TALASEMIA

Hubungan Kelainan Gen Globin dengan Penyakit

Thalasemia β

Ellisa

Fakultas Kedokteran Ukrida

Jalan Terusan Arjuna No.6, Jakarta

Email: [email protected]

Pendahuluan

Dengan berkembangnya teknologi di abad ke 20 ini, semakin berkembang pesat pula

kemajuan IPTEK di dunia, terutama pada bidang biologi molekuler, seperti gen. Adanya

kemajuan teknologi tersebut menjadikan proses replikasi, transkripsi, dan translasi dapat

disimak lebih lanjut. Selain itu dapat diketahui pula kelainan-kelainan gen pada proses

tersebut yang sering disebut mutasi gen.

Cooley pertama kali melaporkan penyakit thalasemia pada tahun 1925.1 Kata

thalasemia berasal dari bahasa Yunani yang berarti laut dan digunakan pertama kali oleh

Whipple dan Bradford pada tahun 1932. Penyakit ini tersebar luar dari daerah Mediteranian

sampai kawasan Asia Tenggara termasuk Indonesia. Pada daerah tertentu di Italia dan negara

Mediteranian frekuensi carrier thalasemia beta mencapai 15-20%. Di Muang Thai 20%

penduduknya mempunyai satu atau jenis lain thalasemia alfa. Secara singkat, thalasemia

merupakan kelainan yang terjadi pada gen globin. Gen globin merupakan bagian dari

molekul hemoglobin. Kelainan pada gen globin ini dapat menyebabkan thalasemia.

Hemoglobin

Hemoglobin adalah molekul yang berbentuk bulat dan terdiri atas empat subunit.2

Tiap-tiap subunit mengandung satu gugus heme yang terkonjugasi oleh suatu polipeptida.

Heme adalah suatu derivate porfirin yang mengandung besi. Polipeptida-polipeptida itu

secara kolektif disebut globin dari molekul hemoglobin.

Pada hemoglobin manusia dewasa normal (hemoglobin A), dua jenis polipeptida

dinamakan rantai α, dan masing-masing mengandung 141 residu asam amino, dan rantai β,

yang masing-masing mengandung 146 residu asam amino. Jadi, hemoglobin A diberi kode

1

α2β2. Tidak semua hemoglobin di dalam darah orang dewasa normal berupa hemoglobin A.

sekitar 2,5% hemoglobin adalah hemoglobin A2, yang rantai β-nya digantikan oleh rantai δ

(α2δ2). Rantai δ juga mengandung 146 residu asam amino, namun 10 macam residu asam

amino-nya berbeda dari residu asam amino di rantai β.

Ada derivat hemoglobin A dalam jumlah kecil yang terkait erat dengan hemoglobin A

satu glukosa yang menempel pada valin terminal di setiap rantai β.

Sintesis hemoglobin dibentuk dalam sitoplasma sel dalam proeritroblas dan sampai

stadium retikulosit, karena ketika retikulosit meninggalkan sumsum tulang dan masuk ke

dalam aliran darah, maka retikulosit tetap membentuk sedikit hemoglobin selama beberapa

hari berikutnya. Pertama, suksinil-KoA, yang dibentuk dalam siklus Krebs berikatan dengan

glisin untuk membentuk molekul pirol. Kemudian empat pirol bergabung membentuk

m9olekul heme. Akhirnya, setiap molekul heme bergabung dengan rantai polipeptida panjang

yang disebut globin, yang disintesis oleh ribosom, membentuk suatu subunit hemoglobin

yang disebut rantai hemoglobin. tiap-tiap rantai ini mempunyai berat molekul kira-kira

16.000; empat dari molekul ini selanjutnya akan berikatan satu sama lain secara longgar

untuk membentuk molekul hemoglobin yang lengkap.

Terdapat beberapa variasi kecil pada rantai subunit hemoglobin yang berbeda,

bergantung pada susunan asam amino di bagian polipeptida. Tipe-tipe rantai itu disebut

rantai alfa, rantai beta, rantai gamma, dan rantai delta. Bentuk hemoglobin yang paling

umum pada orang dewasa, yaitu hemoglobin A, merupakan kombinasi dari dua rantai alfa

dan dua rantai beta.

Karena setiap rantai mempunyai sekelompok prostetik heme, maka terdapat 4 atom

besi dalam setiap molekul hemoglobin; masing-masing dapat beikatan dengan 1 molekul

oksigen, total membentuk 4 molekul oksigen (atau 8 atom oksigen) yang dapat diangkut oleh

setiap molekul hemoglobin. Hemoglobin A mempunyai berat molekul 64.458.

Sifat rantai hemoglobin menentukan afinitas ikatan hemoglobin terhadap oksigen.

Abnormalitas ranatai ini dapat mengubah sifat-sifat fisik molekul hemoglobin. Contohnya

pada anemia sel sabit. Pada orang normal, persentase hemoglobin di setiap sel hampir selalu

berada di tingkat maksimal (sekitar 34 mg/dL). Darah mengandung rata-rata 15 gram

hemoglobin per 100 mililiter (16 gram pada pria dan 14 gram pada wanita).2,3 Setiap gram

hemoglobin murni mampu berikatan dengan sekitar 1,34 mililiter oksigen. Pada orang

normal, lebih dari 20 mililiter oksigen dapat diangkut dalam bentuk terikat ke hemoglobin

oleh setiap 100 mililiter darah.

2

Kelainan hemoglobin disebabkan oleh sintesis hemoglobin abnormal dan

berkurangnya kecepatan sintesis rantai globin α- atau β- yang normal (thalasemia α dan β).2,4

Hemoglobin tak stabil jarang ditemukan dan menyebabkan terjadinya anemia hemolitik

kronik dengan keparahan yang bervariasi disertai hemolisis intravascular. Hemoglobin

abnormal juga dapat menyebabkan terjadinya polisitemia (familial) atau methemoglobinemia

kongenital.

Ada dua tipe utama kelainan herediter hemoglobin pada manusia, hemoglobinopati,

yaitu pembentukan rantai polipeptida abnormal, dan thalasemia serta gangguan sejenis yaitu

terdapat struktur rantai hemoglobin yang normal tetapi dihasilkan dalam jumlah yang sedikit

atau tidak diproduksi karena adanya defek pada bagian pengatur gen globin.2,5 Jika suatu gen

abnormal yang diwariskan dari salah satu orang tua memerintahkan pembentukan

hemoglobin abnormal, separuh hemoglobin dalam sirkulasi akan bersifat abnormal dan

separuhnya lagi, normal. Bila gen abnormal yang identik diturunkan dari kedua orang tua

individu tersebut homozigot dan semua hemoglobinnya abnormal.

Kadar hemoglobin dalam darah yang rendah dikenal dengan istilah anemia. Ada

banyak penyebab anemia diantaranya yang paling sering adalah perdarahan, kurang gizi,

gangguan sumsum tulang, pengobatan kemoterapi dan abnormalitas hemoglobin bawaan.

Kadar hemoglobin yang tinggi dapat dijumpai pada orang yang tinggal di daerah dataran

tinggi dan perokok. Beberapa penyakit seperti radang paru paru, tumor  dan gangguan

sumsum tulang juga bisa meningkatkan kadar hemoglobin.

Defek genetik hemoglobin merupakan kelainan genetik yang paling banyak

ditemukan di seluruh dunia. Kelainan ini terdapat di daerah-daerah tropis dan subtropis, dan

sebagian besar tampaknya telah terseleksi karena keadaan karier menghasilkan semacam

perlindungan terhadap malaria. Thalasemia-β lebih banyak ditemukan di daerah mediterania,

sedangkan thalasemia-α lebih banyak ditemukan di Timur jauh.1

Hukum Mendel

Hukum segregasi dan pemilihan independen Mendel adalah aplikasi spesifik dari

aturan umum probabilitas serupa yang diaplikasikan untuk pelemparan koin atau dadu.6

Memiliki pemahaman dasar akan aturan peluang ini adalah hal penting dalam analisis

genetika. Kisaran angka probabilitas adalah dari 0 sampai 1. Suatu kejadian yang pasti akan

terjadi mempunyai probabilitas 1, sedangkan suatu kejadian yang pasti tidak akan terjadi

mempunyai probabilitas 0.

3

Genetika adalah cabang ilmu dalam biologi yang mempelajari hal-hal yang

berhubungan dengan gen atau asal usul.6,7 Dalam genetika akan dipelajari bagaimana sifat

keturunan (hereditas) itu diwariskan kepada anak-cucu, serta variasi yang mungkin timbul

didalamnya. Sejak penemuan Gregor Mendel (1822 - 1884), pengetahuan

genetika berkembang dan menjadi satu lapangan pandang ilmu dalam

Biologi. Mendel berhasil mengamati suatu macam sifat keturunan

(karakter) dari generasi ke generasi, dan berhasil membuat perhitungan

matematika tentang sifat genetis karakter tersebut. Faktor genetisnya disebut

determinant. Karena itu, Mendel disebut sebagai Bapak Genetika, yang memberi dasar

pengetahuan genetika modern.Kemajuan yang paling pesat dari genetika berlangsung

semenjak diakuinya asam nukleat sebagai material dasar gen untuk seluruh organisme.

Dengan pengetahuan tentang asam nukleat dapat dipelajari struktur, ekspresi dan proses

pewarisan gen secara kimia. Informasi genetika dikandung dalam bentuk runtunan asam

amino pada rantai polipeptida protein dan enzim. Protein dan enzim merupakan senyawa-

senyawa penting bagi kehidupan organisme.

Teori pertama tentang proses pewarisan yang kebenarannya dapat diterima ialah yang

dikemukakan Mendel (1876). Penemuan teori ini menandai lahirnya genetika (Genetika

Modern). Mendel mengemukakan teorinya berdasarkan pada hasil penelitian mengenai

percobaan persilangan terhadap berbagai varietas kacang kapri (Pisum sativum).

Kesimpulan dari percobaan Mendel, diantaranya :7

1. Hibrid, adalah hasil persilangan dua individu dengan tanda beda, memiliki sifat yang

mirip dengan induknya dan setiap hibrid mempunyai sifat yang sama dengan hybrid.

2. Karakter (sifat) dari keturunan suatu hibrid selalu timbul kembali secara teratur dan

memberi petunjuk bahwa tentu ada faktor-faktor tertentu yang mengambil peranan

dalam pemindahan sifat dari satu generasi ke generasi berikutnya.

3. Suatu hukum atau pola akan dapat diketahui dengan cara mengadakan banyak

persilangan dan menghitung bentuk-bentuk yang berbeda seperti yang tampak dalam

keturunan.

Disamping itu, Mendel juga mengemukakan 4 macam postulat dari hasil penelitiannya,

yaitu:7

1. Faktor keturunan (gen) berupa benda dan selalu berpasangan pada individu diploid,

bertanggung jawab pada penurunan sifat-sifat.

4

2. Pada gametogenesis kedua faktor tersebut berpisahan atau disegregasi sehingga setiap

gamet hanya memiliki salah satu dari pasangan faktor tersebut. Kemudian dari

postulat ini menjadi Hukum Mendel I atau Hukum Segregasi. Dua gen yang disatukan

melalui perkawinan akan tetap mempertahankan identitasnya, dan dalam proses

pembentukan gamet gen tersebut akan berpisah kembali yang dikenal dengan Hukum

Segregasi.

3. Faktor keturunan (gen) ada yang bersifat dominan dan ada yang bersifat resesif,

disebut Prinsip dominan-resesif.

4. Bila ada dua faktor keturunan yang diperlukan, maka pada gametogenesis terjadi

pilihan bebas (independent assortment), sehingga segala macam kombinasi mungkin

terjadi dalam jumlah yang sama. Postulat ini disebut Hukum Mendel II atau Hukum

Pilihan Bebas. Hukum Mendel II berlaku ketika pembentukan gamet, dimana gen

sealel secara bebas pergi ke masing-masing kutub ketika meiosis disebut juga Hukum

Asortasi. Dihibrid adalah persilangan dengan dua tanda atau dua sifat beda. Mendel

dapat mengambil kesimpulan bahwa anggota dari sepasang gen memisah secara bebas

(tidak saling mempengaruhi) ketika berlangsung meiosis selama pembentukan gamet-

gamet. Hukum Mendel II disebut juga “Hukum Pengelompokkan Gen secara Bebas”.

Proses replikasi, transkripsi, dan translasi

Sintesis DNA terjadi melalui proses replikasi di dalam inti sel. Replikasi (lihat

gambar 1) diawali dengan terbukanya pilinan dan pemisahan rantai oleh enzim helikase atau

enzim topoisomerase sehingga terbentuk dua pita ikat tunggal. Kedua pita tersebut berfungsi

sebagai cetakan DNA baru yang sama dengan bantuan enzim DNA polymerase. Satu sifat

DNA yang double helix yang mempengaruhi replikasi yaitu kedua DNA bersifat antiparalel

artinya ikatan gula-fosfat kedua pita berlawanan arah. Jika dibayangkan untai double helix

yang panjang yang hanya terdiri dari fosfat, gula pentosa, dan basa diberi nomor 1 hingga 5

terdapat gugus fosfat berikatan pada rantai C no 3 dan 5. Hasilnya terdapat dua buah pita

DNA baru dengan arah 5’→3’. Oleh karena itu , dalam pembentukan DNA baru akan

terdapat pembentukan pita yang kontinu (5’→3’) tanpa terputus dan diskontinu (3’→5’)

terputus-putus. Pembentukannya diawali dengan pembentukan RNA primer oleh enzim

primase dan diteruskan oleh DNA polymerase membentuk fragmen DNA yang disebut

fragmen Okazaki. RNA primer akan digantikan DNA bersamaan dengan penyambungan

fragmen Okazaki oleh enzim ligase. Akibatnya terbentuk pita DNA baru yang utuh.

5

Gambar 1. Replikasi DNA (sumber: www.google.com)

Proses sintesis protein terbagi atas transkripsi dan translasi (lihat gambar 2). Seperti

telah diketahui bahwa DNA sebagai media untuk proses transkripsi suatu gen berada di

kromosom dan terikat oleh oleh protein histon. Saat menjelang prosestranskripsi berjalan,

biasanya didahului signal dari luar akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang

dibutuhkan untuk proses pertumbuhan, perkembangan, metabolisme, dan fungsi lain di

tingkat sel maupun jaringan. Kemudian RNA polymerase II akan mendatangi daerah

regulator elemen dari gen yang akan ditranskripsi. Kemudian RNA polymerase ini akan

menempel (binding) di daerah promotor spesifik dari gen yang akan disintesis proteinnya,

daerah promotor ini merupakan daerah consensus sequences, pada urutan -10 dan -35 dari

titik inisiasi (+1) yang mengandung urutan TATA-Box sebagai basal promotor. Setelah itu

polymerase ini akan membuka titik inisiasi (kodon ATG) dari gen tersebut dan mengkopi

semua informasi secara utuh baik daerah axon maupun intron, dalam bentuk molekul

immature mRNA (messenger RNA). Kemudian immature mRNA ini diolah pada proses

splicing dengan menggunakan smaalnuclearRNA (snRNA) complex yang akan memotong

hanya daerah intron, dan semua exon akan disambungkan menjadi satu urutan gen utuh tanpa

non-coding area dan disebut sebagai mature mRNA. Pada tahap berikutnya, mRNA ini

diproses lebih lanjut pada proses translasidi dalam ribosom, dalam tiga tahapan pokok yaitu

inisiasi yang mengawali sintesis polipeptida dari kodon AUG yang ditranslasi sebagai asam

6

amino metionin. Secara singkat, proses ini berlangsung dengan bantuan initiation factor (IF-

1. IF-2, dan IF-3) dan enzim tRNA-metionin sintetase (pada bakteri diawali oleh

formylmethionine) sehingga tRNA dan asam amino metionin membentuk ikatan cognate dan

bergerak ke ribosom tempat sintesis protein berlangsung. Langkah selanjutnya adalah

elongasi atau pemanjangan polipeptida sesuai dengan urutan kodon yang dibawa oleh

mRNA.

Pada proses elongasi ini diperlukan elongation factor complex. Seperti juga proses

inisiasi enzim tRNA-amino acid snthethase berperan dalam pembentukan cognate antara

tRNA dan asam amino lainnya dari sitoplasma yang sesuai dengan urutan kodon mRNA

tersebut. Proses elongasi akan berhenti sampai kodon terminasi dan poly-adenyl (poly-A),

dan diakhiri sebagai proses terminasi yang dilakukan oleh rho-protein. Polipeptida akan

diproses sebagai molekul protein yang fungsional setelah melalui proses post translation di

retikulum endoplasmik (RE) hingga tingkat jaringan.

Gambar 2. Transkripsi dan translasi (sumber: www.google.com)

Transkripsi

7

Gambar 3. Proses transkripsi (sumber: www.google.com)

Proses transkripsi dibagi menjadi empat tahap yaitu :5,8

1. Pra-inisiasi

Pada eukariota, RNA polymerase, untuk inisiasi transkripsi, memerlukan

kehadiran sekuens promotor dalam DNA. Promotor adalah daerahc dari DNA yang

tempat menempelnya RNA polymerase. RNA polymerase harus mampu mengikat

promotor dengan bantuan berbagai faktor transkripsi spesifik. Perhatikan gambar 3.

Jenis yang paling umum promotor pada eukariota adalah sekuens DNA

pendek yang dikenal sebagai kotak TATA. Kotak TATA, sebagai promotor, adalah

situs pengikatan untuk faktor transkripsi yang dikenal sebagai TATA binding protein

(TBP), yang merupakan subunit dari faktor transkripsi yang lain, yang disebut

Transcription Factor II D (TFIID). Setelah TFIID mengikat mengikat ke kotak TATA

melalui TBP, lima faktor transkripsi dan RNA polymerase bergabung di sekeliling

kotak TATA dalam serangkaian tahapan pra-inisiasi untuk membentuk kompleks.

Salah satu faktor transkripsi, DNA helikase, memiliki aktivitas helikase sehingga

berfungsi memisahkan helai DNA beruntai ganda untuk menyediakan untai tunggal

DNA template. Namun, hanya yang rendah, atau basal, tingkat transkripsi digerakkan

oleh kompleks pra-inisiasi sendirian. Protein lain yang dikenal sebagai activator dan

repressor, bersama dengan yang terkait coactivators atau corepressors, bertanggung

jawab untuk modulasi tingkat transkripsi.9

2. Inisiasi

Inisiasi transkripsi pada eukariota lebih kompleks (lihat gambar 4). RNA

polymerase eukariot tidak secara langsung mengenali urutan promoter inti.

Sebaliknya, kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi menengahi pengikatan

RNA polymerase dan dimulainya transkripsi. Hanya setelah faktor transkripsi tertentu

yang melekat pada promotor baru RNA polymerase dapat mengikatnya. Pengikatan

8

faktor-faktor transkripsi dan RNA polymerase pada promotor, membentuk kompleks

inisiasi transkripsi.9

Gambar 4. Proses inisiasi (sumber: www.google.com)

3. Elongasi

Gambar 5. Proses elongasi (sumber: www.google.com)

Satu untai DNA, untai template (atau noncoding untai), digunakan sebagai

template untuk sintesis RNA. Dalam proses transkripsi, RNA polymerase melintasi

untai cetakan dan menggunakan kecocokan pasangan basa dengan DNA template

untuk membuat salinan RNA. Meskipun RNA polymerase melintasi untai template

dari 3’→5’, untai pengkodean (non template) dan RNA yang baru terbentuk juga

dapat digunakan sebagai titik acuan, sehingga transkripsi dapat digambarkan sebagai

9

terjadi 5’→3’. Ini menghasilkan molekul RNA dari 5’→3’, sebuah duplikat yang

sama persis pengkodean untai (kecuali yang timin digantikan dengan urasil dan

nukleotida terdiri dari sebuah gula ribosa (5-karbon) sedangkan DNA telah

terdeoksiribosa (kurang satu atom oksigen) dalam tulang punggung gula fosfat.

Tidak seperti replikasi DNA, transkripsi mRNA dapat melibatkan berbagai

RNA polymerase pada satu cetakan DNA dan beberapa putaran transkripsi

(amplifikasi mRNA tertentu), begitu banyak molekul mRNA dapat dengan cepat

dihasilkan dari satu salinan gen.9 Amati gambar 5.

4. Terminasi

Berakhirnya polymerase RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi

atau terlepasnya enzim RNA polymerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai

DNA cetakan. Begitu pula halnya dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi

ketika RNA polymerase mencapai urutan basa tertentu yang disebut dengan

terminator.

Terminasi transkripsi dapat terjadi oleh dua macam sebab, yaitu terminasi

yang hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi diri) dan

terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus (protein rho). Di antara

keduanya terminasi diri lebih umum dijumpai. Terminasi diri terjadi pada urutan basa

palindrom yang diikuti oleh beberapa adenine (A). Urutan palindrom adalah urutan

yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh karena urutan palindrom

ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka molekul RNA yang

dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan kala (loop).10 Lihat

gambar 6.

10

Gambar 6. Proses terminasi (sumber: www. nayfahsai.blogspot.com)

Translasi

Tahapan-tahapan dalam proses translasi, yaitu :5,8

1. Inisisasi

Inisiasi translasi pada organism eukariotik melibatkan faktor inisiasi yang

lebih banyak daripada translasi prokariotik. Faktor inisiasi translasi untuk organisme

eukariot dinamai eIFs (eukaryote Initiation Factor). Komponen pada tahap inisisasi

organisme eukariot adalah kodon inisiasi (AUG), lima faktor inisiasi (eIF1, eIF2,

eIF3, eIF4, eIF5), tRNA inisiator (met-tRNA), ribosom subunit 40S dan 60S, GTP

dan ATP. Pada eukariot tRNA inisiator aminoasil-tRNA, GTP dan eIF2 membentuk

kompleks terlebih dahulu sebelum berikatan dengan subunit 40S.9

Tahap pertama meliputi pembentukan kompleks pre-inisiasi (pre-initiation

complex). Struktur ini terdiri dari subunit 40S ribosom, ‘ternary complex’ yang

tersusun dari faktor inisiasi eIF-2 yang terikat tRNA Met inisiator, molekul GTP, dan

tiga faktor eIF-1, eIF-1A, eIF-3. Seperti pada bakteria, tRNA inisiator ini tidak

mengenali kodon internal 5’-AUG-3’. Kompleks pre-inisiasi selanjutnya bergabung

dengan ujung 5’ mRNA. Tahapan ini memerlukan kompleks pengikatan tudung (cap

binding complex), kadang-kadang disebut eIF-4F, yang terdiri dari faktor inisiasi eIF-

4A, Eif-4E, dan eIF-4G. faktor inisiasi eIF-4G berfungsi sebagai jembatan antara eIF-

4E (yang terikat pada tudung) dan eIF-3 (yang terikat pada kompleks pre-inisiasi).

11

Hasil dari tahap ini adalah kompleks pre-inisiasi menjadi terikat pada daerah ujung 5’

mRNA. Pengikatan ini juga dipengaruhi oleh ekor poli (A) ujung 3’ mRNA. Interkasi

ini diduga dimediasi oleh protein PADP (polyadenylate-binding protein), yang terikat

pada ekor poli (A).11

Setelah kompleks pre-inisiasi mengikat ujung mRNA, kompleks ini sekarang

disebut kompleks inisiasi (initiation complex), harus menggeserkan posisinya

(scanning) sepanjang mRNA sampai mencapai kodon inisiasi. Daerah yang harus

dipindai (scanning) ini disebut daerah leader mRNA eukariotik, panjangnya dapat

beberapa puluh atau bahkan ratusan nukleotida dan seringkali mengandung daerah

yang membentuk struktur tusuk konde (hairpins) dan struktur pasangan basa lain. Ada

dugaan, struktur tersebut dihilangkan kombinasi faktor inisiasi eIF-4A, dan mungkin

juga eIF-4B, mempunyai aktivitas helikase yang dapat memutuskan ikatan basa

intramolekuler mRNA sehingga dapat melapangkan jalan kompleks inisiasi. Kodon

inisiasi yang biasanya 5’AUG3’ pada eukariot, dapat dikenali sebab urutan ini

terdapat dalam urutan consensus pendek, 5’ACCAUGG3’, yang dikenal sebagai

consensus Koza (Kozak consensus).

Ketika kompleks inisiasi telah menduduki kodon inisiasi, subunit besar

ribosom akan mengikat kompleks inisiasi ini. Seperti pada bakteria, tahap ini

memerlukan hidrolisis GTP dan pelepasan faktor-faktor inisiasi. Faktor inisiasi

terakhir yang terlibat pada tahap ini adalah eIF-5 (yang membantu pelepasan faktor-

faktor inisiasi lain) dan eIF-6 (yang bergabung dengan subunit besar yang tidak terikat

dan mencegah untuk menempel pada subunit kecil di dalam sitoplasma).

2. Elongasi

Setelah kompleks inisiasi terbentuk proses translasi dilanjutkan dengan

pemanjangan rantai polipeptida (tahap elongasi). Mekanisme elongasi pada organisme

eukariot mirip dengan mekanisme elongasi pada organisme prokariot. Tahap awal

elongasi adalah pengikatan aminoasil-tRNA pada situr A melalui penggabungan

dengan kodon kedua mRNA. Aminoasil-tRNA memasuki ribosom dengan bantuan

faktor elongasi eIF-1 membentuk kompleks dengan GTP. Faktor elongasi merupakan

protein yang berasosiasi terus menerus dengan ribosom selama penambahan asam

amino pada rantai polipeptida.

12

3. Terminasi

Pemanjangan rantai polipeptida berlangsung terus menerus sampai kodon

yang tidak dikenali oleh anti kodon yang dibawa oleh tRNA. Sel prokariot dengan sel

eukariot juga tidak memiliki tRNA dengan anti kodon yang komplemen dengan sinyal

terminasi, tetapi memiliki faktor terminasi (release factor, RF) yang mengenali sinyal

terminasi sintesis protein. Pada organisme eukariot hanya terdapat satu faktor

terminasi yaitu RF yang mengenali ketiga kodon stop UAG, UAA, dan UGA. RF

berikatan dengan kodon terminasi pada situs A ribosom dan menstimulasi hidrolisis

ikatan tRNA dan rantai polipeptida pada situs P yang menyebabkan rantai polipeptida

lepas dari ribosom, tRNA dilepaskan serta subunit ribosom dan template mRNA

berdisosiasi.

Pada bakteri proses transkripsi dan translasi bisa terjadi bersamaan karena

DNA berada di sitoplasma dan semua proses replikasi, transkripsi, dan translasi

terjadi di sitoplasma. Bahkan mRNA yang belum selesai ditranskripsi sudah mulai

ditranslasi. Tetapi pada eukariot keadaannya berbeda, karena replikasi dan transkripsi

terjadi di dalam inti. mRNA kemudian dibawa ke sitoplasma untuk ditranslasi.

Mutasi

DNA merupakan molekul yang mudah rusak. Namun integritasnya dilindungi oleh

enzim-enzim yang sanggup memperbaiki secara cermat beberapa jenis kerusakan tertentu

pada salah satu rantai polinukleotida sepanjang rantai lainnya utuh.

DNA dapat mengalami kerusakkan yang disebabkan oleh faktor kimia dan fisika

seperti :

1. Sinar UV

2. Radiasi yang bersifat mengionisasi

3. Senyawa kimia yang reaktif

4. Perubahan ph

5. Suhu

Mutasi diakibatkan kerusakkan nukleotida DNA atau dari kesalahan yang tidak

diperbaiki selama replikasi dapat ditranskripsi ke mRNA menyebabkan susunan abnormal

dari asam amino. Mutagen adalah faktor yang merusak DNA dan menyebabkan mutasi.

Mutagen dapat menyebabkan sel normal menjadi sel kanker. Mutasi pada gen dapat

mengarah pada munculnya alel baru dan menjadi dasar bagi kalangan pendukung evolusi

13

mengenai munculnya variasi-variasi baru pada spesies. Mutasi terjadi pada frekuensi rendah

di alam, biasanya lebih rendah daripada 1 : 10.000 individu. Mutasi di alam dapat terjadi

akibat zat pembangkit mutasi (mutagen, termasuk karsinogen), radiasi surya maupun

radioaktif, serta loncatan energi listrik seperti petir.12

Mutasi gen yaitu perubahan pasangan basa pada satu gen. Bila melibatkan satu pasang

basa maka disebut mutasi titik. Mutasi titik dapat dibedakan lagi menjadi:7

a. Delesi

Delesi merupakan hilangnya sebagian segmen kromosom karena putus secara

tunggal atau ganda (perhatikan gambar 7). Bagian kromosom yang terpisah bila

tidak memiliki sentromer disebut Fragmen Asentrik. Fragmen asentrik tidak akan

ditarik ke kutub dan hilang pada proses mitosis atau meiosis. Pada Gambar di

bawah ini dapat dilihat proses delesi kromosom, pada B terbentuk kromosom

cincin bila terjadi putus di bagian terminal dan kromosom dengan ujung lengket

akan membentuk kromosom cincin. Pada C I bagian kromosom yang terpisah

masuk di antara kromosom lain dengan putus secara tunggal dan terbentuk insersi

( C II).

Gambar 7. Delesi kromosom(sumber :www.ghr.nlm.nih.gov/handbook/illustrations/chromosomaldeletion.jpg)b. Duplikasi

Duplikasi terjadi karena hasil pindah silang antara kromosom homolog yang tidak

sebanding (sama), sehingga ada gen yang ganda (perhatikan gambar 8). Duplikasi

lebih umum didapat dan efeknya tidak sejelek delesi, bahkan duplikasi kecil

mungkin merupakan salah satu mekanisme evolusi.

14

Gambar 8. Duplikasi kromosom(sumber : www.ghr.nlm.nih.gov/handbook/illustrations/chromosomalduplication.jpg)

c. Inversi

Inversi dimulai dengan putusnya kromosom pada dua tempat (amati gambar 9).

Bagian kromosom yang terpisah berputar 180o, kemudian bertaut kembali. Disini

urutan gen yang mengalami inversi jadi terbalik. Misalnya kromosom dengan

urutan gen ABCDEFGH setelah putus antara CD dan FG kemudian membentuk

kromosom lagi dengan urutan ABCFEDGH.

Bila putusnya di salah satu pihak sentromer maka terjadi inversi parasentrik.

Tetapi bila putusnya di sebelah menyebelah sentromer, maka terbentuk inversi

perisentrik.

Gambar 9. Inversi kromosom

(sumber: ghr.nlm.nih.gov/handbook/illustrations/inversion.jpg)

15

d. Insersi

Insersi adalah suatu tipe translokasi dimana potongan kromosom itu masuk di

antara kromosom nonhomolog yang putus. Untuk memudahkan penafsiran proses

insersi perhatikan gambar 10.

Gambar 10. Insersi kromosom(Sumber: www.accessexcellence.org/RC/VL/GG/images/insertion.gif)

e. Translokasi

Translokasi adalah suatu peristiwa berpindahnya bagian kromosom ke bagian

kromosom non-homolog. Kejadian ini juga dimulai dengan putusnya kromosom

pada kedua kromosom non-homolog tersebut. Translokasi resiprok yaitu

perpindahan segmen kromosom timbal balik. Dari translokasi ini dapat

menimbulkan translokasi homozigot dan translokasi heterozigot. Ada juga

translokasi tidak seimbang dan seimbang. (lihat gambar 11 dan 12).

Gambar 11. Unbalanced translocation(Sumber : www.ghr.nlm.nih.gov/handbook/illustrations/unbalancedtranslocation.jpg)Gambar 12. Balanced translocation

16

(sumber: www.ghr.nlm.nih.gov/handbook/illustrations/balancedtranslocation.jpg)

Contoh mutasi titik adalah penyakit thalasemia-β (thalasemia ditandai dengan cacat

pada proses sintesis subunit hemoglobin, sehingga penyakit thalasemia-β akan terjadi kalau

poduksi β-globin tidak mencukupi).13 Mutasi yang terjadi dalam gen akan merubah kodon

sehingga merubah asam amino yang di kode oleh kodon sehingga dapat merubah polipeptida.

Namun, tidak semua mutasi yang merubah kodon akan merubah asam amino, karena adanya

asam amino yang di kode oleh beberapa kodon. Mutasi gen dapat juga dibedakan berdasarkan

pengaruhnya terhadap kodon, yaitu :9

1. Mutasi frameshift adalah mutasi yang disebabkan oleh penyisipan atau penghapusan

dari sejumlah nukleotida yang tidak terbagi merata menjadi tiga dari sekuens DNA.

Karena sifat triplet ekspresi gen oleh kodon, penyisipan atau penghapusan dapat

mengganggu pembacaan, sehingga menghasilkan terjemahan yang sama sekali

berbeda dari aslinya. Semakin awal dalam urutan penghapusan atau penyisipan

terjadi, maka semakin mengubah protein yang dihasilkan.

2. Sebuah mutasi nonsense adalah sebuah titik dalam urutan mutasi DNA yang

menghasilkan kodon stop premature, atau kodon nonsense dalam transkripsi mRNA,

dan sintesis protein terhenti sebelum waktunya, dan produk protein yang dihasilkan

sering nonfungsional.

3. Missense mutasi atau mutasi nonsynonymous adalah jenis mutasi titik dimana satu

nukleotida yang berubah menyebabkan penggantian asam amino yang berbeda. Hal

ini dapat membuat protein yang dihasilkan tidak berfungsi. Mutasi seperti ini dapat

menyebabkan penyakit seperti Epidermolysis bullosa, penyakit sel sabit, dan

ditengahi SODI ALS.

4. Mutasi netral adalah mutasi yang terjadi pada kodon asam amino yang akan

menghasilkan asam amino yang kegunaannya berbeda, tetapi secara kimiawi mirip.

Kesamaan antara keduanya mengakibatkan tidak berpengaruhnya produk protein yang

dihasilkan. Sebagai contoh, perubahan dari AAA ke AGA akan menyandikan lisin,

molekul yang secara kimiawi serupa dengan arginin.

5. Silent mutasi adalah mutasi yang tidak menghasilkan perubahan ke sekuens asam

amino dari protein. Mutasi ini mungkin terjadi di daerah yang tidak mengkode protein

atau mungkin terjadi dalam suatu kodon dalam cara yang tidak mengubah produk

asam amino.

17

Mutasi yang paling berbahaya adalah mutasi Missense dan Nonsense. Keduanya

dapat mengakibatkan protein yang dihasilkan menjadi tidak berfungsi. Salah satu contoh

mutasi missense dan nonsense adalah mutasi gen reseptor insulin.

Kesimpulan

Seperti yang telah dibahas bahwa hemoglobin merupakan molekul yang berbentuk

bulat dan terdiri atas empat subunit. Tiap-tiap subunit mengandung satu gugus heme yang

akan bergabung dengan globin menjadi hemoglobin. Dalam pembentukannya (sintesis

hemoglobin), dapat pula terjadi berbagai mutasi pada gen globin yang akan menyebabkan

kelainan pada tubuh manusia. Mutasi tersebut bermacam-macam jenisnya. Salah satu contoh

hasil mutasi tersebut adalah thalasemia. Thalasemia ditandai dengan cacat pada proses

sintesis subunit hemoglobin, sehingga penyakit thalasemia-β akan terjadi kalau poduksi β-

globin tidak mencukupi. Hal ini dapat diprediksi dengan menggunakan teori probabilitas

yang berdasarkan pada hokum mendel.

Daftar pustaka

1. Soeparman, Waspadji S. Ilmu penyakit dalam jilid II. Jakarta: Balai Penerbit FKUI, 1999.

2. Ganong WF. Fisiologi kedokteran. Edisi ke-22. Jakarta: EGC, 2008.

3. Hall JE. Fisiologi kedokteran. Edisi ke-11. Jakarta: EGC, 2010.

4. Hoffbrand AV, Pettit JE, Moss PAH. Hematologi. Jakarta: EGC, 2005.

5. Roberts JA, Pembrey ME. Genetika kedokteran. Edisi ke-8. Jakarta: 2002.

6. Rikky F, Agus MH, Umar R. Mudah dan aktif belajar biologi. Bandung: Setia Purna

Invers, 2007.

7. Priastini R, Hartono B. Biologi kedokteran blok 4. Jakarta: Fakultas Kedokteran

Universitas Kristen Krida Wacana, 2010.

8. Price SA, Wilson LM. Hereditas, lingkungan, dan penyakit. Jakarta: EGC, 2006.

9. Gaffar S. Buku ajar bioteknologi molekul. Bandung: Universitas Padjajaran, 2007.

10. Champe, Pamela C, Harvey, Richard A, Ferrier, Denise R. Lippincott’s illustrated

reviews: biochemistry. 3rd ed. Hagerstown: Lippincott Williams & Wilkins, 2004.

11. Cox, Michael, Nelson, David R, LehningerAlbert L. Lehninger principles of

biochemistry. 4th ed. San Fransisco: W. H. Freeman, 2005.

12. Burrus V, Waldor M. Shaping bacterial genomes with integrative and conjugative

elements. London: Res Microbio, 2004.

18

13. Murray RK, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW. Biokimia Harper. 27th ed. Jakarta:

EGC, 2009.

19