Replikasi DNA


Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda DNA . Pada sel, replikasi DNA terjadi
sebelum pembelahan sel . Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota , waktu
terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase S siklus sel , sebelum mitosis atau meiosis I.
Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan
antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in
vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR) .
Garpu replikasi
Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA
bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-ikatan hidrogen
yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua
cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut
menjadi “cetakan” untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida
komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang
oligonukleotida yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut primer.
DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida²dalam hal ini,
deoksiribonukleotida²ke ujung 3′-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh.
Dengan kata lain, rantai DNA baru disintesis dari arah 5′ 3′, sedangkan DNA polimerase bergerak
pada DNA “induk” dengan arah 3′ 5′. Namun demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu
replikasi berorientasi 3′ 5′, sementara untaian lainnya berorientasi 5′ 3′, dan helikase bergerak
membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5′ 3′. Oleh karena itu, replikasi harus berlangsung pada
kedua arah berlawanan tersebut.

Replikasi DNA. Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal oleh enzim
helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA. Untaian DNA
tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk
heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk oligonukleotida RNA yang disebut primer (5) dan
molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai
tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebut leading strand
(2) dan lagging strand (1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus mensintesis
segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4)
kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strand tersebut.
Pembentukan leading strand
Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA yang disintesis dengan arah
5′ 3′ secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA
menggunakan ujung 3′-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara
berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.
Pembentukan lagging strand
Lagging strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan dengan leading strand
pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebut fragmen Okazaki. Pada
untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan
gugus OH 3′ bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5′ 3′. Fragmen

primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan
deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA
ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesis lagging strand
menjadi lengkap.
Dinamika pada garpu replikasi
Bukti-bukti yang ditemukan belakangan ini menunjukkan bahwa enzim dan protein yang terlibat dalam
replikasi DNA tetap berada pada garpu replikasi sementara DNA membentuk gelung untuk
mempertahankan pembentukan DNA ke dua arah. Hal ini merupakan akibat dari interaksi antara DNA
polimerase, sliding clamp, dan clamp loader.
Sliding clamp pada semua jenis makhluk hidup memiliki struktur serupa dan mampu berinteraksi
dengan berbagai DNA polimerase prosesif maupun non-prosesif yang ditemukan di sel. Selain itu,
sliding clamp berfungsi sebagai suatu faktor prosesivitas. Ujung-C sliding clamp membentuk gelungan
yang mampu berinteraksi dengan protein-protein lain yang terlibat dalam replikasi DNA (seperti DNA
polimerase dan clamp loader). Bagian dalam sliding clamp memungkinkan DNA bergerak melaluinya.
Sliding clamp tidak membentuk interaksi spesifik dengan DNA. Terdapat lubang 35A besar di tengah
clamp ini. Lubang tersebut berukuran sesuai untuk dilalui DNA dan air menempati tempat sisanya
sehingga clamp dapat bergeser pada sepanjang DNA. Begitu polimerase mencapai ujung templat atau
mendeteksi DNA berutas ganda (lihat di bawah), sliding clamp mengalami perubahan konformasi yang
melepaskan DNA polimerase.
Clamp loader merupakan protein bersubunit banyak yang mampu menempel pada sliding clamp dan
DNA polimerase. Dengan hidrolisis ATP , clamp loader terlepas dari sliding clamp sehingga DNA
polimerase menempel pada sliding clamp. Sliding clamp hanya dapat berikatan pada polimerase selama
terjadinya sintesis utas tunggal DNA. Jika DNA rantai tunggal sudah habis, polimerase mampu
berikatan dengan subunit pada clamp loader dan bergerak ke posisi baru pada lagging strand. Pada
leading strand, DNA polimerase III bergabung dengan clamp loader dan berikatan dengan sliding
clamp.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s