REPLIKASI DNA PROKARIOT

REPLIKASI DNA PROKARIOT

            Penjelasan struktur untai DNA oleh Watson dan Crick tahun 1953, sebagai salah satu pemecahan ilmiah besar di abad 20. Sebuah implikasi penting dari mereka, model DNA pada dasarnya terdiri dari dua untai yang saling melengkapi. Mereka berkomentar :

“Tidak lepas dari perhatian kami bahwa pasangan spesifik mungkin memiliki kemampuan yang menunjukkan mekanisme penyalianan bahan genetik.”

Watson dan Crick mengusulkan mekanisme yang dikenal sebagai replikasi semikonservatif dari DNA, karena setiap anak (DNA hasil repliksi) terdiri dari satu untai orangtua (single strand DNA template) dan satu hasil sintesis untai baru. Orangtua helix ganda dari DNA membuka dan setiap untai bertindak sebagai template untuk produksi untai baru dengan nukleotida baru yang ditambahkan menurut pasangan basa. Pada tahun 1957, 4 tahun setelah publikasi Watson dan Crick, Matius Meselson dan Franklin Stahl memberikan bukti eksperimen dari sifat replikasi DNA semikonservatif. Sel berbeda dalam beberapa hal, tetapi kami (Matius Meselson dan Franklin Stahl) mengambil model replikasi DNA E.coli.

       Replikasi DNA adalah proses penggandaan DNA dengan menggunaan DNA yang telah ada sebagai cetakan dan melibatkan beberapa enzim dalam prosesnya. Enzim yang terlibat dalam proses replikasi DNA diantaranya :

-       Helicase

-       DNA Topoisomerase/gyrase

-       DNA Polymerase I

-       DNA Polymerase III

-       DNA Pimase

-       DNA Ligase

Fungsi enzim yang tercantum pada uraian di atas yaitu:

-       Helicase : memutus ikatan hidrogen yang menyatuhkan double heliks DNA.

-       DNA topoisomerase : Bersama-sama enzim helicase, yaitu menekan ikatan yang menyatukan double heliks DNA, sehingga mengakibatkan tegangan dan DNA double heliks terpisah.

-       DNA polymerase I : Pemindahan primer (sequen RNA pendek)

-       DNA primase : Mensintesis primer (RNA primer) yang dapat dikenali oleh enzim DNA polymerase III untuk melengkapi single strand DNA.

-       DNA polymerse III : Memperpanjang primer yang disintesis oleh DNA primase atau menamba basa (rangkaian DNA baru).

-       Ligase : menyatukan fragmen okazaki yang bekerja pada ujung 3-5 sehingga menjadi untai DNA yang menyatu. 

Replikasi dimulai dari sequen spesifik yang biasa disebut Origin of Replication. Double heliks DNA mula-mula terpisah akibat enzim helicase memutus ikatan hidrogen yang menghubungkan double heliks DNA tersebut. Pembukaan keluar double heliks DNA disebabkan kerena meningkatnya tegangan di bagian lain, yang mana fungsi ini dilaksanakan oleh enzim topoisomerase (biasa dikenal dengan enzim gyrase). Seperti sebuah resleting DNA topoisomerse berpindah terus menerus, sehingga doble heliks DNA terus membuka. Saat doble heliks DNA terbuka menjadi single strand, single strand DNA ditempeli oleh primer (RNA primer) yang disintesis oleh enzim DNA primase. Penepelan primer pada bagian single strand DNA mengakibatkan DNA tidak dapat menyatu kembali. Setelah terjadi penempelan primer pada bagian single strand DNA, enzim DNA polymerase III menambah basa/membentuk nukleotida baru (memperpanjang primer). Pemebentukan nukleotida baru oleh enzim polymerase III dimulai dari primer yang disintesis oleh enzim primase dari arah 5-3. Pemanjangan primer betujuan untuk melengapi single strand DNA, sehingga menjadi double strand (DNA double heliks).  

Dalam proses replikasi DNA, proses pembentukan nukleotida yang melengkapi DNA untai tunggal terjadi dua arah yaitu arah 5-3 yang disebut dengan leading strand dan arah 3-5 yang disebut lagging strand. Pada arah lagging strand enzim polymerase III bekerja secara kontinnyu untuk membentuk nukleotida yang melengkapi DNA untai tunggal. Sementara pada ujung 3-5 atau lagging strand tidak bekerja secara kontinu (diskontinu), sehingga dibutuhkan fragmen okazaki untuk melengkapi DNA untai tunggal agar proses replikasi bekerja secara bersamaan. Fragmen okazaki berbentuk untai tunggal yang terputus-putus (fragmen-fragmen pendek). Fragmen-fragmen okazaki tersebut kemudian disatukan oleh enzim ligase pada akhir replikasi. 

 

Proses replikasi DNA prokariot tercantum pada gambar berikut :

 

                                                                                                                             

Referensi :

Hogg S., 2005, Essential Microbilogy, The University of Glamorgan, UK.