Replikasi DNA adalah suatu proses penggandaan DNA sebagai materi genetik makhluk hidup. Proses ini sangat penting dalam tahapan perkembangbiakan atau pembelahan sel (yaitu pada fase S siklus sel). Materi DNA yang telah digandakan kemudian akan dibagi ke masing-masing anakan sel yang baru.
Kita ketahui bahwa struktur DNA berupa double helix yang tediri dari dua untai rantai polimer DNA yang saling berpasangan secara komplementer. Dalam berpasangan, adenine (A) berpasangan dengan thymine (T) sedangkan guanine (G) berpasangan dengan cytosine (C). Adapun terbentuknya pasangan tersebut dikarenakan adanya ikatan hidrogen antara kedua jenis basa. Mengetahui susunan dan pasangan basa DNA ini penting untuk mempelajari bagaimana DNA diduplikasi atau digandakan.
Proses replikasi DNA membutuhkan penguraian terlebih dahulu bentuk double helix. ada dua protein yang bereperan dalam pesihan rantai double helix, yaitu DNA helikase dan single-strand DNA-binding protein.
DNA helikase pertama kali diisolasi sebagai enzim yang menghidrolisis ATP saat menempel ke DNA. Dengan melakukan hidrolisis ATP, DNA helikase dapat menempel dan bergerak sepanjang DNA dan membelah struktur double helix DNA menjadi dua single strand DNA.
Jadi fungsi dari enzim helikasi ini adalah untuk menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal polinukleotida.
Protein yang kedua adalah single-strand DNA-binding (SSB) protein atau nama lainnya helix-destabilizing protein. Protein ini berfungsi menstabilkan sruktur single strand DNA. DNA yang telah dibelah dari struktur double helix dppapat membentuk gulungan yang mengganggu proses replikasi. Dengan adanya SSB, single-strand DNA dapat tetap lurus sehingga memudahkan proses replikasi.
proses replikasi DNA tidak perlu menunggu struktur double helix ini dibuka seluruhnya. Ketika sebagian dari DNA mulai terbuka, maka proses replikasi ini dapat dimulai. Apabila kita bayangkan, maka bentuk ini seperti “garpu”, yang mana kedua untaian memiliki orientasi yang berbeda satu sama lain (antiparalel), satu untaian DNA template berorientasi 3’ ke 5’, dan untaian yang lain berorientasi 5’ ke 3’.
Di garpu replikasi inilah tempat terjadinya kegiatan utama proses replikasi. Pada saat proses replikasi terjadi, di titik tersebut tersusun kompleks multiprotein dan multienzim yang terlibat dalam proses tersebut.
Replikasi dimulai oleh enzim primase yang membentuk primer, Primer yang dibentuk berupa segmen RNA pendek yang dikenali oleh DNA polimerase untuk memulai replikasi. Kenapa harus dibutuhkan RNA primer? Ternyata hal ini berkaitan untuk mengurangi jumlah eror atau kesalahan saat replikasi DNA. Dengan menggunakan RNA primer, tubuh secara otomatis menandakan tempat replikasi yang rentan eror sehingga diperlukan perlakuan khusus agar proses replikasi dapat berlangsung seakurat mungkin.
DNA polimerase berfungsi untuk merangkai rantai-rantai mononukleotida membentuk DNA baru. Enzim ini ditemukan tahun 1957. Proses polimerisasi DNA oleh DNA polimerase dimulai dari datangnya deoksinukleosida trifosfat bebas yang sesuai dengan pasangan basa dari ujung 3′ DNA template.
Di garpu replikasi, helai DNA dengan orientasi 3′ ke 5′ akan diproses secara kontinu. Saat fragmen dibuka sedikit demi sedikit, enzim polimerase akan memproses dari satu basa ke basa selanjutnya dengan arah 5’ ke 3’. Helai DNA dengan orientasi ini disebut leading strand.
Adapun helai DNA dengan orientasi yang berlawanan disebut lagging strand. Yang mana helai DNA ini, berorientasi 5’ ke 3’, sehingga proses replikasi tidak bisa dilakukan secara kontinu, Karena enzim polimerase juga bergerak dari arah 5’ ke 3’.
Oleh karena itu enzim polimerasi membentuk potongan-potongan DNA pendek yang disebut fragmen okazaki.
Saat DNA polimerase selesai membuat satu fragmen Okazaki, maka enzim harus kembali ke garpu replikasi untuk membuat fragmen Okazaki yang baru. Setiap dimulainya pembentukan fragmen Okazaki baru perlu ada RNA primer yang dicetak oleh primase untuk memulai replikasi.
Fragmen Okazaki akan selesai dibentuk apabila ujung 5′ bertemu dengan ujing 3′ dari RNA primer fragmen sebelumnya.
Dengan demikian lagging strand akan terdiri dari RNA primer dan fragmen Okazaki. Dibutuhkan proses lanjutan berupa penghilangan RNA primer dan menyambungkan fragmen Okazaki menjadi satu strand yang utuh.
Penghilangan RNA primer dilakukan oleh exonuclease, yang kemudian dilanjutkan dengan pembentukan DNA baru oleh DNA Polimerasi sebagai pengganti primer. Dan akhirnya fragmen-fragmen yang terbentuk selanjutnya disambungkan oleh enzim ligase menjadi strand DNA yang utuh.
UNTUK LEBIH JELASNYA SILAHKAN PERHATIKAN VIDEO BERIKUT :
