Temukan Mekanisme Perbaikan DNA Rusak, llmuwan ini Jadi Muslim Kedua Peraih Nobel Kimia (Bagian 2)

Jumardin Rua

Mengenal mekanisme nucleotide excision repair

Mekanisme perbaikan DNA rusak selanjutnya yang membawa ilmuwan muslim Azis Sancar meraih nobel kimia dinamakan nucleotide excision repair atau yang lebih familiar dengan istilah pemotongan nukleotida [1]. Pembahasan sebelumnya (Bagian 1) tentang bagaimana enzim fotoliase bekerja memperbaiki DNA rusak dapat dilihat DISINI ya sobat warstek.

Terdapat beberapa mekanisme perbaikan DNA rusak selain pemotongan nukleotida. Mekanisme pemotongan basa (base excision repair) dan perbaikan mismatch (mismatch repair) telah membawa Thomas Lindahl dan Paul Modrich menemani Azis Sancar menerima Nobel Kimia. Secara khusus tulisan kali ini akan membahas mekanisme perbaikan DNA rusak akibat paparan sinar Ultra Violet (UV) penemuan Azis Sancar [1].

Paparan sinar Ultra Violet khususnya UV-B dengan panjang gelombang 280-315 nm dapat merubah struktur DNA. Perubahan tersebut membentuk struktur cyclobutane-pyrimidine dimers (CPDs) dan 6-4 photoproducts (6-4PPs). [2]. Perubahan struktur DNA pada akhirnya dapat membentuk sel kanker dalam tubuh organisme (makhluk hidup).

Proses terbentuknya struktur CPDs dan 6-4PPs,
Gambar 1. Proses terbentuknya struktur CPDs dan 6-4PPs, yaitu reaksi antara basa nitrogen timin dan sitosinin dalam DNA akibat paparan sinar UV [2].

Konsistensi beliau mempelajari mekanisme perbaikan DNA rusak akibat sinar UV pada akhirnya memunculkan penemuan-penemuan baru. Azis Sancar bergabung di Universitas Yale pada tahun 1977 dan merupakan cikal bakal beliau menemukan mekanisme pemotongan nukleotida. Berbeda dengan mekanisme fotoliase yang hanya terjadi pada bakteri E. coli, kita dapat menemukan mekanisme pemotongan nukleotida pada hampir semua organisme seluler [3].

Memahami tahapan mekanismenya

Tidak hanya pada bakteri E.coli, Azis Sancar juga dapat menjelaskan mekanisme perbaikan nukleotida pada manusia dengan sangat detail. Tahap demi tahap mekanisme ini dikontrol oleh gen Uvr (meliputi protein UvrA, UvrB dan UvrC/uvrABC) untuk bakteri E. coli. Beliau juga mempelajari mekanisme yang sama pada manusia terhadap seorang penderita kanker kulit Xeroderma Pigmentosum (baca bagian 1). Dimana gen yang mengontrol mekanismenya mencakup 16 protein (Gambar 2) [3].

Baca juga:
Mekanisme umum pemotongan nukleotida pada bakteri E. coli dan manusia
Gambar 2. Mekanisme umum pemotongan nukleotida pada bakteri E. coli dan manusia [3].

Secara umum, terdapat beberapa tahapan dalam mekanisme pemotongan nukleotida sebagaimana Azis Sancar memaparkannya. Pada saat radiasi UV atau cahaya tampak (biru) mengenai DNA, nukleotida akan mengalami kerusakan akibat perubahan pada strukturnya (terbentuk timin dimer/T<>T). Protein berupa enzim kemudian mendeteksi dan memotong beberapa nukleotida disekitar area kerusakan. Selanjutnya enzim DNA-polimerase mengisi area yang kosong akibat pemotongan ini dengan untai DNA baru. Tahap akhir mekanisme pemotongan nukleotida yaitu berupa aksi enzim DNA-ligase yang menyegel untai DNA baru tersebut terhadap DNA induk (Gambar 3 & 4) [3].

blank
Gambar 3. Mekanisme terperinci pemotongan nukleotida yang terjadi pada bakteri E. coli [3].
blank
Gambar 4. Mekanisme terperinci pemotongan nukleotida yang terjadi pada manusia [3].

Terdapat dua perbedaan mendasar mekanisme pemotongan nukleotida (Gambar 3) pada dua organisme (makhluk hidup) [3] tersebut, yaitu:

  1. Adanya 3 protein (UvrABC) yang mendeteksi atau mengontrol kerusakan DNA akibat paparan sinar UV pada bakteri E. coli. Sedangkan pada manusia proses ini didalangi oleh 16 protein yang disandikan beberapa gen dengan istilah ” 6 faktor perbaikan ” (XPA, RPA, TFIIH, XPC, XPF/ERCC1 dan XPG).
  2. Jumlah nukleotida yang terpotong pada saat perbaikan. Pada bakteri E. coli sekitar 12 nukleotida, sedangkan pada manusia kurang lebih 30 nukleotida.

Kerja keras yang diganjar penghargaan nobel

Saya terus bekerja sepanjang karir saya, 40 tahun berusaha memahami mekanisme fotoliase, kemudian 35 tahun untuk pemotongan nukleotida pada bakteri E. coli dan manusia. Ungkap Aziz Sancar pada materi Nobel Lecture yang beliau sampaikan [3].

Keberhasilannya menggambarkan tahap demi tahap mekanisme perbaikan DNA rusak membuatnya memperoleh hadiah Nobel Kimia tahun 2015. Walaupun sebenarnya penelitian ini telah beliau dalami sejak tahun 1976. Penemuan ini telah menambah pemahaman kita tentang bagaimana sel makhluk hidup bekerja, penyebab kanker dan proses penuaan. Tambah panitia perhelatan Penghargaan Nobel [1].

Referensi

  1. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2015/sancar/facts/, mengakses pada 29 September 2020 pukul 11.52 WITA.
  2. Rajesh P. Rastogi, Richa, Ashok Kumar, Madhu B. Tyagi, dan Rajeshwar P. Sinha, 2010, Molecular Mechanisms of Ultraviolet Radiation-Induced DNA Damage and Repair (review article), Journal of Nucleic Acids, 1-32.
  3. Sancar, A., 2015, Mechanisms of DNA Repair by Photolyase and Excision Nuclease, Nobel Lecture, 141-181.
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

1 tanggapan pada “Temukan Mekanisme Perbaikan DNA Rusak, llmuwan ini Jadi Muslim Kedua Peraih Nobel Kimia (Bagian 2)”

  1. Pingback: Press Release Pemenang Nobel Kimia Tahun 2020

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar