DNA polimerase
DNA polimerase adalah sebuah enzim yang mengkatalisasi reaksi polimerisasi deoksiribonukleotida menjadi rantai DNA, dengan kata lain enzim ini mengkatalisasi reaksi pembentukan DNA. DNA polimerase pertama kali ditemukan pada tahun 1957 [1] . DNA polimerase membaca rantai DNA utuh sebagai cetakan (templat) dan menggunakannya untuk membentuk rantai baru. Molekul polimer yang baru terbentuk merupakan komplemen atau pasangan dari rantai yang digunakan sebagai cetakan, dan identik dengan pasangan dari rantai cetakan sebelum terjadi reaksi.
Peran
DNA Polimerase berperan dalam elongasi dan proofreading.[2] [3]
- Elongasi. Elongasi atau pemanjangan rantai menentukan kecepatan berlangsungnya reaksi polimerisasi (nukleotida per detik), yang dinyatakan sebagai prosesivitas yaitu jumlah nukleotida yang ditambahkan sebelum enzim DNA polimerase ini melepaskan dirinya dari rantai cetakan.
- Proofreading merupakan aktivitas mengenali kekeliruan pengkopian dan memperbaikinya. Penelitian di awal tahun 2010 pada sel jaringan ikat manusia menyatakan ada tiga jenis DNA polimerase yang terlibat dalam terjadinya pemotongan nukleotida, dalam rangka koreksi terhadap DNA, yaitu DNA polimerase δ, ε, dan κ [4]
Mekanisme kerja
DNA polimerase dapat menambahkan nukleotida-nukleotida bebas hanya pada ujung 3' dari rantai yang baru terbentuk. Hal ini menyebabkan terjadinya elongasi atau pemanjangan pada rantai baru dengan arah dari ujung 5' ke ujung 3'. DNA polimerase tidak bisa memulai rantai baru. DNA polimerase hanya bisa menambahkan nukleotida ke ujung 3' yang sudah ada, oleh karena itu membutuhkan primer sehingga nukleotida dapat ditambahkan. Nukleotida yang ditambahkan yaitu salah satu dari empat deoksiribonukleosidatrifosfat (dNTP) yang terdiri atas deoksiadenintrifosfat(dATP), deoksisitosintrifosfat (dCTP), deoksiguanintrifosfat (dGTP), dan deoksitimidintrifosfat (dTTP), yang kemudian setelah reaksi pembentukan DNA oleh DNA polimerase, berubah menjadi nukleotida monofosfat.[5]
DNA polimerase menggunakan satu situs aktif tunggal dalam reaksi katalisasi penambahan satu dari empat deoksiribonukleosidatrifosfat (dNTP) pada rantai tunggal DNA yang digunakan sebagai cetakan untuk membentuk DNA utuh, dalam hal ini menjadi DNA rantai ganda. DNA polimerase mengenali kemampuan nukleotida yang datang untuk membentuk pasangan basa A dan T atau G dan C dengan DNA rantai tunggal yang menjadi cetakannya, kemudian jika nukleotida tersebut merupakan pasangan basa yang sesuai maka terjadilah reaksi katalisasi pembentukan DNA baru.
Struktur
Struktur DNA Polimerase diketahui melalui kristalografi sinar-x menyerupai tangan kanan. DNA polimerase dianalogikan terbagi atas tiga bagian yaitu ibu jari, jari-jari tangan lainnya, serta telapak tangan.[6] [7]
- Daerah telapak tangan dari DNA polimerase tersusun atas helai beta serta situs katalis utama pada DNA polimerase. Daerah ini mengikat dua ion logam secara terpisah dari bagian enzim lainnya, biasanya ion logam yang diikat adalah ion Magnesium atau Seng. [8] Daerah ini berperan dalam katalisis reaksi transfer gugus fosfor.
- Daerah jari-jari tangan lainnya dari DNA polimerase berperan penting saat suatu pasangan basa yang sesuai terbentuk antara nukleotida dengan cetakannya. Daerah ini bergerak mengurung nukleotida tersebut, kemudian memicu terjadinya reaksi katalisis dengan mendekatkan nukleotida tersebut dengan ion-ion logam katalis yang ada di daerah telapak tangan.[9]
- Daerah ibu jari dari DNA polimerase tidak secara langsung terlibat dalam dalam reaksi katalisis, melainkan hanya berinteraksi dengan DNA yang baru saja terbentuk. Hal ini berfungsi untuk mempertahankan posisi primer dengan situs aktif dari enzim DNA polimerase ini tetap dekat serta membantu DNA polimerase tetap bergabung dengan substratnya.[10] Daerah ini juga berperan dalam prosesivitas DNA polimerase.
DNA polimerase pada prokariota
Ada 5 jenis DNA polimerase yang diketahui pada bakteri :
- DNA polimerase I
- DNA polimerase II
- DNA polimerase III
- DNA polimerase IV
- DNA polimerase V
DNA polimerase pada eukariota
Setidaknya ada 15 jenis DNA polimerase yang diketahui pada eukariota.
Referensi
- ^ (Inggris)Alberts, Bruce (2008). Molecular Biology of the cell. Garland Science. ISBN 978-0-8153-4106-2.
- ^ (Indonesia)Murray RK (2003). Biokimia Harper. EGC.
- ^ (Inggris)Alberts, Bruce (2004). Essential Cell Biology. New York: Garland Science. ISBN 0-8153-3481-8.
- ^ (Inggris)Tomoo Ogi; Siripan Limsirichaikul; Rene M. Overmeer; Marcel Volker; Katsuya Takenaka; Ross Cloney; Yuka Nakazawa; Atsuko Niimi; Yoshio Miki; Nicolaas G. Jaspers; Leon H.F. Mulenders; Shunici Yamashita; Maria I. Fousteri; Alan R. Lehmann (2010). "Three DNA Polymerases, Recruited by Different Mechanisms, Carry Out NER Repair Synthesis in Human Cells" (PDF). Molecular Cell. 37: 714-727. doi:10.1016/j.molcel.2010.02.009.
- ^ (Inggris)Pritchard, Dorian J (2008). Medical Genetics at a Glance. Blackwell Publishing. hlm. 19. ISBN 978-1-4051-4846-7.
- ^ (Inggris)Thomas A. Steitz (1999). "DNA Polymerases: Structural Diversity and Common Mechanisms". The Jornal of Biological Chemistry. 274: 17395-17398.
- ^ (Inggris)Premal H. Patel; Lawrence A. Loeb (2000). "DNA polymerase active site is highly mutable Evolutionary consequences". PNAS. 97: 5095-5100.
- ^ (Inggris)Watson, James D (2008). Molecular Biology of the Gene. San Francisco: Pearson Education, Inc. hlm. 204. ISBN 0-321-50781-9 / 978-0-321-50781-5.
- ^ (Inggris)Watson, James D (2008). Molecular Biology of the Gene. San Francisco: Pearson Education, Inc. hlm. 205. ISBN 0-321-50781-9 / 978-0-321-50781-5.
- ^ (Inggris)Watson, James D (2008). Molecular Biology of the Gene. San Francisco: Pearson Education, Inc. hlm. 206–207. ISBN 0-321-50781-9 / 978-0-321-50781-5.