Let’s Talk Mutation #1: Suatu Pengantar – Apa Sih Sebetulnya Mutasi Itu?

Ketika kita membaca atau mendengar istilah “mutasi” pada tanaman maka dalam fikiran kita langsung berasosiasi dengan proses yang menyebabkan terjadinya perubahan fenotipik pada tanaman, sehingga menampilkan fenotipe ‘abnormal.’ Fenotipe ‘abnormal’ (dalam hal ini, fenotipe yang berbeda dengan yang biasa kita lihat) pada tanaman tersebut juga dikenal sebagai fenotipe ‘mutan’ dan tanamannya juga disebut sebagai tanaman mutan. Sedangkan fenotipe normal, yang sudah secara umum kita lihat pada tanaman, dikenal sebagai fenotipe ‘wild type.’

Pertanyaannya adalah apa sih sebenarnya mutasi itu sehingga memunculkan fenotipe mutan pada tanaman? Terdapat serangkaian proses yang terjadi sehingga berujung pada dan menyebabkan munculnya fenotipe abnormal pada tanaman mutan.

Pada tanaman, fenotipe yang kita lihat sebetulnya merupakan wujud akhir (resultan) dari serangkaian aktivitas berbagai jenis protein (yang bersifat ensimatis dan atau struktural). Jika satu atau lebih protein yang berfungsi dalam proses terbentuknya suatu fenotipe menjadi tidak fungsional maka akan terjadi abnormalitas fenotipe tanaman (fenotipe mutan).

Satu protein fungsional bisa terdiri atas  (tersusun dari) satu atau beberapa polipeptida sub-unit yang sama atau dari  sejumlah polipeptida sub-unit yang berbeda. Suatu protein bisa menjadi tidak fungsional karena :

  1. perubahan yang terjadi pada struktur tersier dan atau quarter dari proteinnya (tertiary dan atau quarternary structure) . Dalam hal ini, polipeptida sub-unit penyusun proteinnya tersedia lengkap. Tetapi karena satu atau beberapa polipeptida sub-unitnya merupakan polipeptida abnormal, menyebabkan terjadinya perubahan bentuk atau struktur dari proteinnya sehingga menjadi tidak fungsional. Pembentukan polipeptida sub-unit yang abnormal dapat terjadi karena perubahan runutan residu asam amino.
  2. hilangnya (tidak tersedianya) satu atau beberapa polipeptida sub-unit. Dalam hal ini, ada polipeptida sub-unit penyusun protein yang tidak tersedia di dalam sel tanaman. Karena satu atau beberapa polipeptida sub-unit penyusun protein tidak tersedia, maka dapat menyebabkan suatu protein menjadi tidak fungsional. Tidak tersedianya polipeptida sub-unit suatu protein dapat terjadi akibat terjadinya kesalahan pada salah satu proses dalam ekspresi penyandi polipeptidanya.

Terbentuknya suatu polipeptida sub-unit yang menjadi komponen suatu protein fungsional tertentu,  merupakan resultan dari serangkaian proses ekspresi gen. Di ujung akhir dari proses ekspresi gen adalah translasi (penerjemahan) informasi genetik yang ada di dalam molekul mRNA sehingga dihasilkan polipeptida. Proses translasi bisa menghasilkan polipeptida sub-unit abnormal atau tidak menghasilkan polipeptida sama sekali (sehingga polipeptida sub-unit menjadi tidak tersedia di dalam sel tanaman) karena :

  1. Terjadi perubahan runutan nukleotida pada bagian penyandi asam amino dari molekul mRNA-nya. Terjadinya substitusi nukleotida pada molekul mRNA dapat merubah residu asam amino yang ditranslasi. Jika residu asam amino yang berubah merupakan residu yang penting, maka perubahan residu asam amino tersebut dapat menyebabkan terbentuknya polipeptida sub-unit yang abnormal. Perubahan rangkaian asam amino suatu polipeptida dapat menyebabkan terjadinya perubahan bentuk tiga dimensi dari protein fungsional yang disusun.
  2. Tidak terbentuknya (hilangnya) suatu polipeptida sub-unit dari dalam sel tanaman juga dapat terjadi karena perubahan runutan nukleotida pada molekul mRNA. Sebagai contoh: terjadinya substitusi nukleotida pada molekul mRNA yang menghasilkan internal stop codon (UAA, UGA, UAG) atau terjadinya insersi atau delesi yang menyebabkan molekul mRNA menjadi tidak dapat ditranslasi. Kedua kejadian tersebut dapat berakhir dengan hilangnya polipeptida sub-unit dari dalam sel tanaman.

Perubahan runutan nukleotida pada suatu molekul mRNA, jika dirunut lebih lanjut merupakan cerminan dari perubahan yang terjadi pada runutan nukleotida DNA atau gen penyandinya. Perubahan runutan nukleotida pada gen penyandi tersebut terjadi akibat adanya : (1) substitusi nukleotida, (2) insersi atau delesi satu atau beberapa nukleotida, (3) insersi atau delesi sepotong DNA ke dalam atau dari gen yang bersangkutan atau (4) karena sebab lainnya.

Jika fenomena no 1. tersebut terjadi pada bagian gen yang berisi kode genetik untuk penyusunan polipeptida tertentu maka akibatnya akan dihasilkan mRNA yang abnormal dan mRNA-nya akan diterjemahkan menjadi polipeptida abnormal. Alternatifya, fenomena no. 1. yang menghasilkan internal stop codon atau no. 2-3 terjadi pada bagian gen yang berisi kode genetik untuk penyusunan polipeptida maka akibatnya akan dihasilkan mRNA abnormal dan mRNA-nya tidak akan dapat ditranslasikan menjadi polipeptida. Jika hal ini terjadi maka polipeptida sub-unitnya menjadi tidak tersedia di dalam sel tanaman.

Fenomena no. 1-4 tersebut juga bisa terjadi di bagian lain dari struktur gen fungsional. Sebagai contoh: perubahan pada bagian promoternya dapat menyebabkan gen yang bersangkutan tidak dapat ditranskripsi. Karena proses transkripsi tidak terjadi, maka mRNA juga tidak dihasilkan dan polipeptida sub-unit menjadi tidak tersedia. Contoh lain, perubahan pada bagian terminatornya dapat menyebabkan transkripsi gen yang bersangkutan menjadi tidak normal dan menghasilkan transkrip yang tidak stabil (mudah terdegradasi). Karena transkripnya tidak stabil, maka transkrip tersebut akan terdegradasi dan mRNA-nya tidak terbentuk dan polipeptida sub-unit menjadi tidak tersedia.

Dengan demikian, jika dirunut lebih dalam ternyata fenotipe mutan yang kita lihat sebagai bentuk fenotipe abnormal tersebut merupakan manifestasi ektopik dari perubahan rangkaian nukleotida pada DNA tanamannya. Perubahan rangkaian nukleotida pada DNA dapat menyebabkan (1) DNA-nya tidak ditranskripsi, (2) DNA-nya ditranskripsi tetapi transkripnya menjadi tidak stabil sehingga mRNA tidak terbentuk, (3) DNA-nya ditranskripsi sehingga menghasilkan mRNA, tetapi mRNA-nya abnormal sehingga tidak dapat ditranslasi atau (4) mRNA normal tetapi hasil translasinya berupa polipeptida yang abnormal. Dalam hal ini, fenomena no. 1-3. berakhir dengan tidak tersedianya polipeptida sub-unit di dalam sel, sedangkan no.4. berakhir dengan tersedianya polipeptida sub-unit yang abnormal.

Selanjutnya, tidak adanya suatu polipeptida sub-unit atau adanya polipeptida sub-unit yang abnormal menyebabkan tidak berfungsinya suatu protein tertentu. Pada ujung akhirnya, tidak berfungsinya suatu protein dapat menyebabkan munculnya fenotipe abnormal (fenotipe mutan). Dengan demikian, yang kita kenal sebagai mutasi, sebetulnya pangkalnya adalah terjadinya perubahan pada runutan nukleotida dari suatu gen penghasil polipeptida yang berakhir dengan tidak berfungsinya suatu protein tertentu. Secara ektopik, hal tersebut terwujud dalam bentuk fenotipe abnormal (mutan).

Mengakhiri posting pertama tentang topik mutasi, saya berharap semoga informasi ini ada manfaat dan nilai tambahnya bagi rekan sejawat yang membaca. Masukan dan umpan balik rekan sejawat sekalian sangat saya hargai. Semoga informasi ini dapat menjadi secuil ‘Gading dan Belang’ yang dapat saya tinggalkan kepada rekan sejawat yang sempat membacanya.

About PMB Lab: Prof. Sudarsono

This blog is dedicated as a communication media among alumni associated with PMB Lab, Dept. of Agronomy and Horticulture, Fac. of Agriculture, IPB, Bogor – Indonesia. It contains various information related to alumni activities, PMB Lab’s on going activities and other related matters.
This entry was posted in Kuliah (Courses), Q & A and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s