DNA
Mitokondria
Tubuh
manusia tersusun atas sel yang membentuk jaringan, organ, hingga sistem organ.
Dalam sel mengandung materi genetik yang terdiri dari DNA dan RNA. Molekul DNA
merupakan rantai polinukleotida berbentuk heliks ganda yang mempunyai beberapa
jenis basa purin dan pirimidin (Poedjiadi dan Supriyanti., 2007). DNA terdapat
di dalam inti sel dan mitokondria. DNA mitokondria (mtDNA) manusia terletak di
dalam matriks semi cair bagian paling dalam mitokondria. mtDNA manusia berupa
untai ganda berbentuk sirkuler yang memiliki urutan lengkap nukleotida
sepanjang 16.569 pasang basa (pb). Molekul mtDNA terdiri dari untai heavy (H)
dan untai light (L) (Anderson, et al., 1981). Pada untai H terdapat lebih
banyak basa purin daripada basa pirimidin, sehingga lebih berat dibandingkan
untai L. mtDNA manusia ditemukan telah diwariskan secara maternal dari ibu
(Denaro, et al., 1981). mtDNA memiliki laju mutasi yang sangat tinggi, sehingga
dapat dimanfaatkan untuk menentukan keragaman genetik antar individu dalam
suatu populasi, hubungan evolusi diantara populasi dan rekonstruksi migrasi
suatu populasi.
Pewarisan sifat DNA
mitokondria dilakukan secara maternal (mengikuti garis keturunan ibu) dan tidak
ada rekombinasi. Ngili (2005) menyatakan dalam artikelnya bahwa hanya sel telur
yang membawa mitokondria ketika melebur dengan sperma pada proses pembuahan.
Sel telur memiliki 100.000 mitokondria, sedangkan sperma hanya 50-100 di ekor
sperma. Ekor sperma merupakan alat gerak yang membutuhkan energy tinggi dari
mitokondria. Hal ini disebabkan oleh pada saat akan terjadi fertilisasi,
mitokondria sperma yang berada pada bagian ekor sperma tidak dapat masuk
bersama dengan kepala sperma menembus membran ovum. Akibatnya mitokondria
sperma tertinggal di luar ovum dan tidak diwariskan kepada individu yang
terbentuk akibat hasil pembuahan kelak. Menurut sumber lain menyatakan bahwa
DNA mitokondria diwariskan hanya dari ibu, sedangkan DNA inti dari kedua orang
tua (dari DNA ayah dan ibu). Hal ini
terjadi karena saat pembuahan, sel sperma hanya berfusi materi DNA
saja, sedangkan bagian-bagian sel sperma yang lain tidak berfusi, sehingga DNA mitokondria pada anak hanya dari
ibu. Selain itu, penelitian terbaru mengemukakan adanya ubiquitinasi pada mitokondria sperma. Ubiquitinasi bertujuan merangsang proteolisis mitokondria sperma yang lolos menembus membran sel
ovum. Penyebaran dan jumlah mitokondria di dalam tiap sel tidak sama dari hanya
satu hingga beberapa ribu. Pada sel sperma, mitokondria tampak berderet-deret
pada bagian ekor yang digunakan untuk bergerak. Beberapa mitokondria dari sel
sperma yang mungkin masuk dalam sel telur akan mengalami pengenceran selama
proses mitosis sehingga jumlahnya menjadi tidak berarti atau dianggap sebagai
benda asing sehingga dihancurkan oleh sistem sel. DNA mitokondria berbeda
dengan DNA inti walaupun keduanya berada dalam satu sel. mtDNA memiliki tingkat
polimorfisme yang tinggi yang ditandai dengan laju mutasi yang tinggi, yaitu
sekitar 10-17 kali DNA inti. Hal ini disebabkan mtDNA tidak memiliki mekanisme
reparasi yang efisien, tidak memiliki protein histon, dan terletak berdekatan
dengan membran dalam mitokondria yang merupakan tempat berlangsungnya reaksi
fosforilasi oksidatif menghasilkan radikal oksigen sebagai produk sampingnya.
Selain itu, enzim DNA polimerase yang dimiliki oleh mitokondria adalah DNA
polymerase yang tidak mempunyai aktivitas proofreading yaitu perbaikan dan
pengakuratan dalam replikasi mtDNA. Tidak adanya aktivitas ini menyebabkan
mtDNA tidak memiliki sistem perbaikan yang dapat menghilangkan kesalahan
replikasi, sehingga menyebabkan mutasi. Keunikan pola pewarisan DNA mitokondria
menyebabkan DNA mitokondria dapat digunakan sebagai marka untuk
mengidentifikasi hubungan kekerabatan secara maternal. Dengan perkembangan
teknologi, pemeriksaan DNA dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan
membedakan individu yang satu dengan individu yang lain.
Oleh sebab itu DNA mitokondria bersifat
haploid karena hanya berasal dari ibu.
Stop kodon pada mtDNA berbeda dengan DNA inti, salah satu bentuk
keunikan lainnya dari mitokondria adalah perbedaan kode genetik mitokondria
menunjukkan perbedaan dalam hal pengenalan kodon universal. UGA tidak dibaca
sebagai “berhenti” (stop) melainkan sebagai tryptofan. AGA dan AGG tidak dibaca
sebagai arginin melainkan sebagai “berhenti”, AUA dibaca sebagai methionin
(Anderson.et al., 1981). DNA mitokondria
mempunyai daerah yang tidak mengode dari mtDNA. Daerah ini mengandung daerah
yang memiliki variasi tinggi yang disebut displacement
loop (D-loop). D-loop merupakan daerah beruntai tiga (tripple stranded) untai ketiga lebih dikenal sebagai 7S DNA. D-loop
memiliki dua daerah dengan laju polymorphism
yang tinggi sehingga urutannya sangat bervariasi antar individu, yaitu Hypervariable I (HVSI) dan Hypervariable II (HVSII). Daerah non-coding
juga mengandung daerah pengontrol karena mempunyai origin of replication untuk untai H (OH) dan promoter transkripsi
untuk untai H dan L (PL dan PH) (Anderson et al., 1981). Selain itu, daerah
non-coding juga mengandung tiga daerah yang disebut dengan conserved sequence block (CSB) I, II, III. Daerah ini diduga
memiliki peranan penting dalam replikasi mtDNA.
Keunggulan mtDNA
DNA mitokondria (mtDNA) telah digunakan dalam bidang forensik
dan menjadi barang bukti di pengadilan Amerika dan Eropa. Kelebihan utama
penggunaan mtDNA adalah jumlah molekulnya yang mencapai ribuan dalam satu
sel sehingga memungkinkan dilakukan analisis dari sampel yang sangat sedikit, misalnya cairan tubuh, akar atau batang rambut bahkan tulang dan fosil tulang.
sel sehingga memungkinkan dilakukan analisis dari sampel yang sangat sedikit, misalnya cairan tubuh, akar atau batang rambut bahkan tulang dan fosil tulang.
Kelemahan penggunaan mtDNA
Kelemahan penggunaan mtDNA adalah kemungkinan menemukan
kesamaan antar individu yang relatif tinggi, terutama individu yang terkait
hubungan keluarga segaris ibu. Kelemahan ini jadi menguntungkan bila yang
dilakukan adalah perunutan hubungan keluarga.
Perunutan hubungan keluarga dengan mtDNA didasarkan pada pola
pewarisan maternal yang haploid dan hipervariabilitas daerah D-loop. Secara
teknis D-loop dibagi dalam dua daerah hipervariabel yaitu HV1 (15.971 – 16.414)
dan HV2 (15 – 389). Individu yang terkait hubungan maternal akan memiliki urutan sekuen yang sama dan yang tidak terkait hubungan maternal ini akan berbeda.
dan HV2 (15 – 389). Individu yang terkait hubungan maternal akan memiliki urutan sekuen yang sama dan yang tidak terkait hubungan maternal ini akan berbeda.
Terdapat kemungkinan dua individu yang tidak memiliki catatan
hubungan maternal akan memiliki sekuen dengan urutan basa yang sama. Bila
silsilah keluarga hanya diketahui beberapa generasi keatas, sementara kecepatan
mutasi adalah satu titik dalam 33 generasi maka kemungkinan terjadinya kasus
homologi dua individu yang merasa tidak memiliki hubungan maternal relatif
tinggi. Hal ini menyebabkan mtDNA tidak dapat menjadi alat bukti tunggal atau
yang utama dalam pengadilan.
Pengenalan dengan susunan geligi membutuhkan catatan dari
dokter gigi yang kadang tidak dimiliki oleh korban. mtDNA dipilih karena jumlah
molekulnya yang sangat banyak dalam tiap sel, sehingga sekalipun sampel dalam
keadaan yang buruk tetapi kemungkinan keberhasilan amplifikasi akan lebih
tinggi dibanding DNA inti. Sebernarnya masih banyak lagi
aplikasi dari mtDNA dalam berbagai bidang, namun perlu dukungan dana memadai untuk penelitiannya.
aplikasi dari mtDNA dalam berbagai bidang, namun perlu dukungan dana memadai untuk penelitiannya.
SUMBER
PUSTAKA
Tidak ada komentar:
Posting Komentar