terpisah hanya pada titik awal replikasi membentuk molekul seperti huruf Y yang biasa disebut ’fork’ replikasi.
Rantai DNA baru tumbuh dalam arah 5’ →3’ dengan penambahan molekul
deoksiribonukleotida pada gugus 3’-OH. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim DNA polimerase. Karena kedua rantai DNA adalah antiparalel, rantai yang berperan sebagai
templat dibaca dari ujung 3’ kearah 5’. Jika sintesis selalu berlangsung dengan arah 5’
→3’ bagaimana kedua rantai bisa disintesis secara serentak? Jika kedua rantai disintesis secara kontinu selama fork replikasi bergerak, salah satu rantai akan
mengalami sintesis dengan arah 3’ →5’. Masalah ini dijelaskan oleh Reiji Okazaki pada
tahun 1960. Okazaki menemukan bahwa satu rantai DNA baru disintesis dalam bentuk potongan-potongan pendek yang disebut ”fragmen Okazaki”. Jadi satu rantai DNA baru
disintesis secara kontinu, dan rantai lain secara diskontinu. Rantai yang disintesis secara
kontinu atau ’leading strand’ adalah rantai yang sintesis 5’
→3’nya berlangsung dengan arah yang sama dengan pergerakan fork replikasi, sedang rantai diskontinu atau
’lagging strand’ adalah rantai yang sintesis 5’
→3’-nya berlangsung berlawanan dengan arah pergerakan fork replikasi Gambar 4.3. Panjang fragmen Okazaki berkisar antara
ratusan sampai ribuan nukleotida, tergantung pada tipe sel. Fragmen Okazaki kemudian
disambungkan oleh enzim DNA ligase.
Gambar 4.3 : Proses replikasi dan fragmen Okazaki
4.1.2. Reaksi polimerisasi DNA
Untuk reaksi polimerisasi DNA diperlukan DNA templat, substrat yang terdiri
dari ke empat macam deoksiribonukleosida trifosfat dNTP yaitu: dATP, dGTP, dCTP dan dTTP, enzim DNA polimerase dan primer, suatu oligonukleotida yang
28
sudah berpasangan dengan templat. Basa dari dNTP berpasangan membentuk ikatan hidrogen dengan basa komplemen yang sesuai pada templat. Reaksi yang terjadi
adalah serangan nukleofilik oleh gugus 3’-OH dari nukleotida pada ujung 3’ rantai yang sedang tumbuh terhadap 5’-
α-fosfat dari dNTP yang datang, membentuk ikatan fosfodiester. Pada reaksi ini satu molekul pirofosfat dilepaskan Gambar 4.4.
Gambar 4.4. Reaksi polimerisasi. P = gugus fosfat; A = adenin; T = timin; C =
sitosin; T = timin; PPi = pirofosfat
Penelitian tentang DNA polimerase I E. coli, telah menjelaskan bahwa semua DNA polimerase memerlukan DNA templat. Reaksi polimerisasi diarahkan oleh rantai
DNA templat sesuai dengan aturan pasang basa Watson-Crick, contohnya bila Guanin terdapat pada templat maka Cytosin ditambahkan pada rantai baru. Disamping itu, DNA
polimerase memerlukan primer. Primer adalah rantai oligonukleotida yang komplemen dengan tempat dengan ujung 3’OH bebas, sehingga nukleotida bisa ditambahkan.
Ujung 3’ yang bebas pada primer disebut terminal primer. Dengan kata lain sebagian dari rantai baru yang akan disintesis harus sudah ada. Semua DNA polimerase hanya
bisa menambahkan nukleotida pada rantai yang sudah ada. Primer biasanya merupakan
oligonukleotida RNA yang disintesis oleh enzim primase Gambar 4.5.
Disamping DNA polimerase yang mensintesis DNA, dalam sel juga terdapat
enzim nuklease atau DNase yang bekerja mendegradasi DNA. Nuklease dibagi menjadi dua kelas : eksonuklease dan endonuklease. Eksonuklease mendegradasi asam nukleat
dari ujung-ujung molekul. Pada umumnya bekerja dengan arah 5’ →3’ atau 3’→5’,
membuang nukleotida dari ujung 5’ atau 3’. Endonuklease dapat mendegradasi DNA
29
dari sisi tertentu di dalam rantai DNA sehingga menghasilkan fragmen yang lebih kecil. Terdapat beberapa kelas endonuklease penting yang memotong polinukleotida pada
posisi tertentu, yang disebut endonuklease restriksi. Enzim ini sangat penting pada teknologi DNA rekombinan.
Pemisahan kedua untai DNA oleh helikase dan pemanjangan ‘leading strand’ oleh DNA polimerase III
Primase mensintesis primer RNA
DNA polimerase III mensintesis DNA mulai dari primer
DNA polimerase I melepaskan primer RNA dengan aktivitas eksonuklease 3’
→ 5’ dan mensintesis DNA baru dengan aktivitas polimerase 5’
→ 3’
DNA ligase menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki
Gambar 4.5. Sintesis primer RNA oleh primase dan polimerisasi DNA Mathews et
al., 2000 E. coli mempunyai tiga jenis enzim DNA polimerase. DNA polimerase III
merupakan enzim yang mengkatalisis replikasi DNA E. coli. DNA polimerase II merupakan enzim yang terlibat dalam DNA repair perbaikan. Sementara DNA
30
polimerase I berfungsi menghilangkan primer RNA dan juga mempunyai aktifitas proofreading pembacaan kembali.
Tabel 4.1 : Perbandingan DNA polimerase E. coli Replikasi berlangsung dengan keakuratan yang tinggi. Pada E. coli kesalahan
hanya terjadi setiap 10
9
sampai 10
10
nukleotida yang ditambahkan. Untuk kromosom E. coli yang berukuran 4,6 x 10
6
pb, artinya kesalahan hanya terjadi setiap satu dalam 1.000- 10.000 replikasi. Penelitian secara in vitro memperlihatikan bahwa DNA
polimerase memasukkan satu nukleotida yang salah setiap 10
4
sampai 10
5
basa. Kesalahan ini diperbaiki dengan adanya aktifitas perbaikan pada enzim DNA
polimerase.
4.2. TRANSKRIPSI
