Tahukah anda Jenis-jenis Enzim DNA? DNA adalah sebuah materi herediter yang terdapat di dalam sel. DNA mewariskan genetik pada seluruh sel dan secara tepat bereplikasi selama proses regenerasi sel berlangsung. Saat sel-sel tersebut membelah, salinan identik DNA induk akan dibagikan pada setiap sel anak.
Replikasi DNA dilakukan untuk memperbanyak molekul-molekul DNA, sehingga DNA tidak termutasi. Proses Replikasi DNA ini merupakan proses enzimatis, yaitu membutuhkan bantuan enzim-enzim untuk menjalankan prosesnya.
Enzim-enzim yang berperan dalam proses Replikasi DNA antara lain adalah DNA Polymerase (I, II, III), DNA Ligase, DNA Gyrase, Helicase, dan lain sebagainya. Enzim-enzim tersebut berperan untuk memotong, menyalin, dan menggabungkan DNA turunan.
Jenis Enzim DNA
1). Enzim Polymerase DNA I
DNA Polymerase I berperan dalam menghilangkan RNA primer yang melekat pada Lagging Strand DNA dan mengganti dengan DNA.
Di samping itu, merupakan rantai tunggal polipeptida yang mengkatalisir penempelan unit deoxyribonucleotida baru ke dalam rantai DNA pemula.
Selanjutnya, berfungsi untuk menghidrolisa DNA apabila terjadi kesalahan (memotong nukleotida yang buan pasangan nukleotidanya).
Nukleotida yang akan diambil, harus memiliki gugus 3’-OH bebas dan bukan merupakan bagian dari double helix 5’-3’ exonuclease.
Enzim Polymerase DNA I juga membetulkan kesalahan dengan menghidrolisa DNA dari ujung rantai 5’- fosfat.
Pemotongan ikatan tersebut terjadi pada ikatan fosfodiester ujung 5’, atau sejumlah residu dari ujung 5’. Pemotongan ikatan ini harus sudah di dalam rantai double helix.
2). Enzim Polymerase DNA II
Enzim Polymerase DNA II fungsi spesifiknya belum terlalu jelas. Yang diketahui saat ini, enzim ini juga berperan dalam replikasi DNA.
Memiliki kecepatan mengkatalisis sebanyak 0,5 nukleotida yang ditambahkan tiap detik, serta mempunyai aktivitas 3’-5’ exonuclease.
3). Enzim Polymerase DNA III
Polymerase DNA III merupakan enzim yang memiliki tanggung jawab pada replikasi invivo. Merupakan bagian dari Holoenzim kompleks dengan BM 550.000 yang terdiri dari 7 polipeptida yang berbeda, membawa aktivitas 5’-3’ exonuclease, sedangkan yang lainnya membawa aktivitas 3’-5’.
Salah satu atau lebih polipeptida yang lain mengikat molekul-molekul ATP. Sementara itu, sisanya belum diketahui fungsinya secara pasti.
Sepertinya, Holoenzim dibutuhkan dalam proses replication fork, dengan kecepatan mengkatalisis 150 nukleotida ditambahkan setiap detiknya. Enzim Polymerase III ini mengandung ion Zn2+ serta membutuhkan ion Mg2+ agar dapat bekerja.
4). DNA Ligase
Enzim Polymerase DNA yang telah dijelaskan sebelumnya, diketahui dapat menambahkan deoxyribonucleotida ke rantai pemula, namun ternyata tidak dapat mengkatalisis penggabungan dua rantai DNA.
Hingga pada tahun 1967, ditemukan sebuah enzim yang dapat mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester di antara dua rantai, yang disebut sebagai Enzim Ligase. Ciri-cirinya adalah sebagai berikut:
- Merupakan rantai polipeptida tunggal dengan BM 77000
- Memerlukan gugus OH pada ujung 3’ bebas serta gugus fosfat pada ujung 5’ rantai yang lain (pembentukan ikatan fosfodiester ini adalah reaksi endergonik yang membutuhkan tenaga)
- Menyambung dua mol rantai DNA yang merupakan bagian dari DNA double helix (tidak dapat menyambung dua mol rantai tunggal)
Sementara itu, fungsi spesifik Enzim Ligase adalah sebagai berikut:
- Memperbaiki rantai yang telah putus pada DNA dupleks
- Menyambung ujung DNA dupleks untuk menghasilkan DNA sirkuler
- Menyambung sintesa DNA pada proses rekombinasi
- Bekerjasama dengan Polymerase DNA pada replikasi DNA
5). Enzim Girase DNA (DNA Gyrase)
Enzim ini termasuk dalam topoisomerase tipe II. Berfungsi untuk membuka supercoiled sebelum proses replikasi berlangsung. Selanjutnya, mengubah bentuk relax menjadi supercoiled dengan membutuhkan ATP.
6). Enzim Helicase
Enzim Helicase adalah enzim yang berfungsi untuk membuka putaran segmen DNA tepat di bagian depan garpu replikasi. Enzim Helicase ini mengikat ATP dan mengikat rantai tunggal DNA.
Terdapat dua macam enzim helicase, satu mengikat pada template Lagging Strand dan bergerak dengan arah 5’-3’, sedangkan yang satunya lagi mengikat pada rantai template Leading Strand dan bergerak dengan arah 3’-5’.
7). Single Strand Binding Protein (SSBP)
Setelah rantai terbuka, beberapa mol protein tertentu saling mengikatkan diri dengan sangat erat untuk menjaga agar jangan sampai rantai berdekatan lagi.
Enzim ini disebut dengan Helix-Destabilizing Protein, atau Single Strand Binding Protein (SSBP). Rantai yang telah diikat oleh SSBP menjadi lurus dan kaku, yaitu tidak ada bengkokan atau lekukan.
8). Enzim Primase
DNA beraktivitas dengan ke arah 5’-3’ (yang hanya terdiri atas 10 nukleotida). Kemudian pada ujung 3’, ditambahkan deoxyribonucleotida trifosfat (oleh enzim Polymerase DNA III) satu per satu sehinga lengkap menjadi 1000-2000 nukleotid. Nukleotida pada RNA pemula/primer dihilangkan satu per satu oleh aktivitas 5’-3’ exonuclease.
Kesimpulan
Berdasarkan penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa bahan dasar yang digunakan untuk replikasi DNA adalah deoxyribonucleotida 5’triphosphate dan beberap enzim lainnya. Yaitu Enzim Polymerase DNA I, II, III, Ligase, Gyrase, Helicase, SSBP, dan Primase.
Untuk mensintesa DNA, Enzim Polymerase DNA I membutuhkan empat macam deoksiribonukleosida 5’ triphoshate (dATP, dGTP, dTTP, dCTP) atau ion Mg2+ rantai pemula DNA dengan gugus bebas 3’-OH dan ”DNA template”.
Pemanjangan rantai dengan arah 5’-3’. Pemanjangan terjadi karena penggabungan 3’-OH pada DNA pemula, yaitu dengan atom fosfor yang ada dari deoksiribonukleosida trifosfat yang akan ditambahkan.
Demikianlah penjelasan dan ulasan mengenai enzim-enzim penting yang berperan dalam proses replikasi DNA. Semoga artikel ini dapat memberikan informasi dan bermanfaat bagi Anda.
Seorang tenaga pengajar di Fakultas Pertanian dan Peternakan UIN Suska RIAU dengan bidang keahlian Pemuliaan tanaman dan fisiologi tumbuhan. Semoga web ini bermanfaat.
