PERUBAHAN MATERI GENETIK : PENGERTIAN MUTASI, DAN SEBAB-SEBAB MUTASI

PERUBAHAN MATERI GENETIK : PENGERTIAN MUTASI, DAN SEBAB-SEBAB MUTASI

PENGERTIAN MUTASI

            Materi genetik DNA dan RNA dapat saja mengalami perubahan karena suatu sebab. Berbagai keadaan atau factor dalam lingkungan , memang dapat menimbulkan perubahan pada DNA maupun RNA.

Mutasi diartikan sebagai proses yang dapat menyebabkan suatu perubahan pada gen. Perubahan materi genetik inilah yang disebut mutasi dan hasil perubahan itu dapat (tidak selalu) diwariskan serta yang dapat (tidak selalu) dideteksi.

Mutasi itu pada dasarnya merupakan peristiwa yang lumrah terjadi, karena materi genetik itu tersusun dari esenyawa kimia  (polinukleotida). Perubahan materi genetik DNA dan RNA itu dapat berupa perubahan atau pengurangan unit penyusun, perubahan susunan, perubahan jumlah, dan sebagainya. Perubahan itu dapat berlangsung setiap kali setiap ada perubahan yang memungkinkan terjadi.

SEBAB-SEBAB MUTASI

Secara umum penyebab mutasi (spontan maupun terinduksi) adalah keadaan atau faktor-faktor lingkungan, disamping keadaan atau faktor internal materi genetik. Mutasi spontan adalah mutasi yang terjadi tanpa sebab-sebab yang jelas. Sedangkan mutasi terinduksi adalah mutasi yang terjadi karena pemaparan makhluk hidup pada penyebab mutasi semacam radiasi pengion, radio ultra violet, dan berbagai senyawa kimia.

KEADAAN ATAU FAKTOR INTERNAL MATERI GENETIK SEBAGAI SEBAB MUTASI

Keadaan atau faktor internal materi genetik yang dapat menjadi sebab terjadinya mutasi spontan adalah kesalahan pada replikasi DNA. Misalnya yang terkait dengan peristiwa tautorisme (akibat dari perubahan posisi sesuatu proton yang mengubah suatu sifat kimia molekul). Pada basa purin dan pirimidin, perubahan tautomerik mengubah sifat perikatan hidrogennya. Efek perikatan antara basa-basa prin dan pirimidin dengan pasangan tautomerik tampak pada saat replikasi DNA. Dengan demikian, sewaktu pasangan tidak lazim memisah pada replikasi berikutnya, masing-masing akan berpasangan dengan basa komplementernya dan terjadilah mutasi.

Keadaan atau faktor internal materi genetik lain yang dapat  pula menjadi sebab terjadinya mutasi spontan adalah “penggelembungan” unting di saat replikasi, perubahan kimia tertentu secara spontan, transposisi elemen transposable, dan efek non mutator. Hal ini dapat terjadi pada unting lama maka akan terjadi delesi pada unting baru, sebaliknya jika penggelembungan terjadi pada unting baru, maka akan terjadi adisi/penambahan pada unting baru tersebut.

Banyak peristiwa kimia pada DNA yang dapat menjadi sebab terjadinya mutasi spontan, yaitu depurinasi dan deaminasi basa-basa tertentu. Pada depurinasi, suatu purin tersingkir dari DNA karena terputusnya ikatan kimia antara purin dan gula deoksiribose. Sedangkan, pada deaminasi gugus amino tersingkir dari basa.

Dalam hubungannya dengan depurinasi, jika kehilangan purin itu tidak diperbaiki maka di saat replikasi tidak terbentuk pasangan basa komplementer yang lazim. Yang terjadi adalah secara acak basa apapun dapat diadakan dan pada proses replikasi berikut keadaan tersebut dapat menimbulkan mutasi, jika basa baru yang diadakan secara acak tadi tidak sama dengan basa yang mula-mula. Pada saat ini sudah silaporkan ribuan basa purin tersingkir melalui proses depurinasi selamam suatau waktu generasi tertentu dari suatu sel mamaliaa pada kondisi kultur jaringan.

Perpindahan atau transposisi elemen transposabel terbukti dapat berakibat terjadinya mutasi gen dan mutasi kromosom atau aberasi kromosom. Mutasi gen akibat transposisi tersebut, terjadi karena insersi ke dalam gen. Transposisi tersebut juga dapat mempengaruhi ekspresi gen dengan cara insersi ke dalam urut-urutan pengatur gen.

Bukti paling baik tentang peran serta transposisi elemen transposable sebagai salah satu sebab terjadinya mutasi terlihat pada Drosophila yang terbukti timbul karena insersi elemen transposable, sekalipun secara eksperimental keberhasilan perlakuan dengan elemen transposable masih jarang. Contoh-contoh alela tautan pada genom Drosophila karena insersi elemen transposable antara lain w^sp, w^u, w^bf, w^hd. Keempat alella mutan yang baru disebutkan ini merupakan alela ganda yang terletak pada lokus whitepada kromosom.

Pada makhluk hidup juga dikenal adanya gen yang ekspresinya mempengaruhi frekuensi mutasi gen-gen lain. Frekuensi mutasi gen-gen lain itu biasanya meningkat. Gen-gen yang mempunyai pengaruh semacam itu disebut gen mutator.

KEADAAN ATAU FAKTOR DALAM LINGKUNGAN SEBAGAI SEBAB MUTASI

Penyebab mutasi berupa keadaan atau faktor dalam lingkungan dapat dipilah menjadi yang bersifat fisik, kimiawi maupun biologis.

Lingkungan Bersifat Fisik

Penyebab mutasi yang bersifat fisik adalah radiasi dan suhu. Radiasi sebagai penyebab mutasi dibedakan menjadi radiasi pengion (energi tinggi) dan radiasi bukan pengion (energi rendah). Saat ini radiasi pengion diinduksi oleh sinar X, proton dan neuron dihasilkan mesin, maupun oleh sinar alfa, beta, gamma yang dibebaskan isotop radioaktif dari elemen  seperti P32, S35, Cobalt 90 dan sebagainya. Contoh radiasi bukan pengion misalnya radiasi sinar ultraviolet (UV).

            Radiasi pengion mampu menembus jaringan/tubuh makhluk hidup karena berenergi tinggi. Selama penembusan ini, sinar bertenaga tinggi ini berbenturan dengan atom-atom sehingga terjadi pembebasan elektron dan terbentuklah ion-ion positif. Ion-ion ini berbenturan dengan ion lain dan terjadi pembebasan elektron dan terbentuk ion positif lebih lanjut. Melalui cara ini terbentuklah suatu sumbu ion sepanjang jalur terobosan sinar bertenaga tinggi tersebut.

            Pada tumbuhan dan hewan tingkat tinggi sinar UV dapat menembus lapisan sel-sel permukaan karen aberenergi rendah dan tidak menimbulkan ionisasi. Sinar UV membebaskan energinya pada atom yang dijumpai, meningktkan elektron-elektron pada orbit luar ke tingkat yang lebih tinggi. Atom-atom yang memiliki elektron-elektron sedemikian dinyatakan tereksitasi.

            Molekul yang terionisasi atau tereksitasi secara kimiawi lebih reaktif daripada molekul yang memiliki atom-atom stabil. Reaktivitas yang meningkat dari atom-atom pada DNA merupakan dasar efek mutagenik radiasi sinar UV maupun sinar pengion. Radiasi pengion mampu menyebabkan mutasi gen dan pemutusan kromosom yang berakibat delesi, duplikasi, inversi, translokasi serta fragmentasi kromosom umumnya.

Sinar X dan sebagian besar radiasi pengion lain dinyatakan dalam satuan unit roetgen (unit r), yang diukur dalam hubungan dengan jumlah ionisasi per unit volume pada suatu perangkat kondisi standar. 1 unit r adalah suatu jumlah radiasi pengion yang menghasilkan satu muatan elektrostatik pada suatu volume 1 cm3. Dosis penyinaran unit r tidak mencakup suatu skala waktu. Dosis yang sama diperoleh melalui suatu intensitas penyinaran yang rendah selama suatu periode waktu panjang, atau melalui suatu intensitas penyinaran tinggi selama suatu periode waktu singkat.

            Hubungan linier antara frekuensi mutasi dan dosis radiasi penting dalam hubungannya dengan permasalahan “apakah ada suatu tingkat penyinaran yang aman” sekalipun sebenarnya tidak ada yang aman. Pada sperma Drosophila, penyinaran dengan dosis sangat rendah dalam jangka waktu lama terbukti efektif menginduksi mutasi seperti halnya yang diinduksi total dosis penyinaran yang sama itu diberikan pada intensitas tinggi dalam jangka waktu singkat. Pada mencit, penyinaran kronik menginduksi mutasi yang lebih sedikit dibanding dengan yang diinduksi oleh dosis yang sama pada penyinaran akut. Jika mencit diperlakukan dengan dosis penyinaran yang terputus, maka frekuensi mutasi sedikit lebih rendah daripada penyinaran dengan total dosis sama yang diperlakukan tidak terputus-putus. Perbedaan frekuensi mutasi ini mungkin ada hubungannya dengan penggantian DNA yang rusak.

            Selain berkenaan dengan radiasi pengion, perubahan tekanan oksigen dan suhu juga dapat mengubah mutasi secara signifikan. Tekanan oksigen yang rendah dapat menurunkan mutasi. Oksigen juga dapat memperbesar efek penyinaran, tetapi hanya selama penyinaran. Oksigen memperlihatkan efek yang lebih rendah pada kondisi penyinaran tinggi dibanding pada kondisi penyinaran moderat.

            Sinar UV dapat menggiatkan atom-atom yang dijumpai, meskipun telah diketahui bahwa sinar UV tidak menginduksi ionisasi. Dalam hubungan dengan molekul DNA, senyawa yang paling digiatkan yaitu purin dan pirimidin karena senyawa tersebut menyerap cahaya pada panjang gelombang 254-260 nm yang merupakan rentang panjang gelombang sinar UV. Hasil penelitian in vitro juga membuktikan bahwa pirimidin terutama  timin, sangat kuat menyerap sinar UV pada panjang gelombang 254 nm, sehingga menjadi sangat reaktif. Hasil dari penyinaran pirimidin yaitu hidrat pirimidin dan dimer pirimidin. Efek utama radiasi UV adalah dimerisasi timin. Dimer dapat menimbulkan mutasi tidak langsung dengan dua cara; (1) dimer timin mengganggu helix ganda DNA serta menghambat replikasi DNA secara akurat, (2) kesalahan yang terjadi selama proses sel untuk memperbaiki DNA yang rusak.

            Suhu sebagai penyebab mutasi sudah dilaporkan, misalnya pada beberapa jenis ikan yang menginduksi terjadinya poliploidi. Selain faktor radiasi dan suhu, ternyata perlakuan dengan tekanan hidrostatik juga dilaporkan dapat menginduksi terjadinya mutasi. Yang terjadi akibat tekanan hidrostatik ini adalah penghambatan polar body karena rusaknya spindel meiosis. Pembuatan ikan triploid dengan perlakuan tekanan hidrostatik juga sudah dilakukan, misalnya pada Brachydano rerio serta pada Salmo gairdneri.

Penyebab Mutasi Dalam Lingkungan Yang Bersifat Kimiawi

            Penyebab mutasi dalam lingkungan ini juga dapat disebut sebagai mutagen kimiawi. Mutagen-mutagen tersebut dapat dipilah menjadi tiga kelompok yaitu analog basa, agen pengubah basa, dan agen penyela.

1.      Analog Basa

Senyawa yang termasuk golongan ini adalah yang memiliki struktur molekul sangat mirip dengan yang dimiliki basa yang lazimnya terdapat pada DNA. Contohnya yaitu 5-bromourasil (disingkat 5 BU) dan 2-aminopurin (disingkat 2-AP). 5 BU adalah analog timin. Posisi karbon ke-5 ditempati oleh gugus brom, padahal posisi itu sebelumnya ditempati oleh gugus metil. Keberadaan gugus brom ini mengubah distribusi mutan serta maningkatkan peluang perubahan tautometrik. Pada bentuk keto (yang lebih stabil) 5 BU berpasangan dengan adenin; sebaliknya pada bentuk enol (yang lebih jarang), 5-BU berpasangan dengan Guanin.

            5-BU menginduksi mutasi melalui peralihan antara kedua bentukan 5-BU; jika sesaat setelah analog basa itu diinkorporasikan dalam bentuk keto (bentuk normal), maka analog basa itu berpasangan dengan adenin. Selanjutnya jika bentuk keto 5 BU beralih ke bentuk enol selama replikasi, maka analog basa itu akan berpasangan dengan guanin; dan pada proses replikasi berikut dari pasangan G-5 BU akan muncul pasangan G-C dan bukan A-T. Dalam hal ini telah terjadi mutasi transisi A-T menjadi G-C.

            Sebagai mutagen kerja analog basa 2-aminopurine (2 AP) adalah 5 BU. 2 AP juga memiliki 2 bentuk yaitu bentuk amino  (normal, berperan sebagai adenin) dan bentuk imino (jarang, berperan sebagai guanin dan berpasangan dengan sitosin). Seperti 5 BU,  2 AP juga menginduksi mutasi transisi, yaitu AC menjadi G C atau G C menjadi A T, tergantung bentuknya. 2 AP dapat mengubah kembali mutan yang diinduksi oleh 5 BU, demikian pula sebaliknya.

            Saat ini dikenal pula AZT (azidothymidine), semacam racun yang diberikan kepada penderita AIDS untuk melawan HIV. AZT berperan sebagai suatu analog timidin. AZT merupakan suatu substrat untuk enzimreversetranscriptase di saat bersintesis cDNA dari RNA (virus). Di lain pihak ternyata AZT bukan merupakan substrat yang baik untuk enzim DNA polimerase seluler. Itulah sebabnya, AZT berperan sebagai suatu racun selektif dengan cara menghambat pembentukan cDNA virus; dan dengan demikian menghalangi sintesis virus yang baru.

2.      Agen pengubah Basa

Senyawa-senyawa yang tergolong agen pengubah basa adalah mutagen yang secara langsung mengubah struktur maupun sifat kimia basa. Yang termasuk kelompok ini adalah agen deaminasi, agen hidroksilasi, serta agen alkilasi.

Sebagai agen hidroksilasi, mutagen hydroxylamine NH₂OH bereaksi khusus dengan sitosin, mengubahnya dengan menambahkan gugus hidroksil, sehingga terbentuk hydroxylaminnocytocine yang hanya berpasangan dengan adenine dan sebagai akibatnya terjadi mutasi transisi CG menjadi TA. Mutasi yang disebabkan oleh mutagenhydroxylamine NH₂OH berikutnya tidak dapat memulihkan  mutan yang sudah terbentuk akibat pengaruh mutagen itu sebelumnya, mutan tersebut dapat pulih karena pengaruh mutasi yang diinduksi oleh mutagen lain sperti 5 BU, 2 AP, maupun asam nitrit.

3.      Agen Interkalasi

Mutagen kimia berupa agen interkalasi bekerja dengan cara melakukan insersi antara basa-basa berdekatan dengan pada satu atau duan unting DNA. Contoh agen iterkalasi adalah proflavin, jika agen interkalaasi melakukukan insersi antara pasangan basa yang berdekatan pada DNA templat maka suatu basa tambahan dapat diinsrsikan pada unting DNA baru berpasangan dengan agen onterkalasi.

Setelah satu atau lebih dari satu kali berlangsungnya replikasi yang diikuti oleh hilangnya agen interkalasi, akibat yang muncul adalah terjadinya suatu mutasi rangka karena insersi suatu pasangan basa. Jika yang terjadi adalah insersi agen interkalasi ke dalam unting baru maka sewaktu unting ganda DNA tersebut beriplikasi sesudah hilangnya agen interkalasi, akibat yang muncul adalah terjadinya suatu mutasi rangka karena delesi satu pasang basa. Setelah terjadinya mutasi rangka, maka akan timbul akibat yaitu bahwa semua asam amino yang dikode sesudah titik mutasi dapat dikatakan menyimpang sehingga protein yang dihasilkan bersifat nonfumgsional. Dampak mutasi yang timbul karena mutasi rangka yang diinduksi oleh agen interkalasi dapat pulih kembali melalui perlakuan dengan agen-agen interkalasi.

Penyebab mutasi dalam lingkungan yang bersifat biologis

            Mutagen biologis yang sudah dilaporkan oleh fag. Efek mutagenic yang ditimbulkan fag terutama berkaitan dengan integrasi DNA fag, pemutudsan dan delesi DNA inang. Berkitan dengan profag Mu dinyatakan bahwa, karena suatu gen bakteri yang diinterupsi oleh DNA Mu biasanya tidak aktif, terjadilah mutasi inang bakteri yang diinsersi. Di lain pihak yang berkaitan dengan fag λ, menyatakan bahwa sekitar 1% lisogen yang tidak normal menghasilkan fenotip mutan, sepanjang fag tersebut masih ada. Dalam hubungan dengan pemutusdan DNA dan delesi, dikatakan bahwa mutagenesis fag dapat terjadi karena kerusakan DNA akibat pemutusan dan delesi.

MEKANISME PERBAIKAN DNA, MUTASI DAN ADAPTASI, MUTASI DAN KANKER, APLIKASI PRAKTIS MUTASI, SERTA SAKIT GENETIK MANUSIA YANG DITIMBULKANOLEH KESALAHAN REPLIKASI DNA DAN PERBAIKAN DNA

MEKANISME PERBAIKAN DNA, MUTASI DAN ADAPTASI, MUTASI DAN KANKER, APLIKASI PRAKTIS MUTASI, SERTA SAKIT GENETIK MANUSIA YANG DITIMBULKANOLEH KESALAHAN REPLIKASI DNA DAN PERBAIKAN DNA

20.53  RUDY INDRANATAN  NO COMMENTS

MEKANISME PERBAIKAN DNA

            Sel-sel prokariotik maupun eukariotik memiliki sejumlah sistem perbaikan yang berhubungan dengan kerusakan DNA. Perbaikan dilakukan oleh sistem dengan menggunakan DNA enzimatis. Beberapa sistem memprbaiki kerusakan DNA akibat mutasi yang terjadi secara langsung. Yang sebagian lainnya memotong bagian yang rusak, sehingga untuk sementara terbentuk celah satu unting DNA, celah tersebut kemudian pulih karena polimerisasi DNA yang dikatalisasi oleh polimerisasi DNA yang dikatalisasi oleh enzim polymerase DNA. Atau perbaikan tersebut juga bias berlangsung karena aktivitas penyambungan oleh enzim ligase DNA.

Perbaikan kerusakan DNA Akibat Mutasi Secara Langsung

Perbaikan oleh Aktivitas Enzim Polymerase DNA

            Selain mempunyai aktivitas polimerisasi dalam arah 5’-3’, enzim polymerase pada bakteri juga memiliki aktivitas eksonuklease dalam arah 3’-5’. Aktivitas tersebut memiliki fungsi antara lain adalah memperbaiki kerusakan DNA akibat mutasi pada bakteri. Sebagai gambaran tentang efektuvitas kerja perbaikan kerusakan DNA tersebut mari kita perhatikan fenomena yang berhubungan dengan selisih antara frekuensi selama polimerisasi DNA dan frekuensi akibat substitusi pasangan basa yang berkisar antara 10^-7hingga 10^-11, sedangkan frekuensi kesalahan insersi nukleotida selama polimerisasi DNA sebesar dalam 1 dalam 10.

Pengenalan kesalahan insersi nukleotida selama polimerisasi oleh enzim polymerase DNA mungkin sebagai akibat adanya semacam bonggol pada unting ganda molekul DNA yang ditimbulkan oleh adanya pasangan basa yang salah. Pengenalan tersebut diduga terjadi karena pada basa yang salah tidak terbentuk ikatan hydrogen. Dengan adanya kesalahan karena tidak terbentuk ikatan hydrogen tersebut, dimungkinkan enzim polymerase DNA memang tidak akan menambah nukleotida baru pada ujung 3’. Polimerisasi DNA akan terhenti dan tidak berlaku hingga nukleotida yang salah dipotong diikuti dengan penggantian nukleotida yang benar dan terbentuknya ikatan hydrogen yang diperlukan. Pemotongan nukleotida tersebut dilakukan oleh aktivitas eksonuklease berlangsung dalam arah 3’-5’. Jika tersebut sudah dilakukan, aktivitas polymerisi dalam arah 5’-3’ dari enzim polymerase DNA akan pulih kembali.

Berkaitan dengan aktivitas eksonuklease dalm arah 3’-5’ dari enzim polymerase DNA, ternyata aktivitas semacam itu tidak dijumpai pada polymerase makhluk hidup eukariotik. Aktivitas perbaikan semacam yang dimiliki polymerase DNA pada bakteri, pada makhluk eukariotik diduga dimiliki oleh protein lain.

Dari aktivitas eksonulkelase ditemukan bukti bahwa peran penting dari aktivitas ini adalah menekan laju mutasi pada bakteri, dapat terlihat dengan jelas jika terjadi mutasi gen mutator pada E. Coli. Jika gen mutator strain-strain E. Coli mengalami mutasi, maka frekuensi mutasi (seluruh gen) pada strin-strain itu menjadi lebih tinggi. Dengan demikian terbukti bahwa mutasi-mutasi tersebut mengubah protein-protein yang bertanggung jawab terhadap ketepatan replikasi DNA. Sebagai contoh misalnya yang berkenaan dengan gen mutasimut D pada E. Coli. Mutasi gen mut D tersebut mengakibatkan perubahan suatu sub unit ε (epilson) polymerase III DNA. Seperti diketahui, enzim polymerase III DNA adalah replikasi DNA pertama pada E. Coli dan mutasimut D menimbulkan cacat pada aktivitas perbaikan dalam arah 3’-5’, sehingga banyak nukleotida yang salah tidak sempat diperbaiki.

Fotoreaktivasi Dimer Phirimidin yang Diinduksi oleh UV

            Dinamakan fotoreaktivitas karena pada proses ini dibutuhkan cahaya. Perbaikan dengan bantuan cahaya memeperlihatkan dengan rentang panjang gelombang 320-370 nm (cahaya biru) dimer timin langsung berbalik pulih menjadi bentukan semula. Fotorektivasi dikatalisis oleh enzim fotoliase. Kerja dari enzim ini adalah menyingkirkan dimer jika diaktivasi oleh suatu foton. Ezim ini memiliki fungsi yaitu sebagai “pembersih” sepanjang unting ganda mencari bonggol yang terbentuk akibat dimer timin (atau pirimidin lain). Enzim fotoliase sangat efektif karena biasanya hanya tersisa sedikit dimer setelah fotoreaktivasi. Enzim ini ditemukan pada berbagai contoh makhluk hidup yang pernah dikaji dan diduga enzim ini bersifat universal.

Perbaikan Kerusakan Akibat Alkilasi

            Kerusakan DNA yang diakibatkan oleh alkilasi dapat dipulihkan oleh enzim perbaikan DNA khusus yang disebut metiltransferase O⁶-metilguanin atau O⁶ methylguanine mrthyltransferas. Enzim tersebut dikode oleh enzimada. Secara operasional enzim itu akan menemukan O⁶-metilguanin pada molekul DNA dan selanjutnya menyingkirkan gugus metal tersebut dan dengan demikian molekul DNA itu kembali pulih seperti semula.

Perbaikan Kerusakan DNA dengan Cara Membuang Pasangan Basa

            Yang tergolong dalam perbaikan dengan cara membuang pasangan basa adalah perbaikan melalui pemotongan, perbaikan dengan bantuanglikosilase, serta perbaikan melalui koreksi pasangan yang salah. 

Perbaikan Melalui Pemotongan (excision repair)

            Perbaikan melalui pemotongan bisa disebut juga dengan pemotongan gelap atau dark repair karena tidak dibutuhkan cahaya. Proses ini juga memperbaiki dimer pirimidin yang terbentuk akibat induksi cahaya UV. Mekanisme perbaikan ini ditemukan pada tahun 1964 oleh R.P. Boyea dan P. Howard serta R. Selow dan W. Carrier. Penelitian dilakukan dengan mengisolasi beberapa mutan E. Coli yang sensitive terhadap UV. Setelah dilakukan radiasi, mutan-mtan tersebut memperlihatkan laju mutasi dalam gelap yang labih tinggi dari pada normal. Mutan tersebut adalah uvr A, di mana mutan ini diketahui sebagai mutan yang dapat memperbaiki dimer hanya dengan bantuan cahaya. Dalam hubungan ini wild type dari mutan avr A disebut avr A⁺. Wild type dari mutan uvr A⁺ ini mampu memperbaiki dimer dalam gelap.

Sistem perbaikan melalui pemotongan pada E. Coli tidak hanya memperbaiki dimer pirimidin, tetapi juga berbagai distorsi lain dari helix DNA. Distorsi helix ditemukan oleh enzim endonuklease avr ABC. Enzim tersebut merupakan gabungan enzim-enzim yang masing-masing dikode oleh gen avr A, B, dan C. enzim tersebut memotong unting DNA yang rusak pada posisi 8 nukleotida ke arah ujung 5’ dari titik kerusakan dan nukleotida kea rah ujung 3’ dari titik posisi dimer tadi. Dengan demikian terlihat bahwa penggalan DNA yang dipotong adalah seukuran 12 nukleotida dan di dalam penggalan yang terpotong tersebut memang terdapat kerusakan. Selanjutnya pada celah sepanjang 12 nukleotida berlangsung polimerisasi DNA yang dikatalis oleh enzim polymerase I DNA, penggalan yang baru terbentuk itu selanjutnya disambung ke penggalan lama dengan bantuan enzim ligase DNA. Terkadang saat berlangsungnya polimerisasi DNA dalam rangka perbaikan itu terjadi pula kesalahan dan kesalahan tersebut merupakan sumber lain dari mutasi yang terjadi karena radiasi UV, sebagian besar sebab dari kesalhan tersebut adalah perpasangan yang tidak benar antara nukleotida baru dengan nukleotida yang terdapat pada unting template.

Perbaikan Dengan Bantuan Glikosilase

            Basa yang rusak (cacat) dapat juga disingkirkan dari molekul DNA dengan bantuan enzim glikosilase. Enzim tersebut mendeteksi basa yang tidak lazim dan selanjutnya megkatalisasi penyingkiran dari gula deoksiribosa. Aktivitas katalik enzim tersebut (yang menyingkirkan suatu basa cacat) menimbulkan suatu lubang pada DNa. Lubang ini disebut sengan tapak AP atauAp site. Tpak AP merupakan tapak apurinik (tidak ada purinberupa guanine dan adenine) atau tapak pirimidinik (tidak ada pirimidin yang berupa triosin dan timin). “Lubang” tadi juga terbentuk akibatnya lepasnya basa secara spontan alami. “Lubang” ini kemudian ditemukan oleh suatu enzim khusus yang disebut endonuklease AP. Enzim tersebut selanjutnya memotong ikatan fosfodiester disamping basa yang lepas tadi. Pemotongan tersebut memungkinkan bekerjanya enzim polymerase I DNA. Selanjutnya enzim polymerase I DNA menyingkirkan beberapa nukleotida di depan basa yang lepas itu dengan menggunakan aktivitas eksonuklease dalam arah 5’-3’ dan sebaliknya melakukan polimerisasi mengisi celah yang terbentuk dengan menggunakan aktivitas polimerisasinya. Pada akhirnya enzim ligase DNA menyambung penggalan nukleotida baru itu kea rah ujung 3’ dengan penggalan nukleotida yang lama.

Perbaikan Melalui Koreksi Pasangan Basa yang Salah

            Meskipun aktivasi dari polymerase DNA efisien memperbaiki  banyak kerusakan polimerisasi dengan segera, namun hal ini masih menyisakan suatu oermasalahn dimana terdapat sejumlah kesalahan yang tetap belum diperbaiki di saat replikasi sudah selesai. Kesalahan-kesalahan yang masih tersisa itu biasanya berupa psangan basa yang tidak berpasangan dan pada proses replikasi berikutnya  kondisi tersebut ddapat berakibat terjadi mutasi spontan.

            Pada E. Coli sudah ada perkiraan kasar menunjukkan bahwa kesalahan yang belum diperbaiki oleh enzim polymerase DNA adalah sebanyak satu per 10⁸ pasangan basa per generasi.  Kesalahan-kesalahnan yang banyak tersisa akan diperbaiki oleh sistem perbaikan lain yaitu perbaikan pasangan yang salah atau mismatched correction.

            Sistem perbaikan tersebut didukung oleh koreksi pasangan yang salah, yang dikode oleh tiga gen, yaitu mut H, L, dan S. Enzim tersebut mencari pasangan basa yang salah dan setelah ditemukan, enzim itu mengkatalisasi penyingkiran suatu segmen DNA (unting tunggal) yang mengandung pasangan basa salah. Selanjutnya enzim polymerase DNA akan mengkatalisasi polimerisasi pada celah yang terbentuk dan penyambungan hasil polimerisasi itu ke ujung 3’ dengan penggalan yang lama, dikatalisasi leh enzim ligase DNA.

            Enzim koreksi pasangan yang salah bekerja dengan pertama kali dengan mengenali unting DNA yang baru, karena unting yang baru tersebut belum mengalami metilasi. Setelah mengenali unting DNA yang baru, dilakukan penyingkiran basa yang salah dari unting baru itu oleh enzim, selanjutnya berlangsung polimerisasi yang dikatalis oleh enzim polymerase I DNA, dan pada akhirnya hasil dari perbaikan unting baru DNA tersebut disambung oleh enzim ligase DNA.

            Pada molekul DNA, termasuk di sekitar pasangan basa yang salah terdapat urutan-urutan basa nukleotida berupa GATS yang bersifat palindromik. Basa A pada palindrome biasanya mengalami metilasi yang dikatalisasi oleh enzim metilase dam. Pada unting DNA yang baru terbentuk, selama beberapa saat setelah polimerisasi, basa A pada palindrome tadi belum mengalami metilasi dan keadaan inilah yang dikenali oleh enzim koreksi atas pasangan yang salah. Fungsi lain ari enzim pengkoreksi adalah memperbaiki delesi maupun adisi sejumlah kecil pasangan basa.

MUTASI dan ADAPTASI

            Mutasi terjadi tanpa ada kaitannya dengan mutasi bermanfaat atau tidak bermanfaat atau bahkan merugikan bagi yang memiliki perangkat mutan tersebut. mutasi yang saat ini banyak terjadi lebih banyak merugikan. Gen-gen yang terkandung didalam tiap populasi yang sudah lolos dari proses seleksi alam, individu yang hidup dalam tiap populasi adalah yang sudah berhasil lolos dari proses seleksi alam. Dalam hal ini varian-varian alela dalam suatu populasi bersifat adaptif, dan setiap mutan baru memang lebih berpeluang merugikan sekalipun dapat juga menguntungkan. Contoh menguntungkan dan merugiakn adalah peningkatan pigmen melanin yang dibuthkan untuk melindungi tubuh dari sinar UV yang terkandung didalam sinar matahari menguntungkan bagi populasi manusia yang hidup diwilayah Afrika tropic tetapi tidak menguntungkan bagi populasi manusia penghuni Skandinavia. Pada dasarnya setiap mutasi yang terjadi tidak ada kaitannya dengan mutasi bermanfaat atau tidak bermanfaat atau bahkan merugikan. Efek mutasi itu baru dikualifikasi menguntungkan atau merugikan setelah dihubungkan dengan habitat lingkungan tempat hidup individu yang mengalami mutasi.

MUTASI dan KANKER

            Sebagian besar agen mutasi yang kuat seperti radiasi pengion dan radiasi UV maupun berbagai zat kimia juga bersifat karsinogenik atau penginduksi kanker. Uji ames dapat digunakan untuk melakukan pemeriksaan. Ames dan kolegannya mengungkap adanya kolerasi sebesar lebih dari 90% antara daya mutagen atau mutagenitas dan daya karsinogen atau karsinogenitas dari zat-zat yang diuji. Karsinogen-karsinogen sekalipun pada dasarnya tidak bersifat mutagenic ternyata pada sel-sel eukariotik mengalami metabolisme menjadi derivat-derivat yang bersifat muatgenik kuat.

            Muatsi somatic dapat menyebabkan timbulnya kanker. Sifat umum dari semua tipe kanker adalah bahwa sel-sel kanker yang ganas terus-menerus membelah padahal sel-sel normal tidak membelah. Semua sel kanker kehilangan control terhadap pembelahan sel secara normal dan sebagai akibatnya terbentuklah tumor. Pembelahan sel berada dibawah control gen dan mutasi yang menimpa gen yang bertanggung jawab terhadap control pembelahan sel, dapat menghilangkan fungsi control dari gen tersebut terhadap pembelahan sel.

APLIKASI PRAKTISI MUTASI

            Adanya mutasi orang dapat menggunakan alela-alela dalam analisis genetic. Kajian hasil persilangan  yang melahirkan hokum pemisahan dan hokum pilihan bebas mendel memang telah mungkin dilakukan berkat adanya alela-alela mutan.

MUTASI YANG BERMANFAAT DALAM PERAKITAN BIBIT

            Perakit bibit tanaman sudah menghasilkan bibit rakitan gandum, kedelai, tomat, padi, serta pohon buah-buahn. Tanaman yang tumbuh dari bibit rakitan terbukti dapat menghasilkan  panen yang meningkat, kandungan zat yang semakin sesuai. Salah satu contoh lain adalah mutasi terinduksi pada bibitPenielllium yang menghasilkan penisilin yang lebih banyak. Bibit tersebut diperoleh dari radiasi spora. Dalam hal ini ribuan spora diradiasi dan beberapa diantaranya kemudian tumbuh menghasilkan lebih banyak penisilin yang telah bermutasi akibat perlakuan radiasi tersebut.

SAKIT GENETIK MANUSIA YANG DITIMBULKAN OLEH KESALAHAN REPLIKASI DNA DAN KESALAHAN PERBAIKAN DNA

Sel –sel manusia dapat mengidap beberapa sakit genetik yang terjadi secara alami bersangkut paut dengan cacat pada replikasi DNA khususnya kegagalan perbaikan. Beberapa mutan ditunjukkan pada Tabel dibawah ini.

Sakit	Gejala	Fungsi yang diserang
Xeroderma pigmentosum (XP)	Gatal, kulit bercak-bercak seperti tahi lalat, kanker kulit	Perbaikan kerusakan DNA oleh radiasi UV atau oleh senyawa kimia.
Alaxia taelangluctase (AT)	Cacat koordinasi otot cenderung mengalami infeksi pernapasan, peka terhadap radiasi, cenderung terkena kanker kromosom terputus-putus.	Replikasi perbaikan DNA.
Anemi Fanconi (FA)	Anemi aplastik, perubahan pigmen pada kulit, nalformasi jantung, ginjal, serta anggota gerak; leukimia.	Replikasi perbaikan DNA, dimer UV serta tambahan senyawa kimia tidak disingkirkan dari DNA.
Sindrom Bloom (BS)	Kerdil; sakit kulit karena peka terhadap cahaya matahari, kromosom terputus-putus.	Pemanjangan rantai DNA pada replikasi.

·         Individu penderita anemi aplastik tidak atau menghasilkan sedikit sel-sel darah merah.

Penderita Xeroderm pigmentosum sangat peka terhadap cahaya matahari, mengidap banyak tumor kulit teutama pada bagian tubuh yang terbuka misalnya, wajah; disamping itu kulit juga bercak hitm seperti tahi lalat.

Sakit Xeroderma pigmentosum itu disebabkan oleh mutan resesifhomozigot. Mutan resesif itu didua bersangkut paut dengan suatu gen pengkode protein yang brperan pad perbaikan kerusakan DNA. Dilain pihak pada beberapa khusus sudah diungkap bahwa yang cacat tampaknya adalah endonuklease yang berfungsi mengenal dimer timin dan mengkaralisasi tahap pertama perbaikan penyingkiran atau exicon repair.

Analisis genetik atas sel-sel pengidap Xeroderma pigmentosummenunjukkan bahwa mutasi pada sebanyak 6 gen yang berbed dapat menimbulkan sakit tersebut. Hal tersebut mudah dipahami karena banyak enzim diketahui tersusun dua atau lebih macam polipeptida dan karena mutasi pada salah satu gen pengkode polipeptida yang terlibat pada proses perbaikan yang mempunyai banyak tahap dapat menimbulkn hambatan pada sesuatu jalur perbaikan.

VARIABILITAS DALAM EVOLUSI

VARIABILITAS DALAM EVOLUSI

Evolusi berarti perubahan pada sifat-sifat terwariskan suatu populasiorganisme dari satu generasi ke generasi berikutnya. Perubahan-perubahan ini disebabkan oleh kombinasi tiga proses utama: variasi, reproduksi, dan seleksi. Suatu individu tidak dapat mengalami evolusi , hanyalah suatu populasi  yang dapat mengalami hal tersebut. Komposisi genetik  dari suatu individu  sudah ditentukan semenjak terjadinya fertilisasi, yakni persatuan antara spermatozoid dengan sel sel telur. Kebanyakan dari perubahan sepanjang hidupnya ialah suatu perubahan  dialam eksperesi dari potensi pertumbuahan yang terkandung didalam gen. Didalam populasi , baik komposisi genetik  maupun dari potensi pertumbuhan dapat berubah. Perubahan komposisis genetik populasi adalah evolusi.

Keanekaragaman merupakan faktor utama dari evolusi. Meskipun prosesnya diketahui pada masa dikemukan oleh lamarck  dan darwin, tanpa ada variasi (kenanekaragaman), evolusi tiadak akan terjadi , dialam ada faktor yang bekerja  untuk memepertahankan keutuhan suatu jenis. Bila ada secara sendiri maka kedua faktor  tersebut seakan-akan bertentangan dengan kedua faktor  tersebut bekerja secara harmonis (Zaifbio, 2009).

Teori evolusi modern berpandangan bahwa sifat-sifat benda hidup berubah dengan bertambahnya waktu dan perubahan ini diarahkan oleh seleksi alam. Perubahan pada individu sepanjang hidupnya menyangkut suatu populasi dalam beberapa generasi. Suatu individu tidak dapat dikatakan mengalami evolusi, tetapi populasilah yang mengalami hal tersebut.perubahan yang diperoleh individu adalah perubahan dalam ekspresi dari potensi pertumbuhan yang dikandung gen yang dibawa. Di dalam populasi baik komposisi maupun ekspresi dari potensi pertumbuhan dapat mengalami pertumbuhan. Perubahan komposisi genetis inilah yang disebut evolusi.

            Di alam terdapat dua faktor yang bekerja secara harmonis yaitu factor penyebab keanekaragaman dan faktor yang bekerja untuk mempertahankan keutuhan suatu jenis.

A.    Variasi genetis sebagai bahan dasar evolusi

Dalam populasi terdiri dari sejumlah individu tetapi tidak ada dua individu yang serupa. Perbedaan ini akan tampak dengan nyata atau tidak nyata. Jika terjadi suatu seleksi untuk menentukan beberapa varian dan seleksi menguntungkan untuk varian lain yang lain di dalam populasi, maka komposisi itu dapat berubah dengan berjalannya waktu sebab sifat populasi itu ditentukan oleh individu yang ada di dalamnya.

a.       Variasi fenotip

Variasi fenotip dalam populasi dapat menyebabkan adanya seleksi (reproduksi diferensial) antar individu. Variasi ini belum tentu menunjukkan adanya perbedaan-perbedaan secara genetis. Variasi yang disebabkan berbagai keadaan luar dalam waktu pertumbuhan dapat dikenal oleh seleksi natural. Aksi seleksi natural pada segala macam variasi dapat mengubah susunan suatu populasi dalam rentang waktu yang tidak lama, namun sebaliknya aksi pada variasi yang mencerminkan perbedaan-perbedaan genetis mempunyai pengaruh jangka panjang. Jadi variasi yang memang benar-benar fenotipik bukanlah bahan baku dalam evolusi.

Satu hal yang terdapat dalam variasi genetik, namun tidak berguna sebagai bahan baku evolusi, yaitu variasi yang disebabkan mutasi somatic. Mutasi penting dapat terjadi pada sel-sel ectoderm embrio muda dari suatu hewan. Sel-sel hasil diferensiasi sel yang mengalami mutasi ini akan diturunkan dalam rentang pertumbuhan dan perkembangan individu ini. Hasil dari mutasi ini akan berpengaruh pada system syaraf, namun mutasi ini tidak akan diturunkan kepada generasi berikutnya sebab mutasi ini tidak terjadi pada sel kelamin. Sel ectoderm bukanlah sel yang akan menjadi gamet. Sehingga, seleksi yang dihasilkan mutasi somatic tidak dapat menghasilkan suatu perubahan secara evolusi pada makhluk hidup yang berkembang biak secara seksual.

b.      Variasi genotip

Evolusi menyangkut sifat genetis suatu populasi, bukannya sifat-sifat individu. Alela baru selalu timbul dari adanya variasi. Sekali terbentuk suatu variasi dari berbagai macam alela, rekombinasi merupakan suatu mekanisme yang memberikan variasi genetic yang tidak terhingga pada suatu populasi. Variasi sebagai hasil meiosis dan rekombinasi pada vertilisasi organism merupakan factor yang sangat penting. Pindah silang, translokasi, aberasi kromosom merupakan rekombinasi berikutnya.

Untuk mengetahui keanekaragaman, harus memulai dari struktur yang sangat kecil, tetapi sangat penting dalam penentuan factor keturunan. Struktur tersebut adalah DNA. DNA terdiri dari empat macam asam nukleat, yaitu Adenin (A), Sitosin (C), Guanin (G), dan Timin (T). asam terakhir pada RNA diganti oleh Urasil (U). keempat macam asam nukleat akan membentuk 20 macam asam amino esensial. Kombinasi tiga dari keempat asam nukleat akan membentuk asam amino yang dikenal dengan triplet kodon atau kode genetic.

Jika ada dua macam asam nukleat yang membentuk satu asam amino, maka hanya akan diperoleh 16 macam kombinasi untuk 16 asam amino, sehingga tidak akan ditemukan empat macam asam amino essensial yang lain. Dengan tiga kombinasi, maka akan diperoleh 64 macam kemungkinan. Ternyata tiap satu macam asam amino dikode oleh sekitar tiga macam kombinasi. Ada asam amino yang dikode oleh satu kombinasi, sedangkan ada asam amino yang dikode oleh enam macam kombinasi. Dengan demikian maka suatu asam amino dapat dihasilkan lebih banyak, bukan saja karena kode tersebut terdapat berulang-ulang tetapi karena adanya lebih banyak kemungkinan (probability). Adanya satu kode genotip atau lebih belum dapat menerangkan terjadinya keanekaragaman. Variasi genetic adalah satu-satunya kemungkinan yang dapat menerangkan proses evolusi. Secara genetis, variasi dapat timbul akibat mutasi.

B.       Mutasi

            Setiap urutan DNA secara normal tidak akan berubah saat bereplikasi. Namun, beberapa hal dapat menyebabkan urut-urutan DNA itu berubah. Perubahan itu disebut juga dengan mutasi. Widodo (2003) menyebutkan bahwa mutasi merupakan kesalahan di dalam replikasi atau perbaikan yang dapat memunculkan urutan (sequence) yang baru. Lebih lanjut Campbell (2002) mengatakan bahwa mutasi adalah perubahan materi genetik suatu sel atau virus.

Mutasi dapat terjadi pada setiap sel, baik itu sel somatik atau germline. Mutasi pada sel somatik tidak akan diwariskan. Oleh karena itu, dalam hubungannya dengan evolusi maka hal itu tidak diperhitungkan.

            Mutasi merupakan sumber variasi di dalam evolusi. Widodo (2003) menyebutkan ada empat aspek dalam mutasi, yaitu mekanisme molekuler yang bertanggung jawab untuk terjadinya mutasi, efek setiap jenis mutasi terhadap materi genetic dan produknya, atribut sementara atau ruang mutasi, dan keacakan mutasi.

Macam-macam Mutasi

            Ada bermacam-macam mutasi yang dikenal sampai saat ini. Berikut adalah macam-macam mutasi yang didasarkan pada dasar penggolongan tertentu menurut Widodo (2003).

1.    Berdasarkan panjang urutan DNA yang dipengaruhi oleh mutasi

a.    Mutasi titik

Mutasi titik merupakan mutasi yang terjadi pada satu nukleotida tunggal (Stansfield, 2006).

Gambar 2.1:  Mutasi titik(a) mutasi diam(b) mutasi salah arti(c) mutasi tanpa arti (Sumber: Anonim, 2003)

b.    Mutasi segmental

Mutasi ini terjadi pada beberapa nukleotida (Widodo, 2003).

2.    Berdasarkan jenis perubahan yang disebabkan oleh peristiwa mutasi

a.    Substitusi

Substitusi merupakan salah satu jenis mutasi yang disebabkan oleh penggantian satu nukleotida dengan nukleotida yang lain. Menurut Fried (2005) substitusi merupakan sejenis mutasi yang lebih kecil kemungkinannya dalam menggaunggu sintesis protein.pada substitusi satu basa digantikan oleh basa lainnya. Akibat adanya perubahan kodon semacam itu adalah satu asam amino digantikan oleh asam amino lainnya. Jika asam amino yang baru mirip sifatnya dengan asam amino yang asli, tidak akan terjadi kerusakan.

Mutasi substitusi dibedakan atas transisi dan transversi. Transisi adalah perubahan antar A dan G (purin) atau antara C dan T (pirimidin), dengan kata lain transisi merupakan mutasi yang terjadi karena ada penggantian basa purin dengan purin lain, atau antara basa pirimidin dengan basa pirimidin lain. Jenis transisi adalah AàG, GàA, CàT, dan TàC. Transversi merupakan perubahan antar suatu purin dengan suatu pirimidin. Jenis transversi yaitu AàC, AàT, CàA, CàG, TàA, TàC, GàC, dan GàT.

 

Gambar 2.2: Transisi dan Translasi

(Sumber: Tony, 2011)

Mutasi yang terjadi pada protein coding dapat pula dibedakan menjadi beberapa menurut efek yang ditimbulkannya. Ada mutasi synonymous jika tidak terjadi perubahan apapun pada asam amino yang ditetapkan. Ada pula mutasi nonsynonymous jika terjadi perubahan asam amino yang ditetapkan (Widodo, 2003).

Lebih lanjut nonsynonymous dibedakan menjadi mutasi missense dan mutasi nonsense. Mutasi missense mengubah kodon yang dipengaruhi ke dalam suatu kodon asam amino yang kodenya telah ditetapkan sebelumnya. Sedangkan mutasi nonsense akan mengubah suatu sense kodon ke dalam kodon terminal sehingga translasi akan berakhir dan menghasilkan protein yang tidak lengkap (Widodo, 2003).

Gambar 2.3: Mutasi synonymous vs. mutasi nonsynonimous (Sumber: Woodmorappe, John. 2004)

b.    Rekombinasi

Selain mutasi, mekanisme lain yang dapat menyebabkan terjadinya variasi genetik adalah rekombinasi. Jasad hidup yang diturunkan dari suatu induk tidak selalu mempunyai sifat-sifat genetik yang sama dengan induknya karena umumnya jasad turunan (progeny) telah mengalami komposisi genetik yang berbeda. Rekombinasi genetik adalah proses pertukaran elemen genetik yang dapat terjadi antara untaian DNA yang berlainan (interstrand), atau antara bagian-bagian gen yang terletak dalam satu untaian DNA (intrastrand). Dalam pengertian yan lebih sederhana, rekombinasi genetik didefinisikan menjadi penggabungan gen dari satu atau lebih sel ke sel target. Sel yang disisipi atau dimasuki gen dari luar atau dari sel lain disebut biakan rekombinan.

Fungsi dari rekombinasi genetik bervariasi tergantung mekanismenya. Beberapa fungsi rekombinasi genetik adalah memelihara perbedaan genetik, sistem perbaikan DNA khusus, regulasi ekspresi gen tertentu, dan penyusunan kembali genetik yang diprogram selama perkembangan. Secara garis besar ada tiga tipe rekombinasi genetik yang sudah banyak diketahui, yaitu (1) rekombinasi homolog/ umum, (2) rekombinasi khusus (site-specific rekombination), dan (3) rekombinasi transposisi/ replikatif.

Ada dua jenis rekombinasi homolog pindah silang (reciprocal recombination) dan konversi gen (nonreciprocal recombination). Reciprocal recombination melibatkan pertukaran sekuens homolog antar kromosom homolog, yang menhasilkan kombinasi baru dari sekuens bersebelahan dan pada waktu yang sama kedua varian terlibat peristiwa rekombinasi. Sedangkan, non reciprocal recombination melibatkan penggantian yang tidak seimbang satu sekuens oleh yang lain. Hal ini merupakan suatu proses yang menghasilkan hilangnya salah satu dari sekuens varian yang terlibat dalam peristiwa ini. Kedua jenis rekombinasi homolog ini diperkirakan melibatkan suatu molekul intermediate disebut Holliday structure atau junction. Struktur ini mempengaruhi pembentukan kesalahan berpasangan dari rantai ganda DNA yang biasa disebut heteroduplex. Kesalahan berpasangan dalam heteroduplex dikenali oleh enzim seluler. Kemudian, menggunakan rantai komplementer sebagai template, DNA polymerase mengisi daerah ‘gap’. Untuk peluang hasil resolusi suatu Holliday junction dan perbaikan serta penghilangan yang tidak sepadan pada heteroduplex.

Gambar 2.4: Struktur Holliday, heteroduplex DNA tersusun atas rantai kromatid yang salah berpasangan.

Pindah silang dan konversi gen melibatkan rekombinasi dari sekuens homolog. Namun, rekombinasi sisi khusus (site specific recombination) melibatkan pertukaran suatu sekuens yang pada umumnya sangat pendek (tersusun tidak lebih daripada beberapa nukleotida) dengan yang lain (pada umunya tidak ada persamaan urutan dengan yang asli). Site specific recombination bertanggung jawab untuk pengintegrasian genom phage ke dalam kromosom bakteri. Dari sudut pandang mutasi, site specific recombination merupakan tipe insersi.

c.    Delesi dan Insersi

Delesi dan insersi dapat terjadi dengan beberapa mekanisme. Mekanisme pertama adalah unequal crossing over. Unequal crossing overantara dua kromosom mengakibatkan delesi suatu segmen DNA pada satu kromosom dan suatu penambahan timbal balik pada yang lain. Kesempatan terjadinya unequal crossing over sangat ditingkatkan jika suatu segmen DNA disalin dalam tandem, oleh karena itu kemungkinan salah urutan adalah lebih tinggi. Mekanisme berikutnya adalah delesi dalam rantai yang merupakan suatusite-specific recombination yang muncul ketika suatu sekuens berulang berpasangan dengan yang lain memiliki orientasi yang sama pada kromatid yang sama, maka sebagai konsekuensi adalah terjadinya suatu pindah silang intrakromosom. Sebagai contoh, pada Escherchia coli, delesi spontan genlack  sering nampak berkaitan dengan rekombinasi antar rantai dengan daerah persamaan yang kecil. Penghilangan unsur-unsur transposable sering melibatkan rekombinasi langsung, sepanjang 5-9 pasang basa dikenal sebagai elemen flaking (elemen pengapit). Dengan cara yang sama, delesi dalam rantai bertanggung jawab untuk pengurangan jumlah tandem, seperti DNA berulang sederhana (microsatellite) dan satelit DNA.

Gambar 2.5: Unequal crossing over (Sumber: Anonim, 2003).

Gambar 2.6: Proses delesi dalam rantai (Sumber: Widodo, 2003).

Mekanisme ketiga adalah replication slippage atau slipped-strand mispairing. Peristiwa jenis ini terjadi pada daerah DNA repeat/berulang yang berdekatan. Selama DNA replikasi, slippage dapat terjadi oleh karena mispairing antara daerah berulang yang berdekatan, dan slippage itu dapat menghasilkan delesi atau duplikasi segmen DNA tergantung kenampakan slippage pada arah 5 à 3 atau kebalikannya. Slipped-strand mispairing dapat juga terjadi pada DNA yang tidak dapat direplikasi. Mekanisme keempat yang bertanggung jawab untuk insersi dan delesi sekuens DNA adalah DNA transposition.

Delesi dan insersi secara bersama dikenal sebagai indels sebagai singkatan untuk insersi atau delesi, sebab ketika dua sekuens dibandingkan, adalah mustahil untuk membahas apakah suatu insersi telah terjadi atau dalam sisi lain suatu delesi telah terjadi.

Akibat mutasi

1.      Mutasi yang dapat mengubah struktur DNA, tetapi tidak mengubah produk yang dihasilkan. Seperti yang sudah kita ketahui, DNA merupakan sumber informasi genetic. DNA akan ditranslasi menjadi asam amino. Ada asam amino yang dikode oleh satu kode genetic, tetap ada yang dikode oleh lebih dari satu (hingga enam) kode genetic. Apabila mutasi terjadi pada suatu tempat pada DNA, tetapi kode yang berubah tetap mengkode asam amino yang sama, maka mutasi tersebut tidak berakibat apa-apa.

2.      Mutasi mengubah struktur DNA dan mengubah komposisi produk, tetapi tidak mengubah fungsi produk yang dihasilkan. Dalam hal ini perubahan produk, misalnya asam amino yang dihasilkan adalah lisin. Padahal kode genetic sebelum mutasi terjadi adalah asam amino treonin. Akibatnya terjadi perubahan dalam rantai protein yang dihasilkan. Walaupun demikian, protein itu tidak mengalami perubahan fungsi.

3.      Mutasi terjadi dan perubahan fungsi sangat besar, namun terjadi pada sel somatic, jadi tidak diturunkan. Mutasi sel somatic jarang terlihat. Missal tahi lalat dianggap mutasi somatic yang tidak diturunkan.

4.      Mutasi yang bersifat fatal, sehingga organism tersebut mati, jadi tidak terlihat. Kalau mutasi semacam ini terjadi dalam tingkat sel, biasanya produksi akan diserap tubuh. Itupun kalau produk tersebut memang dibuat. Mutasi yang bersifat fatal dikenal dengan gen letal. Banyak gen letal yang diketahui, misalnya kebutaan (tidak semuanya), hemophilia. Hanya berkat ilmu kedokteran, manusia bisa bertahan. Apabila hal ini terjadi pada hewan, maka mereka akan segera mati, karena tidak dapat mempertahankan diri dari predatornya.

5.      Mutasi “menguntungkan”. Contoh mutasi “menguntungkan” sangat banyak dan tidak perlu dijelaskan. Namun, mutasi yang disebut menguntungkan dapat dilihat dari segi manusia. Meskipun bagi organism lain hal demikian dapat berarti sebaliknya. Misalnya mutan ayam broiler atau sapi pedaging menguntungkan dari segi manusia, tetapi bagi hewan tersebut tidak demikian, karena dalam segi lain lebih lemah, lamban, sehingga lebih mudah dimangsa predatornya.