alleles) .......................................................... 14b. PCR-RFLP (PCR-Restriction Fragment Length Polymorphism) ................................. 18c. PCR-SSCP (PCR-Single Strand Conformation Polymorphism) ...................... 21

BAB II PENYAKIT MITOKONDRIA ................................... 312.1 Aspek Umum Mitokondria ................................. 312.2 Karakteristik Genom (DNA) Mitokondria ......... 322.3 Penyakit DNA Mitokondria ............................... 37

a. MELAS (Mitochondrial Encephalopathy, Lactic Acidosis, and Stroke-like Episodes) ... 47b. MERRF (Myoclonic Epilepsy and Ragged Red Fibres) ............................... 48c. LHON (Leber’s Hereditary Optic Neuropathy) .................................................. 48d. NARP (Neuropathy, Ataxia,

viii

PCR dalam InvestIgasI PenyakIt mItokondRIa

and Retinitis Pigmentosa) .............................. 49e. CPEO (Chronic Progressive External Ophtalmoplegia) ............................. 49f. MIDD (Maternally Inherited Diabetes and Deafness) ................................................ 50

2.4 Tampakan Klinis Penyakit mtDNA .................... 522.5 Proporsi mtDNA Termutasi (Mutation Load) ...... 592.6 Hubungan Penyakit Mitokondria Dengan Stres Oksidatif ....................................... 602.7 Patogenetis Penyakit Mitokondria ..................... 62

a. Struktur dan Fungsi Fisiologis tRNALeu(UUR) .. 63b. Keadaan Fisiologis Gen tRNALeu(UUR) Akibat Mutasi A3243g ................................... 63c. Kestabilan Struktur ........................................ 64d. Aminoasilasi .................................................. 65e. Metilasi .......................................................... 66f. Pengenalan Kodon ......................................... 66g. Dampak dari Mutasi A3243g ......................... 69

BAB III PCR DALAM INVESTIGASIPENYAKIT MITOKONDRIA ..................................... 713.1 Pemeriksaan Pasien yang Diduga Memiliki Penyakit DNA Mitokondria ................................. 71

a. Investigasi Klinis Umum .............................. 71b. InvestigasiSpesifik:Histokimia,Biokimia, dan Genetika Molekul .................................. 74

3.2 Penanganan Pasien Penderita Penyakit Mitokondria ........................................................ 79

a. Prognosis ...................................................... 80b. Tes Presymptomatic ....................................... 80c. Pewarisan ...................................................... 81d. Diagnosis Prenatal ........................................ 82e. Terapi Farmakologis ..................................... 83

ix

Daftar Isi

f. Strategi Terapi Baru ...................................... 83

3.3 Penggunaan PCR untuk Deteksi Mutasi DNA Mitokondria .............................................. 85

a. Deteksi Mutan yang Sudah Diketahui .......... 85b. Penyiapan Templat mtDNA .......................... 86c. Analisis PCR-RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) .................................. 90d. Analisis RFLP dengan Enzim Restriksi ApaI 90e. Analisis Mutasi mtDNA dengan Metode PASA ................................... 92f. Analisis Mutasi A3243g dengan PASA Multipleks-mismatch Tiga Basa Sistem Touch Down PCR ......................................... 94g. Analisis Mutasi C12258a dengan PASA Multipleks-mismatch Tiga Basa Sistem Touch Down PCR ......................................... 99h. Analisis Mutasi mtDNA dengan Metode PCR-SSCP ..................................................... 100i. Analisis Mutan Baru (Novel Mutation) DNA Mitokondria ......................................... 107j. Terapi Mutan A3243g ................................... 111

GLOSARIUM ............................................................................. 114

DAFTAR PUSTAKA .................................................................. 127

INDEKS ..................................................................................... 141

pengetahuan berkembang sangat pesat, untuk itu setiap informasi dan masukan mengenai buku ini akan sangat penulis hargai sebagai bahan perbaikan.

Penulis,

1

BAB I

PCR (POLYMERASE CHAIN REACTION)

1.1 Apa itu PCR?

PCR (polymerase chain reaction) merupakan reaksi biokimia yang sederhana, tetapi berpengaruh dalam perkembangan teknologi

biologimolekul.Menurutdefinisi,PCR adalah reaksi amplifikasiatauperbanyakan DNA (deoxyribonucleic acid) secara in vitro dengan memanfaatkan cara replikasi DNA dengan bantuan enzim DNA polimerasedanperubahansifatfisikDNAterhadapsuhu.Amplifikasiterjadi pada daerah DNA spesifikyangberadadi antara duadaerahurutan DNA yang sudah diketahui (Newton & Graham, 1997). PCR pertama kali ditemukan oleh K. B. Mullis pada 1984, peraih nobel kimia tahun 1994, sepuluh tahun setelah penemuannya. PCR dipatenkan oleh Hoffmann-La Roche Inc. dan F. Hoffman-La Roche, Ltd.

PCR merupakan teknologi yang sangat sensitif sehingga dengan hanya satu molekul DNA dapat diperbanyak dua kali lipat dalam satu kali siklus suhu. Dengan menggunakan teknik PCR banyak metode dalam biologi molekul dapat dipersingkat. PCR sangat ideal untuk mendeteksi patogen, karena PCR sangat cepat dan sensitif. Selain itu dengan pemilihan primer yang spesifikuntukpatogentertentu,teknikini juga mempunyai tingkat kespesifikan yang tinggi. Ini terutamasangat bermanfaat bila patogen tumbuh lambat atau tidak dapat tumbuh pada kondisi in vitro, serta bila metode deteksi konvensional kurang sensitif atau dibutuhkan diagnosis yang cepat. Selain untuk deteksi patogen, PCR dapat digunakan untuk mendeteksi organisme dalam air, makanan, minuman dan di alam lingkungan. Dalam teknologi DNA rekombinan, PCR dapat digunakan untuk mengisolasi suatu gen untuk proses kloning. PCR juga dapat diterapkan untuk tujuan forensik, penentuan usia dan etnis dan dalam bidang kedokteran juga dapat diterapkan untuk deteksi penyakit genetik (analisis mutasi).