DK II Pemicu 3 / Modul Biologi Molekular 2010 – LTM: Mutasi Pada Virus 1

Mutasi pada Virus

untuk Diskusi Kelompok II Pemicu 3: Kamis, 8 April 2010

oleh Evan Regar, 0906508024

Pembahasan ditekankan pada keluarga virus retrovirus. Nama retrovirus sendiri berasal dari kata

retro yang berarti berkebalikan; untuk menunjukkan bahwa pada virus ini menggunakan RNA untuk

menghasilkan DNA; berlawanan dengan organisme lain yang menggunakan DNA untuk

menghasilkan RNA.

Siklus Hidup Retrovirus

Genom retrovirus secara umum tersusun atas molekul dua untai RNA dan diperkirakan mengandung

kurang lebih 8500 nukleotida. Enzim reverse transcriptase membuat cDNA untuk molekul RNA,

kemudian membuat DNA komplementer dari cDNA yang terbentuk, sehingga menghasilkan dsDNA

(double-stranded DNA / DNA untai ganda) yang dihasilkan dari untai tunggal RNA. Terbentuknya

DNA menyebabkan genom virus ini dapat berintegrasi dengan DNA dobel helks yang terdapat di

kromosom sel pejamu (host cell).

Genom Virus HIV

DK II Pemicu 3 / Modul Biologi Molekular 2010 – LTM: Mutasi Pada Virus 2

Genom virus HIV dapat dinyatakan dengan gambar skematis di atas. Terdiri atas kurang lebih 9000

nukelotida yang menyusun 9 gen. Gen gag adalah gen yang mengkode protein kapsid; pol mengkode

enzim reverse transcriptase; dan env mengkode protein luar virus (envelope protein). Ketiga gen ini

terdapat di seluruh RNA virus retrovirus, dan merupakan gen penyusun struktur virus.

Gen-gen yang spesifik dimiliki oleh genom HIV tersusun atas enam gen kecil (selain juga tersusun

atas tiga gen yang ada pada setiap retrovirus), yakni tat, rev, nef, vif, vpr, dan vpu.. Gen-gen kecil ini

mengkode protein yang berfungsi sebagai pengatur ekspresi gen virus. Oleh karena itu, gen-gen ini

umumnya menentukan secara spesifik patogenesis dari AIDS. Pengaturan ekspresi ini diperkirakan

oleh ilmuwan sangat kompleks, menyebabkan virus ini sangat mematikan.

Mutasi HIV: Tingginya Variabilitas Genomik

Tidak seperti organisme lain yang pada umumnya sulit mengalami mutasi, HIV mengalami

mutasi yang sangat tinggi. Tingginya kejadian mutasi pada genom virus HIV disebabkan oleh

kecepatan replikasi HIV yang luar biasa tinggi (virus HIV mampu mereplikasi hingga

menghasilkan virus HIV baru sebanyak 109 hingga 1010 unit setiap hari!); serta virus ini tidak

memiliki protein (atau enzim) untuk memperbaiki kesalahan yang terjadi selama proses replikasi

berlangsung. Ini dibuktikan dengan laju mutasi yang tinggi, mencapai angka 3 x 10-5

per pasangan

basa (nukleotida), di mana jika dibandingkan dengan laju mutasi pada manusia (~10-9 per nukleotida),

laju mutasi ini dapat dikatakan sangat tinggi.

Pada dasarnya, mutasi yang terjadi pada HIV akan merugikan virus ini sendiri. Mutasi

mengakibatkan HIV lebih sulit untuk menginfeksi sel CD4 dalam tubuh. Namun, jumlah mutasi di

lain pihak memberikan keuntungan bagi virus HIV (survival advantages) ini untuk menghindari obat-

obatan antiretrovirus. Enzim-enzim yang dikode oleh gen-gen mutan akan berbeda dengan enzim

yang dikenali oleh obat-obatan anti-HIV (yang seperti obat pada umumnya, bekerja sangat spesifik

terhadap substrat tertentu, sehingga perubahan sedikit saja pada substrat membuat obat sulit

mengenali). Hal-hal seperti inilah yang menjadi dasar akan resistensi terhadap obat akibat

terjadinya mutasi (drug resistent due to mutational changes).

Dengan demikian, setelah HIV menginfeksi tubuh dan mulai melakukan replikasi (reproduksi)

dirinya, HIV akan menghasilkan kopi baru yang persis seperti dirinya (wild-type virus), dan kopi lain

yang mengandung mutasi (kesalahan). Dengan kata lain, dalam replikasi HIV, akan terdapat banyak

sekali virus yang terdiri dari varian-varian berlainan, yang disebut quasi-species (quasi = semu).

Secara alamiah, akan terbentuk virus dengan mayoritas tipe yang menginfeksi awal (wild-type).

Mengapa? Virus dengan tipe wild-type cenderung memiliki kekuatan yang lebih kuat untuk

menginfeksi sel pejamu, dibandingkan varian mutan. Varian mutan dapat kembali mengalami mutasi,

pada umumnya di lokasi gen yang lain. Varian mutan yang mengandung tiga mutasi pada umumnya

tidak lagi mengalami mutasi tambahan. Inilah sebabnya mengapa pemberian obat antiretrovirus

sebanyak 3 macam dianggap telah cukup. Namun perlu diperhatikan juga bahwa mutasi tidak

selamanya menghasilkan varian mutan yang berbahaya, bahkan kebanyakan mutasi tidak

menghasilkan varian yang resisten.

Transmisi varian mutan dari satu individu ke individu lain dapat terjadi. Beberapa studi

mengatakan bahwa 10% hingga 30% infeksi virus HIV yang baru melibatkan varian mutan yang

resisten terhadap paling tidak satu obat antiretroviral. Fakta ini juga mengisyaratkan bahwa seseorang

yang telah terinfeksi virus HIV tipe tertentu (pada umumnya wild-type) dapat lagi terinfeksi dengan

DK II Pemicu 3 / Modul Biologi Molekular 2010 – LTM: Mutasi Pada Virus 3

virus HIV tipe mutan yang resisten terhadap tiga macam obat antiviral, misalnya. Peristiwa ini

dinamakan reinfeksi atau superinfeksi.

HIV bergantung kepada banyak enzim untuk bereplikasi di dalam sel pejamu. Selain kepada

enzim-enzim, HIV juga memerlukan protein, misalnya protein gp41, yang dapat menempelkan virus

kepada sel CD4 dan menginfeksi sel ini. Mutasi dapat terjadi di gen-gen yang mengkode:

• enzim reverse transkriptase – sehingga obat-obatan NRTI (nucleoside reverse transcriptase

inhibitor) dan NNRTI (non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor) tidak dapat bekerja

• enzim integrase – sehingga obat-obatan inhibitor integrase tidak dapat bekerja

• enzim protease – sehingga obat-obatan inhibitor protease tidak dapat bekerja

• protein gp41 – sehingga obat-obatan inhibitor fusi/penempelan yang bekerja pada struktur

luar HIV tidak dapat bekerja

Seorang ilmuwan yang bekerja untuk Koronis Pharmaceuticals, John Reno, berkata bahwa

virus HIV sangat bergantung kepada mutasi untuk bertahan hidup hingga saat ini. Oleh karena itu,

saat ini telah dikembangkan obat bernama KP-1461, suatu mutagen yang mampu meningkatkan laju

mutasi pada virus HIV sedemikian tingginya hingga mutasi yang terjadi bukan membuat virus HIV

ini bertahan hidup, justru akan merusak kode-kode genetiknya sendiri dan mati. Kematian bukan

secara langsung, namun karena gangguan fungsi replikasi virus ini setelah mengalami mutasi yang

demikian hebat.

Perkembangan yang demikian pesat telah berdampak kepada pengungkapan tabir hubungan

antara mutasi pada genom virus terhadap resistensi terhadap obat tertentu. Genom HIV dapat

diungkapkan menghasilkan urutan sekuens yang mengkode asam amino protein (misalnya regio yang

mengkode pembentukan enzim protease). Dari hasil sekuens ini, terlihat posisi mutasi yang

dinyatakan dalam angka-angka di protein.

� Mutasi pada gen pengkode protein (enzim) tertentu, misalnya enzim protease, dapat menentukan resistensi terhadap satu

obat tertentu

DK II Pemicu 3 / Modul Biologi Molekular 2010 – LTM: Mutasi Pada Virus 4

Uji Mutasi, Berujung kepada Uji Resistensi

Pengujian adanya mutasi dari genom sampel HIV dari suatu individu dapat dilakukan secara

genotip dan fenotip, khususnya secara genotip. Secara genotip, genom HIV yang diperoleh dari

sampel dianalisis sekuennya. Sekuen ini dapat dibandingkan dengan sekuen HIV tipe liar (wild type)

dan dapat diketahui di mana terjadi mutasi. Setelah ini, dengan kumpulan data tentang lokasi mutasi,

jenis mutasi, dan resistensi terhadap obat tertentu, dapat diketahui individu tersebut resisten terhadap

obat apa.

� Mutasi pada gen pengkode protein enzim reverse transcriptase, dapat menentukan resistensi terhadap satu obat tertentu

Selain mutasi akibat penggantian basa nitrogen, insersi, delesi, dan rekombinansi juga dapat

mengakibatkan varian mutan. Daerah-daerah pengkode gen tertentu juga cenderung mengalami

mutasi yang jauh lebih tinggi. Sebagai contoh, daerah pengkode gen envelope virus sangat tinggi

varian yang telah ditemukannya. Hal ini masuk akal mengingat envelope virus terekspos dan terus

menerus terancam oleh adanya sistem imun, sehingga memerlukan tingkat mutasi (dan variabilitas)

yang tinggi agar lebih mudah terhindar dari aktivitas imun tubuh.

Referensi

1. Discovery Channel. Mutation in HIV. Diunduh dari: http://dsc.discovery.com/news/2009/02/02/hiv-mutation.html.

Diakses pada 5 April 2010.

2. AIDSmeds.com. Understanding drug resistance. Diunduh dari:

www.aidsmeds.com/articles/Resistance_4738.shtml. Diakses pada 5 April 2010.

3. The Body. Mutation and drug resistance. Diunduh dari: http://www.thebody.com/multidrug/pdfs/resistance.pdf.

Diakses pada 5 April 2010.

4. Markham RB, Wang WC, Weisstein AE, Wang Z, Munoz A, Templeton A, et.al, 1998. “Patterns of HIV-1

evolution in individuals with differing rates of CD4 T cell decline.” Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:

5. Kasper DL, Braunwald E, Fauci AS, Hauser SL, Longo DL, et.al (editor). Harrison’s principal of internal medicine:

16th ed. 2005. New York: The McGraw-Hill Companies.

6. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular biology of the cell: 5th ed. London:

Garland Science. 2007.