Kuliah PPCD Variasi dan Pertukaran Genetik

Variasi genetik terjadi karena adanya EVOLUSI suatu mikroorganisme.

Mekanisme yang terjadi :

1. adanya perubahan genom bakteri karena terjadi perubahan susunan

kimia mutasi yang akan diturunkan pada generasi berikutnya.

2. penyusunan ulang kembali pada segmen besar DNA pada peristiwa

tunggal (meliputi inversi, duplikasi, insersi, delesi atau transposisi

segmen besar DNA dari satu lokasi kromosom suatu bakteri ke bakteri

lain, hal ini disebabkan adanya unsur genetik transposon dan sekuen

insersi (IS)

3. adanya perolehan DNA asing yang dibawa oleh plasmid atau

bakteriofag.

Mekanisme ini menyebabkan suatu keadaan pada bakteri dengan

timbulnya resistensi.

Gen resistensi ini dapat menyebar ke bakteri lain melalui proses

transformasi, transduksi, konyugasi, atau transposisi.

MUTASI

Setiap perubahan dalam urutan basa DNA. Bentuk gen normal disebut

alel alami , gen yang termutasi disebut alel mutan. Mutasi bisa terjadi

secara spontan ataupun bila terinduksi. Mutasi spontan terjadi pada saat

pembelahan antara 106 -109 . Mutasi terjadi pada saat replikasi.

Mutasi pada bakteri menghasilkan tiga tipe perubahan: 1. penggantian

basa, 2. pergeseran rangka baca, dan 3. integritas transposon atau IS ke

dalam kromosom.

Mutasi dapat terjadi bila ada mutasi titik hanya satu atau beberapa

nukleotida, misalnya subsitusi, delesi dan insersi. Mutasi titik dapat

disebabkan kesalahan pemasangan basa yang komplemen selama

replikasi. Kesalahan ini dapat direparasi oleh suatu enzim yang disebut

proses mismatch yaitu suatu proses dalam sintesis DNA untuk

memastikan bahwa basa berkomplemen denga cetakannya secara

sempurna. Penggantian pasangan basa dapat bersifat transisi (pirimidin

diganti pirimidin atau purin diganti purin) atau transversi (pirimidin

diganti purin)

Bila terjadi mutasi pada gen wild type (tipe alami) pengkode protein,

akan terdapat beberapa kemungkinan: (gambar)

1. Mutasi silent: terjadi suatu perubahan kodon pengkode suatu asam

amino namun tidak menyebabkan terjadinya perubahan asam amino

lain .(mutasi ini terjadi biasanya pada basa ketiga) misalnya UAC

Tyrosin UAU Tyrosin.

2. Mutasi missense, terjadi perubahan basa kesatu atau kedua dari triplet,

sering menyebabkan terjadinya perubahan asam amino , misalnya

UAC pengkode Tyrosin AAC pengkode aspargin. Bila

perubahan terjadi pada sisi aktif maka protein sisi aktif tersebut

menjadi inaktif atau aktifitasnya berkurang.

3. Mutasi nonsense perubahan basa yang membentuk kodon stop yaitu

triplet basa yang tidak mengkode suatu asam amino hingga terjadi

terminasi dari proses translasi, menyebabkan protein tidak lengkap

dan menjadi suatun protein yang tidak berfungsi.

Terjadinya delesi dan insersi pada mutasi titik maupun yang bukan

kelipatan tiga basa dapat mempengaruhi urutan pengkode gen hingga

merubah kerangka baca pada semua tempat setelah mutasi. Hal ini dapat

menambah atau menghilangkan sejumlah asam amino.

Mutasi insersi dapat dihasilkan oleh integritas elemen transposisi

misalnya transposon atau IS ke dalam gen. Elemen transposisi adalah

segmen DNA yang diinsersikan ke dalam molekul DNA, demikian

sebaliknya pada delesi. Jadi elemen ini dapat dipindahkan dari satu lokasi

kromosom ke lokasi lain, dari kromosom ke plasmid atau sebaliknya.

MUTASI TARGET ANTIBIOTIK.

Perubahan PBP

Resistensi antibiotik betalaktam terjadi antara lain adanya perubahan dari

PBP. Resistensi ini banyak dijumpai pada bakteri Gram positif. Dengan

adanya inhibitor betalaktamase tidak dapat digunakan untuk mengatasi

resitensi jenis ini, karena target inhibitor betalaktamase adalah enzim

betalaktamase dan bukan PBP. Gen resistensi yang banyak dipelajari

adalah gen mec a yang mengkode PBP 2a yang tidak mampu mengikat

metisilin. Bakteri yang memiliki gen mec a ini tetap memsintesis

peptidoglikan, namun tidak menaktivasi autolisin.

Modifikasi 23S rRNA

Situs pengikatan linkosida dan makrolida pada ribosom bakteri adalah

23S rRNA. Resistensi terjadi bila adanya gugus metil pada adenin 23S

rRNA. Adenin termetilasi menyebabkan antibiotik tidak dapat mengikat

ribosom. Tipe resistensi ini terdapat pada kokus Gram positif dan pada

Bacteriodes. E. coli secara alami cenderung resistensi terhadap

makrolida, kemungkinan karena makrolidat5idak dapat dengan mudah

melalui membran luar.

Perubahan RNA polimerase

Resitensi terhadap rifampin disebabkan karena mutasi subunit beta RNA

polimerase yang menurunkan afinitas terhadap antibiotik, tetapi RNA

polimerase mutan yang dihasilkan masih tetap mempertahankan fungsinya.

Pada Mycobacterium tuberculosis, resistensi terhadap rifampin telah

dilaporkan terjadi karena mutasi pada gen rpoB ( gen pengkode subunit beta)

yang mengakibatkan mutasi misesns, insersi dan delesi pada kodon 507-533.

Proteksi Ribosom

Resistensi terhadap tetrasiklin yang kedua terpenting dalam klinik adalah

proteksi ribosom. Resistensi ini diperantarai oleh suatu proteion sitoplasma

yang menurunkan kepekaan ribosom terhadap tetrasiklin. Tet (M), Tet (O),

OtrA bertangguyng jawab terhadap protein yang memproteksi ribosom. Jika

protein ini ada dalam sitoplasma, tetrasiklin tidak dapat berikatan dengan

ribosom. Resistensi tipe ini banyak dijumpai pada bakteri patogen, seperti

Mycoplasma, Neisseria, Haemophillus dan Bacteriodes.