Replikasi DNA pada Eukariota: Proses, Perbedaan, dan Kompleksitas
INFOLABMED.COM - Replikasi DNA merupakan proses penting yang terjadi di semua sel hidup, baik pada organisme prokariotik maupun eukariotik.
Meskipun secara garis besar replikasi DNA pada bakteri dan eukariota serupa, ada beberapa fitur khusus yang membedakan proses ini pada organisme eukariotik.
Artikel ini akan menguraikan perbedaan utama dalam replikasi DNA pada eukariota, termasuk mekanisme kompleks yang terlibat dalam proses ini.
Banyaknya Asal Replikasi pada Eukariota
Pada organisme prokariotik seperti bakteri, DNA yang berbentuk sirkular memiliki satu titik asal replikasi.
Baca juga : Pola Keseluruhan Replikasi DNA: Bagaimana Proses Ini Terjadi di Dalam Sel
Sebaliknya, kromosom eukariotik memiliki banyak titik asal replikasi. Sebagai contoh, pada ragi Saccharomyces cerevisiae terdapat sekitar 332 asal replikasi, sedangkan pada manusia jumlahnya mencapai 20.000.
Jumlah asal replikasi yang banyak ini diperlukan karena ukuran genom eukariotik yang jauh lebih besar dibandingkan bakteri.
Misalnya, setiap garpu replikasi pada manusia hanya mereplikasi sekitar 150 kb DNA, dibandingkan dengan bakteri yang mencapai beberapa Mb per garpu replikasi.
Asal Replikasi pada Eukariota: Kompleks dan Unik
Asal replikasi pada eukariota memiliki struktur yang lebih kompleks dibandingkan dengan bakteri.
Pada ragi, asal replikasi memiliki panjang sekitar 200 bp dan terdiri dari empat segmen: A, B1, B2, dan B3.
Dua segmen pertama (A dan B1) membentuk urutan pengenalan asal, yang merupakan tempat protein kompleks pengenalan asal (origin recognition complex/ORC) terikat.
ORC terdiri dari enam protein yang melekat pada asal replikasi, mirip dengan protein DnaA pada bakteri E. coli.
Baca juga : Mengungkap Struktur DNA: Fondasi Kehidupan dan Informasi Genetik
Namun, peran ORC pada eukariota lebih kompleks, karena ORC tidak hanya berperan dalam inisiasi replikasi tetapi juga dalam regulasi replikasi DNA itu sendiri.
ORC tetap terikat pada asal replikasi bahkan saat replikasi belum dimulai, menunjukkan bahwa protein ini berfungsi sebagai penghubung antara sinyal regulasi dan proses replikasi.
Garpu Replikasi pada Eukariota: Variasi dari Tema Bakteri
Proses pergerakan garpu replikasi pada eukariota mirip dengan bakteri, di mana helikase berperan memisahkan untai polinukleotida.
Namun, pada eukariota, terdapat beberapa helikase yang terlibat, dan belum diketahui pasti mana yang bertanggung jawab dalam proses pemisahan DNA selama replikasi.
Untuk mencegah untai DNA yang terpisah kembali bersatu, protein pengikat untai tunggal (single-strand binding proteins) memainkan peran penting.
Pada eukariota, protein utama yang terlibat adalah protein replikasi A (replication protein A/RPA).
Penggantian Polimerase dan Pemrosesan Okazaki Fragment
Salah satu fitur unik replikasi DNA pada eukariota adalah penggunaan DNA polimerase yang berbeda untuk memulai dan melanjutkan sintesis DNA.
DNA polimerase alfa bekerja sama dengan enzim primase untuk memasang primer RNA-DNA di awal replikasi untai terdepan (leading strand) dan setiap fragmen Okazaki di untai tertinggal (lagging strand).
Namun, DNA polimerase alfa hanya mampu memperpanjang primer RNA sekitar 20 nukleotida sebelum digantikan oleh DNA polimerase delta, enzim utama dalam replikasi DNA pada eukariota.
Polimerase delta memiliki kemampuan proofreading yang lebih baik, memastikan kesalahan selama sintesis DNA dapat diperbaiki.
Pada proses ini, RNA primer dari fragmen Okazaki perlu dihilangkan. Tidak ada DNA polimerase eukariotik yang memiliki aktivitas eksonuklease 5’ ke 3’ seperti pada bakteri.
Sebagai gantinya, enzim flap endonuklease 1 (FEN1) berperan dalam memotong RNA primer dan DNA yang disintesis oleh DNA polimerase alfa yang lebih rawan kesalahan.
Faktor Replikasi yang Lebih Kompleks: Pabrik Replikasi
Pada eukariota, protein dan enzim yang terlibat dalam replikasi tidak membentuk kompleks bergerak seperti pada bakteri.
Sebaliknya, struktur besar yang disebut pabrik replikasi (replication factories) dibentuk di dalam nukleus.
DNA yang sedang direplikasi akan diumpankan melalui pabrik ini, bukan protein yang bergerak di sepanjang DNA.
Fitur ini memungkinkan replikasi berlangsung dalam skala besar di dalam sel eukariotik. Namun, masih sedikit yang diketahui tentang proses penghentian replikasi pada eukariota.
Tidak ada sekuens terminator yang setara dengan bakteri, dan mungkin garpu replikasi bertemu secara acak pada posisi tertentu, dengan proses ligasi DNA yang menyelesaikan sintesis untai baru.
Mekanisme untuk Mencegah Kekusutan DNA
Salah satu tantangan besar dalam replikasi DNA eukariotik adalah mencegah agar molekul DNA tidak saling terbelit setelah replikasi selesai.
Protein topoisomerase berperan dalam mencegah kekusutan, tetapi diperkirakan mekanisme lain, seperti keteraturan struktur kromosom di sekitar pabrik replikasi, juga membantu mengurangi kemungkinan terjadinya kekusutan.
Protein kohesin juga berperan dalam menjaga keteraturan molekul DNA anak hingga sel siap untuk membelah.
Kohesin melekat pada DNA setelah garpu replikasi lewat, menjaga agar molekul DNA anak tetap sejajar hingga saatnya pemisahan kromosom terjadi pada pembelahan sel.
Replikasi DNA pada eukariota merupakan proses yang lebih kompleks dibandingkan pada bakteri.
Banyaknya asal replikasi, penggunaan berbagai polimerase, serta struktur replikasi yang rumit mencerminkan perbedaan mendasar antara kedua jenis organisme ini.
Memahami mekanisme ini sangat penting dalam mempelajari biologi sel dan bagaimana organisme eukariotik berkembang dan berfungsi.
Disclaimer
Artikel ini hanya untuk tujuan informasi. Untuk nasihat atau diagnosis medis, konsultasikan dengan profesional.
Post a Comment