MUTASI DNA REPAIR SISTEM DENGAN KANKER

26
MUTASI DNA REPAIR SISTEM DENGAN KANKER Made Indra Erlangga Prathiwindya 1802511228 dr. I Gde Haryo Ganesha, S.Ked 198806252015041002 PROGRAM STUDI SARJANA PENDIDIKAN KEDOKTERAN DAN PROFESI DOKTER FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR

Transcript of MUTASI DNA REPAIR SISTEM DENGAN KANKER

MUTASI DNA REPAIR SISTEM DENGAN KANKER

Made Indra Erlangga Prathiwindya

1802511228

dr. I Gde Haryo Ganesha, S.Ked

198806252015041002

PROGRAM STUDI SARJANA PENDIDIKAN KEDOKTERAN

DAN PROFESI DOKTER

FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2019

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena dengan

berkat dan rahmatnya kami dapat menyusun karya ilmiah ini dengan lancar tanpa

hambatan.

Kami selaku penulis mengucapkan terimakasih kepada beliau yang telah

membantu dalam penyelesaian karya ilmiah ini, antara lain:

1. dr. I Gde Haryo Ganesha, S.Ked selaku pembimbing karya ilmiah ini

2. Orang tua tim penulis atas segala jenis dukungan yang diberikan

3. Teman-teman Program Studi Sarjana Pendidikan Kedokteran dan Profesi

Dokter yang sudah memberikan dukungan moral.

Karya ilmiah ini kami harapkan dapat membuka wawasan pembaca agar

dapat lebih memahami secara lebih dalam mengenai Mutasi DNA Repair Sistem

dengan Kanker. Terlepas dari semua itu, karya ilmiah ini masih jauh dari kata

sempurna. Untuk itu segala jenis kritik dan saran kami harapkan dari semua pihak

demi makin sempurnanya penyusunan karya ilmiah ini. Semoga Tuhan Yang

Maha Esa selalu memberikan rahmat-Nya bagi kita semua sehingga apa yang

akan diperbuat dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Denpasar,

Februari 2019

Penulis

iv

DAFTAR ISI

Cover

Kata Pengantar ...................................................................................................ii

Daftar Isi ...........................................................................................................iii

BAB I Pendahuluan ...........................................................................................1

1.1 Latar Belakang .................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................2

1.3 Tujuan Penulisan .............................................................................2

BAB II Tinjauan Pustaka ...................................................................................3

2.1 DNA Repair Sistem .........................................................................3

2.2 Kanker ..............................................................................................6

2.3 Mutasi DNA Repair dan Kanker .......................................................7

BAB III Simpulan ..............................................................................................9

Daftar Pustaka ...................................................................................................10

v

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Mutasi berasal dari bahasa latin yaitu mutatus yang artinya adalah

perubahan. Istilah mutasi petama kali digunakan oleh Hugo de Vries, untuk

mengemukakan adanya perubahan fenotipe yang mendadak terjadi pada bunga

Oenothera lamarckiana dan bersifat menurun. Nyatanya perubahan tersebut

terjadi akibat dari adanya penyimpangan dari kromosomnya. Seth Wright

melaporkan peristiwa mutasi yang terjadi pada domba jenis Ancon berkaki pendek

dan bersifat menurun terhadap keturunannya. Penelitian ilmiah tentang mutasi

dilakukan juga oleh Morgan dengan menggunakan Drosophila melanogaster

(lalat buah). Akhirnya murid Morgan yang bernama Herman Yoseph Muller

berhasil dalam percobaan terhadap lalat buah tersebut, yaitu dengan menemukan

mutasi buatan yang menggunakan sinar X (Warianto, 2011).

Mutasi terjadi pada bahan genetik, baik pada tingkat urutan DNA maupun

pada tingkat kromosom. Mutasi dapat disebabkan oleh kesalahan replikasi materi

genetika saat pembelahan sel oleh radiasi, bahan kimia (mutagen), virus, atau

dapat terjadi selama proses meiosis. Mutasi DNA adalah perubahan urutan basa

pada DNA yang bersifat permanen dan dapat diturunkan ke generasi berikutnya.

DNA dapat dipengaruhi pada saat sintesis protein pada replikasi atau rekombinasi

saat meiosis. Mutasi DNA dapat menyebabkan salah satu penyakit kronis yaitu

kanker. Mutasi RNA bisa terjadi pada virus. Virus RNA merupakan virus yang

dikenal dengan kemampuanya dalam bermutasi yang lebih cepat dibandingkan

dengan virus DNA (Dewi & Winarti , 2015).

DNA sebagai materi genetik yang selalu mengalami berbagai reaksi kimia

dan selalu melakukan kopi DNA. Kadang bisa saja terjadi kesalahan atau

kerusakan pada struktur DNA, untuk menstabilkan hal tersebut maka DNA

memiliki kemampuan untuk memperbaiki kesalahan atau kerusakan yang terjadi

pada dirinya sendiri atau yang biasa disebut repair DNA. Jika mutasi DNA terjadi

cukup banyak dan DNA tidak sempat untuk memperbaiki (repair) dirinya sendiri

maka akan terjadi kelainan ekspresi genetik bahkan hingga menyebabkan

2

terjadinya penyakit genetik, salah satunya kanker. Kanker adalah penyakit akibat

pertumbuhan tidak normal dari sel-sel pada jaringan tubuh yang mengalami

mutasi dan perubahan struktur biokimia (Wijaya, 2017). Dalam Student Project

kali ini kami akan membahas tentang Mutasi DNA Repair Sistem dengan Kanker.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah yang dimaksud dengan DNA repair sistem?

2. Apa yang dimaksud dengan kanker?

3. Bagaimana mutasi DNA repair sistem dengan kanker?

1.3 Tujuan Penulisan

1. Untuk mengetahui tentang DNA repair sistem.

2. Untuk mengetahui tentang kanker.

3. Untuk mengetahui mutasi DNA repair sistem dengan kanker.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DNA Repair Sistem

2.1.1 Sistem perbaikan DNA (DNA Repair System)

DNA repair merupakan suatu mekanisme perbaikan DNA yang

mengalami kerusakan / kesalahan yang diakibatkan oleh proses metabolisme yang

tidak normal, radiasi dengan sinar UV, radiasi ion, radiasi dengan bahan kimia,

atau karena adanya kesalahan dalam replikasi DNA. Mekanisme perbaikan yang

terdapat ditingkat selular secara garis besar disesuaikan dengan jenis kerusakan

yang tentu saja terkait erat dengan jenis factor penyebabnya. Sel-sel menggunakan

mekanisme-mekanisme perbaikan DNA untuk memperbaiki kesalahan-kesalahan

pada sekuens basa molekul DNA. Kesalahan dapat terjadi saat aktivitas selular

normal, ataupun dinduksi. DNA merupakan sasaran untuk berbagai kerusakan:

baik eksternal agent maupun secara spontan.

Apabila ada kesalahan / kerusakan DNA, sel mempunyai dua pilihan :

1. Kesalahan tersebut diperbaiki dengan cara mengaktifkan DNA repair.

Namun apabila kesalahan yang ada sudah tidak mampu lagi

ditanggulangi, sel memutuskan untuk beralih ke pilihan kedua.

2. Apabila DNA tidak mampu diperbaiki lagi, akibat dari adanya

kesalahan yang fatal maka akan di apoptosis daripada hidup

membawa pengaruh yang buruk bagi lingkungan sekelilingnya.

Kemudian sel dengan DNA yang normal akan meneruskan perjalanan

untuk melengkapi siklus yang tersisa yaitu S (sintesis) G2 (Gap 2) dan

M (Mitosis).

2.1.2 Mekanisme DNA Repair

DNA Repair dapat dibagi menjadi mekanisme yang mengidentifikasi dan

memperbaiki kerusakan pada molekul DNA. Ada dua jenis umum DNA Repair,

pembalikan langsung dari proses kimia yang menghasilkan kerusakan dan

4

penggantian basa nukleotida yang rusak. Pada mekanisme DNA repair ini dibagi

menjadi 3 mekanisme yaitu :

1. Damage Reversal : penggantian secara langsung dimana mekanisme

perbaikan ini tidak memerlukan template dan diterapkan ke dua jenis

kerusakan utama. Sinar UV menginduksi pembentukan dimer

pirimidin yang dapat merusak struktur rantai DNA, memblokir

transkripsi di luar area kerusakan setalah itu akan mengaktifkan suatu

proses perbaikan dimana suatu kompleks protein enzim fotoreaktif

akan memutuskan ikatan hydrogen tetapi tanpa memutuskan ikatan

fosfodiester antar nukleotida. Pembalikan langsung melalui

fotoreaktivasi dapat membalikkan dimerisasi ini reaksi dengan

memanfaatkan energi cahaya untuk penghancuran kovalen abnormal

ikatan antara pangkalan pirimidin yang berdekatan. Jenis

photoreactivation tidak terjadi pada manusia

2. Damage Removal : proses ini lebih kompleks karena melibatkan

replacing atau penggantian dengan dipotong-potong. Pada excision

repair diawali dengan proses pengidentifikasian ketidaksesuaian

sekuen / urutan DNA dalam suatu proses pengawasan yang dilakukan

oleh endonuklease perbaikan DNA. Kompleks enzim tersebut akan

menginisiasi proses pemisahan DNA heliks utas ganda menjadi suatu

segmen utas tunggal. Proses ini akan diakhiri dengan pertautan

kembali antara dua utas tunggal tersebut untuk kembali menjadi bagian

dari heliks utas ganda, dengan perantaraan enzim DNA ligase. Damage

Removal memiliki 3 tipe yaitu :

a. Base excision repair : hanya 1 basa yang rusak dan digantikan

dengan yang lain. Basa-basa DNA dapat dirusak melalui

deaminasi. Tempat kerusakan basa tersebut dinamakan

dengan”Abasic site” atau “AP site”. Pada E.coli enzim DNA

glycosilase dapat mengenal AP site dan membuang basanya.

Kemudian AP endonuklease membuang AP site dan

Nukleotida sekitarnya. Kekosongan akan diisi dengan bantuan

DNA Polymerase I dan DNA Ligase. DNA polymerase I

5

berperan didalam mensintesis atau menambahkan pasangan

basa yang sesuai dengan pasangannya, sedangkan DNA Ligase

berperan dalam menyambungkan pasangan basa yang telah

disintesis oleh DNA polymerase I.

b. Nucleotide excision repair : adalah memotong pada bagian /

salah satu segmen DNA, dari DNA yang mengalami

kerusakan. Kerusakan nukleotida yang disebabkan oleh sinar

UV, sehingga terjadi kesalahan pirimidin dimer (kesalahan dua

basa tetangga). Pada E. Coli terdapat protein yang terlibat

dalam proses pembuangan atau pemotongan DNA yang

mengalami kerusakan, protein tersebut adalah UVrA, UVrB,

UVrC, setelah protein tersebut mengenali kesalahan, maka

nukleotida yang rusak tersebut dihilangkan (dipotong) sehingga

terjadi kekosongan pada segmen untaian nukleotida tersebut.

Selanjutnya untuk mengisi kekosongan tersebut maka RNA

polymerase I mensintesis nukleotida yang baru untuk

dipasangkan pada segmen DNA yang mengalami kekosongan

tadi, tentu saja dengan bekerja sama dengan DNA ligase dalam

proses penyambungan segmen DNA tersebut.

c. Mismatch repair : Pada tahap ini yaitu memperbaiki kesalahan-

kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin. Selama replikasi

DNA, DNA polymerase sendirilah yang melakukan perbaikan

salah pasang. Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida

terhadap cetakannya begitu nukleotida ditambahkan pada

untaian. Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangannya

tidak benar, polymerase memindahkan nukleotida tersebut

kemudian melanjutkan kembali sintesis, (tindakan ini mirip

dengan mengoreksi kesalahan pada pengolah kata dengan

menggunakan tombol “delete” dan kemudian menuliskan kata

yang benar). Protein-protein lain selain DNA polymerase juga

melakukan perbaikan salah pasang. Para peneliti mempertegas

pentingnya protein-protein tersebut ketika mereka menemukan

6

bahwa suatu cacat herediter pada salah satu dari protein-protein

ini terkait dengan salah satu bentuk dari kanker usus besar.

Rupanya cacat ini mengakibatkan kesalahan penyebab

kanker yang berakumulasi di dalam DNA. Pada intinya

mekanisme perbaikan mismatch ini mendeteksi terlebih dahulu

pasangan basa yang tidak “cocok (matched)” atau tidak

berpasangan dengan benar. Kesalahan berpasangan basa atau

mismatch dapat terjadi saat replikasi ataupun rekombinasi

DNA, dimana untuk memperbaiki basa yang tidak

berpasangan, terlebih dahulu harus diketahui pasangan basa

mana yang mengalami kesalahan basa pada untai DNA.

Caranya segmen DNA yang membawa basa yang salah

dibuang, sehingga terdapat celah (gap) di dalam untai DNA.

Selanjutnya dengan bantuan enzim polymerase celah ini akan

diisi oleh segmen baru yang membawa basa yang telah

diperbaiki, yang kemudian dilekatkan dengan bantuan enzim

ligase

3. Damage tolerance : Mentoleransi kesalahan. Hal ini dilakukan bila

kesalahan tidak dapat diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa

ditoleransi dan yang terpotong adalah kedua strand. Mekanisme ini

adalah sebuah bentuk replikasi rawan kesalahan (error-phone) yang

memperbaiki kerusakan-kerusakan pada DNA tanpa mengembalikan

sekuens basa awal. Tipe perbaikan ini bisa dipicu oleh kerusakan DNA

dalam tingkat tinggi. Pada bakteri E. Coli, system tersebut diatur oleh

gen-gen recA dan umu yang dihipotesiskan mengubah fidelitas

(ketepatan) polymerase DNA setempat. Dalam rose situ, polymerase

melakukan replikasi melewati kerusakan DNA, sehingga

memungkinkan sel untuk bertahan hidup atau sintas. Jika sel tersebut

berhasil sintas melalui seluruh kerusakan DNA, besar kemungkinan sel

itu mengandung satu atau lebih mutasi.

2.2 Kanker

7

Menurut WHO, kanker adalah istilah umum untuk satu kelompok besar

penyakit yang dapat mempengaruhi setiap bagian dari tubuh. Istilah lain yang

digunakan adalah tumor ganas dan neoplasma. Salah satu fitur mendefinisikan

kanker adalah pertumbuhan sel-sel baru secara abnormal yang tumbuh melampaui

batas normal, dan yang kemudian dapat menyerang bagian sebelah tubuh dan

menyebar ke organ lain. Proses ini disebut metastasis. Metastasis merupakan

penyebab utama kematian akibat kanker (WHO, 2009).

Menurut National Cancer Institute(2009), kanker adalah suatu istilah

untuk penyakit di mana sel-sel membelah secara abnormal tanpa kontrol dan dapat

menyerang jaringan di sekitarnya.

Kanker adalah istilah umum yang dipakai untuk menunjukkan neoplasma ganas,

dan ada banyak tumor atau neoplasma lain yang tidak bersifat kanker (Price et al.,

2006).

Neoplasma secara harfiah berarti “pertumbuhan baru”. Suatu neoplasma,

sesuai definisi Wills, adalah “massa abnormal jaringan yang pertumbuhannya

berlebihan dan tidak terkoordinasikan dengan pertumbuhan jaringan normal serta

terus demikian walaupun rangsangan yang memicu perubahan tersebut telah

berhenti” (Kumar et al., 2007).

Istilah tumor kurang lebih merupakan sinonim dari istilah neoplasma.

Semua istilah tumor diartikan secara sederhana sebagai pembengkakan atau

gumpalan, dan kadang-kadang istilah “ tumor sejati” dipakai untuk membedakan

neoplasma dengan gumpalan lainnya. Neoplasma dapat dibedakan berdasarkan

sifat-sifatnya; ada yang jinak, ada pula yang ganas (Price et al., 2006).

2.3 Mutasi DNA Repair dan Kanker

8

Kerusakan DNA telah lama diakui sebagai faktor penyebab untuk

perkembangan kanker. Kerusakan pada DNA salah satunya disebabkan karena

adanya kesalahan dalam proses DNA repair. Kesalahan pada DNA Repair

menyebabkan mutasi atau penyimpangan kromosom yang mempengaruhi

onkogen dan gen supresor tumor, sel-sel mengalami transformasi malignant yang

dihasilkan dalam pertumbuhan kanker. Pertumbuhan sel tumor yang tidak

terkontrol terjadi ketika onkogen diaktifkan atau gen supresor tumor

dinonaktifkan (Gambar 2.4).

Gambar 2.4 Alur terjadinya kanker

Peran yang mendasari kerusakan DNA dalam perkembangan kanker

menjadi sangat jelas ketika cacat genetik dalam DNA repair systems

menyebabkan peningkatan kerentanan gen terhadap kanker. Salah satu tahap

DNA repair yang mengalami kecacatan adalah pada tahap mismatch repair.

Peran penting dari mismatch repair (MMR) dalam terjadinya

tumorogenesis adalah dilihat dari fakta bahwa hilangnya ekspresi protein

predispose MMR untuk kanker kolorektal, lambung, endometrium dan ovarium

dan mewarisi cacat pada gen MMR terkait dengan sindrom kanker paling umum

pada manusia, sindrom Lynch (LS), yang sebelumnya dikenal sebagai kanker

kolorektal nonpolyposis herediter (HNPCC; Guillotin dan Martin, 2014). Apalagi,

defisiensi MMR ada pada 15% dari semua kanker primer (Furgason dan Bahassi

el, 2013).

9

Jalur MMR mendeteksi ketidaksesuaian pasangan basa-basa dan insertion-

deletion loops (IDLs, Jiricny, 2006) berasal dari produksi basa yang salah,

pergeseran tautomer, kekeliruan DNA polimerase, kerusakan yang menyebabkan

ketidakcocokan, dan rekombinasi dupleks. Tahap perbaikan melalui MMR terdiri

dari damage recognition (mengenali kerusakan), eksisi, dan resintesis (Hsieh dan

Yamane, 2008). Kompleks MutSα dan MutSβ adalah lesi detektor pada MMR.

Kompleks pertama (MutSα) disusun oleh MSH2 dan MSH6 dan mendeteksi

ketidaksesuaian basa-basa tunggal dan IDL 1–2 bp, sementara yang kedua

(MutSβ) dibentuk oleh protein MSH2 dan MSH3, yang mendeteksi kerusakan

dan memperbaiki IDL 2–12 bp (Iyama dan Wilson, 2013).

Saat DNA berikatan, salah satu dari tiga kompleks heterodimeric yang

berbeda, MutLα (MLH1-PMS2), MutLβ (MLH1-MLH3), dan MutLγ (MLH1-

PMS1) dapat direkrut untuk membentuk struktur terner dengan MutS. Kompleks

yang terbentuk dengan MutLα merupakan kompleks terpenting dalam jalur MMR.

Ia mampu mentranslokasi di kedua arah sepanjang area yang rusak dan untuk

merekrut proliferating cell nuclear antogen (PCNA), RFC, dan EXO1 untuk

melakukan langkah eksisi (Guillotin dan Martin, 2014). Fungsi MutLβ saat ini

masih tidak diketahui sedangkan MutLγ terlibat dalam rekombinasi meiosis

(Zhang et al., 2005). Setelah kerusakan reseksi, resynthesis dilakukan oleh DNA

polimerase δ dan penyegelan nick oleh DNA ligase I (Larrea et al., 2010).

Menjadi bagian dari jalur replikasi, MMR beroperasi kebanyakan dalam

pembelahan sel (Wagner dan Meselson, 1976). Mismatch memperbaiki disfungsi

pada fenotip mutator di mana substitusi basa dan frameshift mutasi sangat

meningkat karena ketidakstabilan mikrosatelit (MSI). Mikrosatelit adalah tandem

sekuens DNA berulang yang pendek 1–4 basa nukleotida yang tersebar di seluruh

genom. Replikasi dari siklus ini memiliki risiko kesalahan yang tinggi dan ketika

kesalahan replikasi ini terjadi pada gen supresor tumor, perbaikan gen yang rusak

mungkin memiliki konsekuensi yang lebih merugikan, salah satunya yaitu

menyebabkan terjadinya kanker (MSI; Guillotin dan Martin, 2014).

2.1.2 Mekanisme DNA Repair

DNA Repair dapat dibagi menjadi mekanisme yang mengidentifikasi dan

memperbaiki kerusakan pada molekul DNA. Ada dua jenis umum DNA Repair,

10

pembalikan langsung dari proses kimia yang menghasilkan kerusakan dan

penggantian basa nukleotida yang rusak. Pada mekanisme DNA repair ini dibagi

menjadi 3 mekanisme yaitu :

4. Damage Reversal : penggantian secara langsung dimana mekanisme

perbaikan ini tidak memerlukan template dan diterapkan ke dua jenis

kerusakan utama. Sinar UV menginduksi pembentukan dimer

pirimidin yang dapat merusak struktur rantai DNA, memblokir

transkripsi di luar area kerusakan setalah itu akan mengaktifkan suatu

proses perbaikan dimana suatu kompleks protein enzim fotoreaktif

akan memutuskan ikatan hydrogen tetapi tanpa memutuskan ikatan

fosfodiester antar nukleotida. Pembalikan langsung melalui

fotoreaktivasi dapat membalikkan dimerisasi ini reaksi dengan

memanfaatkan energi cahaya untuk penghancuran kovalen abnormal

ikatan antara pangkalan pirimidin yang berdekatan. Jenis

photoreactivation tidak terjadi pada manusia

5. Damage Removal : proses ini lebih kompleks karena melibatkan

replacing atau penggantian dengan dipotong-potong. Pada excision

repair diawali dengan proses pengidentifikasian ketidaksesuaian

sekuen / urutan DNA dalam suatu proses pengawasan yang dilakukan

oleh endonuklease perbaikan DNA. Kompleks enzim tersebut akan

menginisiasi proses pemisahan DNA heliks utas ganda menjadi suatu

segmen utas tunggal. Proses ini akan diakhiri dengan pertautan

kembali antara dua utas tunggal tersebut untuk kembali menjadi bagian

dari heliks utas ganda, dengan perantaraan enzim DNA ligase. Damage

Removal memiliki 3 tipe yaitu :

a. Base excision repair : hanya 1 basa yang rusak dan digantikan

dengan yang lain. Basa-basa DNA dapat dirusak melalui

deaminasi. Tempat kerusakan basa tersebut dinamakan

dengan”Abasic site” atau “AP site”. Pada E.coli enzim DNA

glycosilase dapat mengenal AP site dan membuang basanya.

Kemudian AP endonuklease membuang AP site dan

Nukleotida sekitarnya. Kekosongan akan diisi dengan bantuan

11

DNA Polymerase I dan DNA Ligase. DNA polymerase I

berperan didalam mensintesis atau menambahkan pasangan

basa yang sesuai dengan pasangannya, sedangkan DNA Ligase

berperan dalam menyambungkan pasangan basa yang telah

disintesis oleh DNA polymerase I.

b. Nucleotide excision repair : adalah memotong pada bagian /

salah satu segmen DNA, dari DNA yang mengalami

kerusakan. Kerusakan nukleotida yang disebabkan oleh sinar

UV, sehingga terjadi kesalahan pirimidin dimer (kesalahan dua

basa tetangga). Pada E. Coli terdapat protein yang terlibat

dalam proses pembuangan atau pemotongan DNA yang

mengalami kerusakan, protein tersebut adalah UVrA, UVrB,

UVrC, setelah protein tersebut mengenali kesalahan, maka

nukleotida yang rusak tersebut dihilangkan (dipotong) sehingga

terjadi kekosongan pada segmen untaian nukleotida tersebut.

Selanjutnya untuk mengisi kekosongan tersebut maka RNA

polymerase I mensintesis nukleotida yang baru untuk

dipasangkan pada segmen DNA yang mengalami kekosongan

tadi, tentu saja dengan bekerja sama dengan DNA ligase dalam

proses penyambungan segmen DNA tersebut.

c. Mismatch repair : Pada tahap ini yaitu memperbaiki kesalahan-

kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin. Selama replikasi

DNA, DNA polymerase sendirilah yang melakukan perbaikan

salah pasang. Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida

terhadap cetakannya begitu nukleotida ditambahkan pada

untaian. Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangannya

tidak benar, polymerase memindahkan nukleotida tersebut

kemudian melanjutkan kembali sintesis, (tindakan ini mirip

dengan mengoreksi kesalahan pada pengolah kata dengan

menggunakan tombol “delete” dan kemudian menuliskan kata

yang benar). Protein-protein lain selain DNA polymerase juga

melakukan perbaikan salah pasang. Para peneliti mempertegas

12

pentingnya protein-protein tersebut ketika mereka menemukan

bahwa suatu cacat herediter pada salah satu dari protein-protein

ini terkait dengan salah satu bentuk dari kanker usus besar.

Rupanya cacat ini mengakibatkan kesalahan penyebab

kanker yang berakumulasi di dalam DNA. Pada intinya

mekanisme perbaikan mismatch ini mendeteksi terlebih dahulu

pasangan basa yang tidak “cocok (matched)” atau tidak

berpasangan dengan benar. Kesalahan berpasangan basa atau

mismatch dapat terjadi saat replikasi ataupun rekombinasi

DNA, dimana untuk memperbaiki basa yang tidak

berpasangan, terlebih dahulu harus diketahui pasangan basa

mana yang mengalami kesalahan basa pada untai DNA.

Caranya segmen DNA yang membawa basa yang salah

dibuang, sehingga terdapat celah (gap) di dalam untai DNA.

Selanjutnya dengan bantuan enzim polymerase celah ini akan

diisi oleh segmen baru yang membawa basa yang telah

diperbaiki, yang kemudian dilekatkan dengan bantuan enzim

ligase

6. Damage tolerance : Mentoleransi kesalahan. Hal ini dilakukan bila

kesalahan tidak dapat diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa

ditoleransi dan yang terpotong adalah kedua strand. Mekanisme ini

adalah sebuah bentuk replikasi rawan kesalahan (error-phone) yang

memperbaiki kerusakan-kerusakan pada DNA tanpa mengembalikan

sekuens basa awal. Tipe perbaikan ini bisa dipicu oleh kerusakan DNA

dalam tingkat tinggi. Pada bakteri E. Coli, system tersebut diatur oleh

gen-gen recA dan umu yang dihipotesiskan mengubah fidelitas

(ketepatan) polymerase DNA setempat. Dalam rose situ, polymerase

melakukan replikasi melewati kerusakan DNA, sehingga

memungkinkan sel untuk bertahan hidup atau sintas. Jika sel tersebut

berhasil sintas melalui seluruh kerusakan DNA, besar kemungkinan sel

itu mengandung satu atau lebih mutasi.

13

2.2 Kanker

Menurut WHO, kanker adalah istilah umum untuk satu kelompok besar

penyakit yang dapat mempengaruhi setiap bagian dari tubuh. Istilah lain yang

digunakan adalah tumor ganas dan neoplasma. Salah satu fitur mendefinisikan

kanker adalah pertumbuhan sel-sel baru secara abnormal yang tumbuh melampaui

batas normal, dan yang kemudian dapat menyerang bagian sebelah tubuh dan

menyebar ke organ lain. Proses ini disebut metastasis. Metastasis merupakan

penyebab utama kematian akibat kanker (WHO, 2009).

Menurut National Cancer Institute(2009), kanker adalah suatu istilah

untuk penyakit di mana sel-sel membelah secara abnormal tanpa kontrol dan dapat

menyerang jaringan di sekitarnya.

Kanker adalah istilah umum yang dipakai untuk menunjukkan neoplasma ganas,

dan ada banyak tumor atau neoplasma lain yang tidak bersifat kanker (Price et al.,

2006).

Neoplasma secara harfiah berarti “pertumbuhan baru”. Suatu neoplasma,

sesuai definisi Wills, adalah “massa abnormal jaringan yang pertumbuhannya

berlebihan dan tidak terkoordinasikan dengan pertumbuhan jaringan normal serta

terus demikian walaupun rangsangan yang memicu perubahan tersebut telah

berhenti” (Kumar et al., 2007).

Istilah tumor kurang lebih merupakan sinonim dari istilah neoplasma.

Semua istilah tumor diartikan secara sederhana sebagai pembengkakan atau

gumpalan, dan kadang-kadang istilah “ tumor sejati” dipakai untuk membedakan

neoplasma dengan gumpalan lainnya. Neoplasma dapat dibedakan berdasarkan

sifat-sifatnya; ada yang jinak, ada pula yang ganas (Price et al., 2006).

2.1.2 Mekanisme DNA Repair

DNA Repair dapat dibagi menjadi mekanisme yang mengidentifikasi dan

memperbaiki kerusakan pada molekul DNA. Ada dua jenis umum DNA Repair,

pembalikan langsung dari proses kimia yang menghasilkan kerusakan dan

penggantian basa nukleotida yang rusak. Pada mekanisme DNA repair ini dibagi

menjadi 3 mekanisme yaitu :

14

7. Damage Reversal : penggantian secara langsung dimana mekanisme

perbaikan ini tidak memerlukan template dan diterapkan ke dua jenis

kerusakan utama. Sinar UV menginduksi pembentukan dimer

pirimidin yang dapat merusak struktur rantai DNA, memblokir

transkripsi di luar area kerusakan setalah itu akan mengaktifkan suatu

proses perbaikan dimana suatu kompleks protein enzim fotoreaktif

akan memutuskan ikatan hydrogen tetapi tanpa memutuskan ikatan

fosfodiester antar nukleotida. Pembalikan langsung melalui

fotoreaktivasi dapat membalikkan dimerisasi ini reaksi dengan

memanfaatkan energi cahaya untuk penghancuran kovalen abnormal

ikatan antara pangkalan pirimidin yang berdekatan. Jenis

photoreactivation tidak terjadi pada manusia

8. Damage Removal : proses ini lebih kompleks karena melibatkan

replacing atau penggantian dengan dipotong-potong. Pada excision

repair diawali dengan proses pengidentifikasian ketidaksesuaian

sekuen / urutan DNA dalam suatu proses pengawasan yang dilakukan

oleh endonuklease perbaikan DNA. Kompleks enzim tersebut akan

menginisiasi proses pemisahan DNA heliks utas ganda menjadi suatu

segmen utas tunggal. Proses ini akan diakhiri dengan pertautan

kembali antara dua utas tunggal tersebut untuk kembali menjadi bagian

dari heliks utas ganda, dengan perantaraan enzim DNA ligase. Damage

Removal memiliki 3 tipe yaitu :

a. Base excision repair : hanya 1 basa yang rusak dan digantikan

dengan yang lain. Basa-basa DNA dapat dirusak melalui

deaminasi. Tempat kerusakan basa tersebut dinamakan

dengan”Abasic site” atau “AP site”. Pada E.coli enzim DNA

glycosilase dapat mengenal AP site dan membuang basanya.

Kemudian AP endonuklease membuang AP site dan

Nukleotida sekitarnya. Kekosongan akan diisi dengan bantuan

DNA Polymerase I dan DNA Ligase. DNA polymerase I

berperan didalam mensintesis atau menambahkan pasangan

basa yang sesuai dengan pasangannya, sedangkan DNA Ligase

15

berperan dalam menyambungkan pasangan basa yang telah

disintesis oleh DNA polymerase I.

b. Nucleotide excision repair : adalah memotong pada bagian /

salah satu segmen DNA, dari DNA yang mengalami

kerusakan. Kerusakan nukleotida yang disebabkan oleh sinar

UV, sehingga terjadi kesalahan pirimidin dimer (kesalahan dua

basa tetangga). Pada E. Coli terdapat protein yang terlibat

dalam proses pembuangan atau pemotongan DNA yang

mengalami kerusakan, protein tersebut adalah UVrA, UVrB,

UVrC, setelah protein tersebut mengenali kesalahan, maka

nukleotida yang rusak tersebut dihilangkan (dipotong) sehingga

terjadi kekosongan pada segmen untaian nukleotida tersebut.

Selanjutnya untuk mengisi kekosongan tersebut maka RNA

polymerase I mensintesis nukleotida yang baru untuk

dipasangkan pada segmen DNA yang mengalami kekosongan

tadi, tentu saja dengan bekerja sama dengan DNA ligase dalam

proses penyambungan segmen DNA tersebut.

c. Mismatch repair : Pada tahap ini yaitu memperbaiki kesalahan-

kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin. Selama replikasi

DNA, DNA polymerase sendirilah yang melakukan perbaikan

salah pasang. Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida

terhadap cetakannya begitu nukleotida ditambahkan pada

untaian. Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangannya

tidak benar, polymerase memindahkan nukleotida tersebut

kemudian melanjutkan kembali sintesis, (tindakan ini mirip

dengan mengoreksi kesalahan pada pengolah kata dengan

menggunakan tombol “delete” dan kemudian menuliskan kata

yang benar). Protein-protein lain selain DNA polymerase juga

melakukan perbaikan salah pasang. Para peneliti mempertegas

pentingnya protein-protein tersebut ketika mereka menemukan

bahwa suatu cacat herediter pada salah satu dari protein-protein

ini terkait dengan salah satu bentuk dari kanker usus besar.

16

Rupanya cacat ini mengakibatkan kesalahan penyebab

kanker yang berakumulasi di dalam DNA. Pada intinya

mekanisme perbaikan mismatch ini mendeteksi terlebih dahulu

pasangan basa yang tidak “cocok (matched)” atau tidak

berpasangan dengan benar. Kesalahan berpasangan basa atau

mismatch dapat terjadi saat replikasi ataupun rekombinasi

DNA, dimana untuk memperbaiki basa yang tidak

berpasangan, terlebih dahulu harus diketahui pasangan basa

mana yang mengalami kesalahan basa pada untai DNA.

Caranya segmen DNA yang membawa basa yang salah

dibuang, sehingga terdapat celah (gap) di dalam untai DNA.

Selanjutnya dengan bantuan enzim polymerase celah ini akan

diisi oleh segmen baru yang membawa basa yang telah

diperbaiki, yang kemudian dilekatkan dengan bantuan enzim

ligase

9. Damage tolerance : Mentoleransi kesalahan. Hal ini dilakukan bila

kesalahan tidak dapat diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa

ditoleransi dan yang terpotong adalah kedua strand. Mekanisme ini

adalah sebuah bentuk replikasi rawan kesalahan (error-phone) yang

memperbaiki kerusakan-kerusakan pada DNA tanpa mengembalikan

sekuens basa awal. Tipe perbaikan ini bisa dipicu oleh kerusakan DNA

dalam tingkat tinggi. Pada bakteri E. Coli, system tersebut diatur oleh

gen-gen recA dan umu yang dihipotesiskan mengubah fidelitas

(ketepatan) polymerase DNA setempat. Dalam rose situ, polymerase

melakukan replikasi melewati kerusakan DNA, sehingga

memungkinkan sel untuk bertahan hidup atau sintas. Jika sel tersebut

berhasil sintas melalui seluruh kerusakan DNA, besar kemungkinan sel

itu mengandung satu atau lebih mutasi.

2.3 Mutasi DNA Repair dan Kanker

Kerusakan DNA telah lama diakui sebagai faktor penyebab untuk

perkembangan kanker. Kerusakan pada DNA salah satunya disebabkan karena

17

adanya kesalahan dalam proses DNA repair. Kesalahan pada DNA Repair

menyebabkan mutasi atau penyimpangan kromosom yang mempengaruhi

onkogen dan gen supresor tumor, sel-sel mengalami transformasi malignant yang

dihasilkan dalam pertumbuhan kanker. Pertumbuhan sel tumor yang tidak

terkontrol terjadi ketika onkogen diaktifkan atau gen supresor tumor

dinonaktifkan (Gambar 2.4).

Gambar 2.4 Alur terjadinya kanker

Peran yang mendasari kerusakan DNA dalam perkembangan kanker

menjadi sangat jelas ketika cacat genetik dalam DNA repair systems

menyebabkan peningkatan kerentanan gen terhadap kanker. Salah satu tahap

DNA repair yang mengalami kecacatan adalah pada tahap mismatch repair.

Peran penting dari mismatch repair (MMR) dalam terjadinya

tumorogenesis adalah dilihat dari fakta bahwa hilangnya ekspresi protein

predispose MMR untuk kanker kolorektal, lambung, endometrium dan ovarium

dan mewarisi cacat pada gen MMR terkait dengan sindrom kanker paling umum

pada manusia, sindrom Lynch (LS), yang sebelumnya dikenal sebagai kanker

kolorektal nonpolyposis herediter (HNPCC; Guillotin dan Martin, 2014). Apalagi,

defisiensi MMR ada pada 15% dari semua kanker primer (Furgason dan Bahassi

el, 2013).

18

19

BAB III

SIMPULAN

3.1 Simpulan

DNA repair adalah suatu mekanisme perbaikan DNA yang mengalami

kerusakan / kesalahan yang diakibatkan oleh proses metabolisme yang tidak

normal. Bila ada kesalahan / kerusakan maka sel memiliki 2 pilihan yaitu

mengaktifkan DNA repair atau diapoptosis bila DNA sudah tidak bisa diperbaiki.

Mekanisme DNA repair data dibagi menjadi 3 yaitu damage removal, damage

reversal dan damage tolerance.

Kanker adalah istilah umum untuk satu kelompok besar penyakit yang

dapat mempengaruhi setiap bagian dari tubuh. Istilah lain yang digunakan adalah

tumor ganas dan neoplasma. Kerusakan DNA telah lama diakui sebagai faktor

penyebab untuk perkembangan kanker. Salah satunya disebabkan karena adanya

kesalahan dalam proses DNA repair. Peran yang mendasari kerusakan DNA

dalam perkembangan kanker menjadi sangat jelas ketika cacat genetik dalam

DNA repair systems menyebabkan peningkatan kerentanan gen terhadap kanker.

Salah satu tahap DNA repair yang mengalami kecacatan adalah pada tahap

mismatch repair.

20

DAFTAR PUSTAKA

1. Vassilev, A, DePamphilis, M, 2017, Links between DNA Replication,

Stem Cells and Cancer, vol. 8, no. 45, dilihat 11 November 2018

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5333035/pdf/genes-08-

00045.pdf

2. Astawa, I, 2016, Dasar – Dasar Patobiologi Molekuler, Denpasar, Swasta

Nulus

3. Morihito, R, Chungdinata, S, Nazareth, T, Pulukadang, I, Makalew, R &

Pinontoan, B, 2017, Identifikasi Perubahan Struktur DNA Terhadap

Pembentukan Sel Kanker Menggunakan Dekomposisi Graf, vol, 17, no.2, dilihat

11 November 2018

https://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/JIS/article/download/17368/17570

4. Wilson, S, H, Hill, C & Friedberg, E, C, DNA Repair, dilihat 11 November 2018

5. Dexheimer, T, 2013, DNA Repair Pathways and Mechanism, dilihat 11

November 2018

https://pdfs.semanticscholar.org/453b/c086168edb1abf9073149546e988a9641f27

.pdf

6. Ju, Y, S, Alexandrof, L, & Gerstung, M, 2014, Origins and Functional

Consequences of Somathic Mitochondrial DNA Mutations in Human Cancer,

dilihat 11 November 2018 https://doi.org/10.7554/eLife.02935.001

7. Brash, D, 2014, UV Signature Mutations, dilihat 11 November 2018

https://doi.org/10.1111/php.12377

8. Aisah, I, Kurniadi, E, Carnia, E & Nurul, U, 2015, Representasi Mutasi Kode

Genetik Standar Berdasarkan Basa Nukleotida, voll. 11, no. 1, dilihat pada 11

November 2018

9. Dewi, K, P, Winarti, N, W, 2015, Peran Mutasi Gen p53 Pada Karsinogenesis Sel

Basal Kulit, vol. 45, no.1, dilihat 11 November 2018

https://ojs.unud.ac.id/index.php/medicina/article/view/13275

10. The American Cancer Society Medical and Editor Content Team, 2014,

Oncogenes and Tumor Suppressor Genes, dilihat 20 November 2011

21

https://amp.cancer.org/cancer/cancer-causes/genetics/genes-and-

cancer/oncogenes-tumor-suppressor-genes.html

11. Torgovnick, A, Schumacher, B, 2015, DNA Repair Mechanism in Cancer

Development and Therapy, dilihat 26 November 2018

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2015.00157/full#B52