MUTASI

Mutasi adalah suatu perubahan urutan basa pada DNA. Jika suatu gen yang mengkode

protein tertentu mengalami mutasi, maka urutan asam amino penyusun protein tersebut dapat

berubah. Mutasi yang terjadi akan menyebabkan aktivitas dari protein juga akan berubah.

Secara alami, mutasi adalah peristiwa yang jarang dan terjadi secara acak serta timbul ssecara

acak. Mutasi dapat terjadi pada bakteri dengan populasi rerata 108 dan apabila populasi rerata

tersebut meningkat menjadi 2. 108, maka akan muncul satu individu bakteri yang mengalami

mutasi (mutant). Terdapat dua tipe mutasi, yaitu subtitusi dan insersi/delesi.

1). Substitusi, merupakan mutasi yang dikarenakan adanya satu basa nitrogen yang

mengganti kedudukan basa nitrogen lain pada suatu DNA. Perubahan ini merupakan hasil

dari adanya perubahan pada suatu nukleotida tunggal. Substitusi merupakan hasil dari mutasi

titik (point mutation). Substitusi satu purin oleh purin yang lain atau satu pirimidin dengan

pirimidin yang lain disebut dengan mutasi titik transisi. Sedangkan penggantian suatu purin

oleh pirimidin atau sebaliknya disebut mutasi titik transversi. Substitusi pasangan basa ini

dapat mengakibatkan salah satu dari tiga macam mutasi yang mempengaruhi proses translasi,

seperti :

Triplet gen yang berubah menghasilkan sebuah kodon pada mRNA yang

menetapkan asam amino yang berbeda dari asam amino pada protein normal.

Mutasi ini disebut dengan mutasi salah arti (missense mutation). Protein

tersebut akan menjadi tidak berfungsi atau kurang aktif dibandingkan dengan

protein normal. Salah satu contoh mutasi salah arti pada manusia ialah

penyakit anemia sel-sabit (sickle-cell anemia). Mutasi ini diakibatkan oleh

adanya penggantian satu basa tunggal pada kodon bagi asam amino keenam

pada hemoglobin A mengubah asam amino keenam itu dari asam glutamat

menjadi valin sehingga membentuk ciri-ciri hemoglobin S pada anemia sel-

sabit. Asam amino GAG yang menyandikan asam glutamat dapat berubah

menjadi GUG yang menyandikan valin. Dibawah konsentrasi oksigen yang

rendah, molekul-molekul hemoglobin S yang berubah bertumpuk membentuk

kristal sehingga bentuk sel-sel darah merah menjadi berbentuk sabit.

Triplet gen yang berubah menghasilkan sebuah kodon pada mRNA yang

mengakhiri rantai, yang mengakibatkan berakhirnya pembentukan protein

sebelum waktunya selama proses translasi berlangsung. Mutasi ini disebut

mutasi non-sense. Hasil dari mutasi ini adalah adanya suatu polipeptida yang

tak lengkap yang tidak berfungsi.

Triplet gen yang berubah menghasilkan sebuah kodon pada mRNA yang

menetapkan asam amino yang sama karena kodon yang dihasilkan dari mutasi

merupakan sinonym dari kodon aslinys. Mutasi ini disebut sebagai mutasi

netral.

2). Insersi atau delesi merupakan mutasi yang dikarenakan adanya penambahan atau

pengurangan satu atau lebih asam amino penyusun protein dalam suatu gen. Insersi atau

delesi merupakan hasil dari mutasi pergeseran kerangka (frame-shift mutation). Mutasi ini

menyebabkan bergesernya kerangka pembacaan. Pembacaan sandi genetis dimulai dari ujung

acuan protein, yaitu mRNA dan dibaca dalam satuan tiga basa secara berurutan. Mutasi

pergeserabn kerangka pada umumnya menyebabkan terbentuknya protein yang tidak

berfungsi sebagai akibat disintesisnya rangkaian asam amino yang sama sekali baru dari

pembacaan rangkaian nukleotida mRNA yang telah mengalami pergeseran dari kerangka

semula.

A C G C C T A A A C G A DNAU G C G G A U U U G C U mRNA_____ _____ _____ _____ cys gly phe ala Protein

T C G C C T A A A C G A DNAA G C G G A U U U G C U mRNA_____ _____ _____ _____ ser gly phe ala Protein

Substitution mutation T--->A at position #1 in DNA changes the mRNA codon to code for the amino acid serine in place of cysteine. This is a missense mutation

A C G C C T A A A C G A DNAU G C G G A U U U G C U mRNA_____ _____ _____ _____ cys gly phe ala Protein

A C T C C T A A A C G A DNAU G A G G A U U U G C U mRNA_____ -------------------------> stop no translation

Substitution mutation in the third base of DNA G--->T, generates terminator “stop” codon which terminates the translation of the protein. A shortened or “truncated” protein may be produced. This is called a nonsense mutation.

A C G C C T A A A C G A DNAU G C G G A U U U G C U mRNA_____ _____ _____ _____ cys gly phe ala Protein

A C G C C C A A A C G A DNAU G C G G G U U U G C U mRNA_____ _____ _____ _____ cys gly phe ala Protein

Substitution mutation in the sixth base of DNA T--->C , causes degenerate codon for glycine so there is no change in the primary structure of the protein. This is called a silent mutation.

A C G C C G T A A A C G A DNA <---- insert into DNA

U G C G G C A U U U G C U mRNA_____ _______ _____ _____ <---- old reading frame cys gly phe ala Protein

Mutation caused by the insertion of a new base (G) between bases 5 and 6 in the DNA (gene). When 1 or 2 bases are inserted, this causes a “frame shift” mutation because the translation reading frame becomes shifted by one or two bases

generating a whole new set of triplets beyond the mutation. The same is true for mutations that result in the deletion of bases.

A C G C C G T A A A C G A DNAU G C G G C A U U U G C U mRNA_____ _____ _____ _____ <---- new reading frame cys gly isoleu cys Protein

Mutasi substitusi dapat menyebabkan perubahan struktur enzimatik protein, perubahan

aktivitas enzimatik protein dan tidak sempurnanya struktur protein yang dihasilkan

sedangkan pada mutasi insersi/delesi dapat menyebabkan tidak sesuainya protein yang

dibentuk atau mutasi membentuk suatu stop kodon yang berfungsi untuk mengakhiri suatu

proses sintesis protein.

Mutasi paling umum terjadi selama replikasi DNA. Mutasi dapat diakibatkan oleh

senyawa atau bahan yang bersifat mutagenik (menyebabkan mutasi gen). Penyebab mutagen

ada tiga, yaitu mutagen fisik (paparan sinar UV dan sinar X-ray. Mutagen), mutagen kimia

(HNO2, Nitrogen mustard, NTG, senyawa interkalasi (acridine dyes), 5-bromouracil dan 2-

amino purine) dan mutagen biologi (penyisipan sequences, transposon dan virus). Ketiga

penyebab ini dapat menimbulkan terjadinya mutasi secara spontan.

Berbagai ragam mutan bakteri telah diisolasi dan dipelajari secara intensif. Beberapa

dari tipe-tipe utama mutan adalah sebagai berikut :

1. Mutan yang toleransi terhadap peningkatan unsur-unsur penghambat, terutama

antibiotik.

2. Mutan yang punya kemampuan fermentasi yang berubah dalam menghasilkan

produk akhir.

3. Mutan yang punya defisiensi akan nutrisi (butuh medium yang lebih kompleks

untuk tumbuh)

4. Mutan yang dapat menghasilkan pigmen dalam koloninya.

5. Mutan yang mengalami perubahan dalam struktur permukaan dan komposisi

selnya.

6. Mutan yang resisten terhadap bakteriofag.

7. Mutan yang memperlihatkan perubahan ciri-ciri morfologisnya, misalnya

hilangnya kemampuan untuk menghasilkan spora, kapsul atu flagela.

Untuk mendeteksi ada tidaknya mutasi pada suatu bakteri dapat menggunakan metode

pemilihan secara langsung (pengkayaan). Metode ini ada dua tipe, yaitu metode pemilihan

secara langsung untuk bakteri mutan yang tahan terhadap antibiotik (misalnya pada deteksi

bakteri mutan yang tahan terhadap penisilin) dan metode pemilihan secara langsung untuk

bakteri mutan yang mampu memanfaatkan sumber karbon tertentu (misal pada deteksi

bakteri mutan auksotropik).

a). Deteksi bakteri mutan yang tahan terhadap

penisilin

b). Deteksi bakteri mutan auksotropik