Penyebab Mutasi pada DNA, Kenali Kaitannya dengan Rekombinasi Gen

Liputan6.com, Jakarta Mutasi merupakan suatu peristiwa yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan secara mendadak pada sel atau individu dengan sifat yang menurun. Penyebab mutasi juga dapat mempengaruhi susunan jumlah materi genetik pada kromosom termasuk DNA. Dengan peristiwa mutasi yang terjadi, maka dampaknya bisa menguntungkan serta merugikan lingkungan tertentu. 

Penyebab mutasi yang terjadi pada DNA dan kromosom, juga sesuai dengan tingkatannya. Oleh karena itu, mutasi dibagi menjadi dua, yakni mutasi kromosom dan mutasi gen. Mutasi gen ini yang selama ini menjadi dasar pendukung teori evolusi spesies baru.

Salah satu penyebab mutasi juga terjadi karena beberapa kesalahan spontan dalam replikasi yang menghindari fungsi serta aktivitas DNA polimerase yang melakukan sintesis polinukleotida baru pada garpu replikasi. Mutasi ini terjadi karena muncul ketidakcocokan pada posisi di mana nukleotida yang dimasukkan ke dalam polinukleotida, serta memasangkan basa nukleotida di posisi yang sesuai dalam DNA cetakan.

Berikut ini penyebab mutasi pada DNA yang Liputan6.com rangkum dari berbagai sumber, Selasa (13/9/2022).  

Melansir dari laman NCBI, mutasi adalah salah satu perubahan urutan nukleotida dari wilayah pendek genom. Banyak penyebab mutasi adalah mutasi titik yang dapat menggantikan satu nukleotida dengan yang lain, sehingga dapat melibatkan penyisipan atau penghapusan satu atau beberapa nukleotida. Mutasi juda dapat dihasilkan secara baik, baik itu dalam kesalahan replikasi DNA atau dari efek merusak yang terdapat pada mutagen, seperti bahan kimia serta radiasi, yang bereaksi dengan DNA dan mengubah struktur nukleotida individu. 

Adapun semua sel yang memiliki enzim terhadap perbaikan DNA, mampu menurunkan kemungkinan jumlah mutasi yang terjadi. Enzim ini juga bisa bekerja dalam dua cara, serta beberapa merupakan salah satu pra-replikasi untuk menemukan DNA bagi nukleotida dengan struktur yang tidak biasa. Oleh karena itu, salah satu definisi mutasi yang mungkin, merupakan defisiensi dalam perbaikan DNA.

Terdapat kaitan antara mutasi juga rekombinasi yang bisa menghasilkan restrukturisasi bagian genom, misalnya dengan pertukaran segmen kromosom homolog selama meiosis atau dengan transposisi elemen bergerak dari satu posisi ke posisi lain dalam kromosom. Baik mutasi maupun rekombinasi dapat memiliki efek dramatis pada sel di mana mereka terjadi, karena mutasi pada gen kunci dapat menyebabkan sel mati jika protein yang dikode oleh gen mutan rusak. 

Dengan mutasi, maka masalah yang harus dilakukan pertimbangkan adalah efek yang timbul pada genom dan organisme di mana genom berada. Hal ini juga dapat memungkinkan bagi sel untuk meningkatkan laju mutasinya, serta menginduksi mutasi terprogram dalam keadaan tertentu.

Penyebab mutasi dapat muncul dalam dua cara, serta beberapa diantaranya melakukan kesalahan secara spontan dalam replikasi. Dengan hal ini juga bisa menghindari fungsi proofreading atau aktivitas DNA polimerase yang melakukan sintesis  polinukleotida baru pada garpu replikasi.

Penyebab mutasi seperti ini juga bisa timbul, karena ketidakcocokan yang terjadi di mana posisi nukleotida yang dimasukkan ke dalam polinukleotida anak tidak cocok. Sehingga dengan memasangkan basa, nukleotida pada posisi yang sesuai dalam DNA cetakan, akan memungkinkan jika ketidakcocokan dipertahankan dalam heliks ganda putri. Oleh karena itu, salah satu molekul cucu yang dihasilkan selama putaran berikutnya dari replikasi DNA akan membawa versi mutasi untai ganda permanen.

Mutasi lain juga dapat muncul karena mutagen telah bereaksi dengan DNA induk, yang menyebabkan perubahan struktural serta mempengaruhi kemampuan pasangan basa dari nukleotida yang diubah. Biasanya perubahan ini hanya mempengaruhi satu untai heliks ganda induk, sehingga satu molekul anak juga dapat membawa mutasi, tapi untuk dua molekul cucu yang dihasilkan selama putaran replikasi berikutnya akan memilikinya. 

Terdapat beberapa peristiwa yang terjadi pada rekombinasi, sehingga menjadi salah satu penyebab perubahan, yang menentukan dalam kemampuan biokimia sel, misalnya dengan menentukan jenis perkawinan sel ragi atau sifat imunologi limfosit B atau T mamalia.

Dengan peristiwa dalam penyebab mutasi dan rekombinasi lainnya juga memiliki dampak yang kurang signifikan pada fenotipe sel, namun masih banyak juga yang tidak memiliki pengaruh sama sekali. Seperti yang diketahui bahwa semua peristiwa yang tidak mematikan memiliki potensi untuk berkontribusi pada evolusi genom,  tetapi agar hal ini tidak terjadi peristiwa seperti itu, maka harus diwariskan ketika organisme bereproduksi.

Dengan organisme yang memiliki sel tunggal seperti bakteri atau ragi, mengalami perubahan genom yang tidak mematikan atau reversibel diwarisi oleh sel anak dan menjadi fitur permanen dari garis keturunan yang turun dari sel asli di mana perubahan terjadi. Karena itu dalam organisme multiseluler, hanya peristiwa yang terjadi di sel germinal yang relevan dengan evolusi genom. Perubahan genom sel somatik tidak penting dalam pengertian evolusi, tetapi mereka akan memiliki relevansi biologis jika mereka menghasilkan fenotipe yang merusak yang mempengaruhi kesehatan organisme.

Mutasi juga disebabkan oleh mutagen kimia dan fisik, karena masih banyak bahan kimia yang terjadi secara alami di lingkungan, serta memiliki sifat mutagenik dan ini telah ditambahkan dalam beberapa tahun terakhir dengan mutagen kimia lain yang dihasilkan dari aktivitas industri manusia. 

- Agen deaminasi 

Terdapat sejumlah tertentu deaminasi basa (penghilangan gugus amino) yang terjadi secara spontan dalam molekul DNA genom, dengan laju yang dapat ditingkatkan oleh bahan kimia seperti asam nitrat, yang mendeaminasi adenin, sitosin, dan guanin serta natrium bisulfit, yang hanya bekerja pada sitosin. Deaminasi guanin memang tidak bersifat mutagenik karena basa yang dihasilkan oleh xantin, dapat menghambat replikasi ketika muncul dalam polinukleotida templat. Deaminasi adenin menghasilkan hipoksantin yang berpasangan dengan C daripada T, dan deaminasi sitosin menghasilkan urasil, yang berpasangan dengan A daripada G. Oleh karena itu, deaminasi kedua basa ini menghasilkan penyebab mutasi titik ketika untai cetakan disalin.

- Agen alkilasi

Mutasi agen ini adalah jenis mutagen ketiga yang dapat menimbulkan mutasi titik. Bahan kimia seperti ethylmethane sulfonate (EMS) dan dimethylnitrosamine menambahkan gugus alkil ke nukleotida dalam molekul DNA, seperti halnya agen metilasi seperti metil halida yang ada di atmosfer, sehingga efek alkilasi yang terjadi juga tergantung pada posisi di mana nukleotida dimodifikasi dan jenis gugus alkil yang ditambahkan. Metilasi, misalnya, sering menghasilkan nukleotida termodifikasi dengan sifat pasangan basa yang berubah sehingga menyebabkan mutasi titik. 

- Agen interkalasi

Penyebab mutasi gen selanjutnya adalah agen interkalasi yang biasanya dikaitkan dengan mutasi penyisipan. Mutagen paling terkenal dari jenis ini adalah etidium bromida, yang berfluoresensi bila terkena radiasi UV dan digunakan untuk mengungkapkan posisi pita DNA setelah elektroforesis gel agarosa. Etidium bromida dan agen interkalasi lainnya merupakan salah satu molekul datar yang dapat menyelinap di antara pasangan basa dalam heliks ganda.