MUTASI DNA REPAIR SISTEM DENGAN KANKER
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
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
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).
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
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