TUGAS INDIVIDU BIOTEKNOLOGI TANAMAN
FRAGMEN OKAZAKI
DISUSUN OLEH : I KOMANG TRI WIDYA PUTRA (G111 09 327)
PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI JURUSAN AGRONOMI FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2011
A. PENDAHULUAN
Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda DNA. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase S siklus sel, sebelum mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA
polimerase yang
membantu
pembentukan
ikatan
antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai po limerase (PCR). Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork ) ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim helikase yang memutus ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh enzim primase dan disebut primer . Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand ) ialah untaian DNA yang disintesis dengan arah 5'3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah
primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah de ngan arah pergerakan garpu replikasi. Lagging
strand ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan
dengan leading strand pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmensegmen yang disebut fragmen Okazaki . Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesis lagging strand menjadi lengkap. B. Fragmen Okazaki
Sintesis DNA berlangsung dengan arah 5¶_ 3¶ dan semiterputus. Strand DNA yang baru selalu disintesa dengan arah 5¶_ 3¶ (ujung 5¶ dan 3¶ strand DNA digambarkan seperti Gb 12-7). Karena kedua strand DNA anti parallel, strand tersebut bertindak sebagai template yang dibaca dari ujung 3¶ kemudian 5¶. Jika sintesis strand DNA selalu berlangsung dari arah 5¶_ 3¶, bagaimana mungkin kedua strand dapat disintesis secara seretntak? Jika dua-duanya disintesis secara berkelanjutanseperti cabang replikasi berpindah, salah satu harus disintesis dengan arah 3¶_ 5¶. Permasalahn ini dipecahkan oleh Reiji Okazaki dan rekan-
rekannya pada tahun 1960an. Okazaki menemukan bahwa salah satu dari strand DNA baru disintesis dalam lembaran pendek, yang disebut fragmen Okazaki. Hasil ini kemudian membawa pasa sebuah kesimpulan bahawa salah satu strand disinstesis secara berkelanjutan sedangkan lainnya terputus. Strand yang berkelanjutan atau leading strand adalah strand yang mana sintesis 5¶_ 3¶ berlangsung dengan arah yang sama seperti perpindahan cabang replikasi. Strand teputus atau lagging strand merupakan strand dimana sintesis 5¶ _ 3¶ berlangsung dengan arah yang berlawanan dengan perpindahan cabang. Panjang fragmen Okazaki berkisar dari ratusan samapi ribuan nukleotida, tergantung jenis selnya. Sintesis strand lagging, yang seharusnya diselesaikan pada fragmen pendek (fragmen Okazaki) yang disintesis dengan arah berlawanan perpindahan cabang, merupakan permasalahn rumit. Permasalahn ini diselesaikan dengan mesin protein yang menggabungkan beberapa protein khusus termasuk juga polymerase III. Masing-masing fragmen harus memiliki RNA primernya sendiri-sendiri, yang disintesis primer, dan memposisikan primers harus dikontrol dan dikoordinasikan dengan perpindahan cabang. Alat regulasi sintesis strand lagging merupakan mesin protein berpindah (traveling protein machine) yang disebut primosome, yang terdiri ayas tujuh protein berbeda termasuk protein DnaB, DnaC, dan primase seperti disebutkan diatas. Primosome bergerak sepanjang template strand lagging arah 5¶_3¶, menjaga pergerakan terhadap cabang replikasi. Karena pergerakannya, primosom pada interval mendorong primase untuk mensintesi residu pendek (10 sampai 60)
RNA primer pada DNA kemudian ditambahkan dengan bantuan DNA polymerase III.
Perlu diperhatikan bahwa arah reaksi sintesis primase dan polymerase III
berlawanan dengan dengan arah pergerakan primosome. Ketika frgamen Okazaki yang baru selesai tebentuk, RNA primer dihilangkan dengan DNA polymerase I (menggunakan aktivitas eksonulease 5¶_3¶) dan digantikan dengan DNA dengan bantuan enzim yang sama. Torehan yang tertinggal ditutup dengan bantuan DNA ligase. Protein yang berperang pada cabang replikasi. DNA ligase mengkatalisasi formasi ikatan pospodiester antara hidroksil 3¶ pada ujung salah satu strand DNA dan fospat 5¶ pada ujung strand yang lain.
