Mutasi titik adalah jenis mutasi dalam DNA atau RNA, bahan genetik sel, di mana satu basa nukleotida tunggal ditambahkan, dihapus atau diubah. DNA dan RNA terdiri dari banyak nukleotida. Ada lima molekul berbeda yang dapat membentuk basa nitrogen pada nukleotida: sitosin, guanin, adenin, timin (dalam DNA) dan urasil (dalam RNA), disingkat C, G, A, T, dan U.
Urutan spesifik nukleotida yang dikodekan semua informasi untuk melaksanakan semua proses sel. Secara umum, mutasi adalah ketika gen diubah melalui perubahan dalam struktur DNA; ini mungkin merujuk ke seluruh bagian kromosom. Mutasi titik secara khusus ketika hanya satu basa nukleotida yang berubah dalam beberapa cara, meskipun mutasi titik ganda dapat terjadi pada satu untai DNA atau RNA.
Dari DNA ke Protein
DNA dan RNA memiliki struktur heliks ganda. Gugus fosfat dan gula 5-karbon membentuk tulang punggung, sedangkan bagian tengah heliks ganda dibentuk oleh pasangan basa nitrogen. Setiap jenis pasangan basa nitrogen dengan basa spesifik lainnya. Sitosin berpasangan dengan guanin, sementara pasangan adenin dengan timin dalam DNA dan uracil di RNA, dan sebaliknya. Agar DNA dapat membuat protein, itu harus ditranskripsikan oleh messenger RNA (mRNA atau RNA duta). MRNA “membaca” DNA tiga basa pada suatu waktu, mencocokkan basa komplementernya. Kelompok-kelompok dari tiga basa ini disebut kodon, dan masing-masing kodon mengkode untuk asam amino yang berbeda. Rantai asam amino membentuk protein. Oleh karena itu, sangat penting bahwa DNA memiliki urutan pasangan basa yang benar untuk membuat protein dengan benar. Mutasi titik tunggal tidak akan berpengaruh, atau bisa mengubah protein yang dihasilkan dan membuatnya tidak berguna.
Mutasi titik kadang-kadang disebabkan oleh mutasi yang terjadi secara spontan selama replikasi DNA. Tingkat mutasi juga dapat meningkat ketika sel terpapar pada mutagen, yang merupakan faktor lingkungan yang dapat mengubah DNA suatu organisme. Beberapa mutagen adalah sinar-X, sinar UV, panas ekstrim, atau bahan kimia tertentu seperti benzena.
Jenis Mutasi Titik
Substitusi
Mutasi substitusi terjadi ketika satu pasangan basa diganti dengan yang lain. Sebagai contoh, ini akan terjadi ketika satu nukleotida yang mengandung sitosin secara tidak sengaja diganti dengan salah satu yang mengandung guanin. Ada tiga jenis mutasi substitusi:
- nonsense
- missense
- Diam
Mutasi nonsense terjadi ketika satu nukleotida diganti dan ini mengarah pada pembentukan kodon stop bukannya kodon yang mengkode asam amino. Kodon stop adalah suatu rangkaian basa tertentu (TAG, TAA, atau TGA dalam DNA, dan UAG, UAA, atau UGA dalam RNA) yang menghentikan produksi rantai asam amino. Itu selalu ditemukan pada akhir urutan mRNA ketika sebuah protein sedang diproduksi, tetapi jika substitusi menyebabkannya muncul di tempat lain, itu akan secara prematur mengakhiri urutan asam amino dan mencegah protein yang benar dihasilkan.
Seperti mutasi nonsense, mutasi missense terjadi ketika satu nukleotida diganti dan kodon yang berbeda terbentuk; tetapi kali ini, kodon yang terbentuk bukanlah kodon stop. Sebaliknya, kodon menghasilkan asam amino yang berbeda dalam rangkaian asam amino. Sebagai contoh, jika substitusi missense mengubah kodon dari AAG menjadi AGG, maka asam amino arginin akan diproduksi alih-alih lisin. Suatu mutasi missense dianggap konservatif jika asam amino yang terbentuk melalui mutasi memiliki sifat yang mirip dengan yang seharusnya terbentuk. Ini disebut non-konservatif jika asam amino memiliki sifat yang berbeda yang menyusun dan fungsi protein.
Dalam mutasi diam, nukleotida diganti tetapi asam amino yang sama diproduksi pula. Ini dapat terjadi karena beberapa kodon dapat mengkode asam amino yang sama. Misalnya, AAG dan AAA kedua kode untuk lisin, jadi jika G diubah menjadi A, asam amino yang sama akan terbentuk dan protein tidak akan terpengaruh.
Inersi dan delesi
Mutasi inersi (penyisipan) terjadi ketika pasangan basa tambahan ditambahkan ke urutan basa. Mutasi delesi adalah sebaliknya; itu terjadi ketika pasangan basa dihapus dari suatu urutan. Kedua jenis mutasi titik ini dikelompokkan bersama karena keduanya dapat secara drastis mempengaruhi urutan asam amino yang dihasilkan. Dengan satu atau dua basa yang ditambahkan atau dihapus, semua kodon tiga basa berubah. Ini disebut mutasi frameshift. Sebagai contoh, jika urutan kodon dalam DNA biasanya CCT ATG TTT dan tambahan A ditambahkan antara dua basa sitosin, urutannya malah akan membaca CAC TAT GTT T. Ini benar-benar mengubah asam amino yang akan dihasilkan, yang pada mengubah struktur dan fungsi dari protein yang dihasilkan dan membuatnya tidak berguna. Demikian pula, jika satu basa dihapus, urutannya juga akan bergeser.
Contoh Penyakit Disebabkan oleh Titik Mutasi
Fibrosis sistik
Cystic Fibrosis (CF) adalah gangguan turunan resesif yang paling umum di antara orang-orang keturunan Eropa. Di Amerika Serikat, 1 dari 3500 bayi baru lahir dilahirkan dengan Fibrosis sistik, dan 1 dari 30 orang Amerika Kaukasia adalah pembawa. Ada banyak mutasi yang berbeda yang dapat menyebabkan CF, tetapi yang paling umum adalah penghapusan tiga nukleotida pada gen cystic fibrosis transmembran conductance regulator (CFTR) yang menghasilkan hilangnya asam amino fenilalanin dan menyebabkan protein yang salah dilipat. (Perhatikan bahwa penghapusan ini bukan mutasi frameshift karena tiga basa di samping satu sama lain dihapus, dan semua asam amino lainnya dalam rantai tetap sama.) CF dikaitkan dengan lendir kental dan lengket di paru-paru dan kesulitan bernapas, keringat asin, infertilitas pada individu tertentu, dan harapan hidup yang diperpendek (sekitar 42-50 tahun di negara maju).
Anemia sel sabit
Anemia sel sabit adalah gangguan resesif yang disebabkan oleh substitusi tunggal dalam gen yang menciptakan hemoglobin, yang membawa oksigen dalam darah. Biasanya, asam glutamat diproduksi dalam rantai, tetapi substitusi menyebabkan valin diproduksi di tempat itu. Ketika orang memiliki dua salinan mutasi ini, ia menghasilkan sel-sel darah berbentuk sabit tipis yang kadang-kadang tidak dapat membawa oksigen dengan baik. Sekitar 80% orang dengan penyakit sel sabit berada di Afrika sub-Sahara, di mana menjadi pembawa anemia sel sabit (hanya memiliki satu salinan gen, bukan dua) sebenarnya membantu melindungi terhadap malaria. Ia juga ditemukan di bagian lain dunia seperti India dan Timur Tengah, dan mempengaruhi sekitar 1 dari 500 orang Afrika-Amerika. Gejala termasuk anemia, obstruksi pembuluh darah, dan nyeri dada, dan diobati dengan asam folat, transfusi darah, transplantasi sumsum tulang, dan obat resep tertentu.
Tay-Sachs
Penyakit Tay-Sachs adalah gangguan resesif lain yang disebabkan oleh mutasi titik. Mutasi yang berbeda dapat menyebabkan gangguan ini, tetapi mereka semua ditemukan pada gen HEXA pada kromosom 15. Tay-Sachs menyebabkan sel-sel saraf memburuk dari waktu ke waktu, yang pada gilirannya menghasilkan penurunan fungsi fisik dan mental. Kedua bentuk penyakit pada anak dan orang dewasa muncul, dan anak-anak dengan penyakit biasanya meninggal sebelum usia empat tahun. Sekitar 1 dari 320.000 bayi yang baru lahir di Amerika Serikat mengembangkan Tay-Sachs. Ini terjadi pada frekuensi yang lebih tinggi di Yahudi Ashkenazi, Cajun, dan Kanada Perancis (sekitar 1 dalam 3500 di populasi ini), meskipun mutasi yang terkait dengan penyakit berbeda pada setiap populasi. Saat ini belum ada perawatan atau penyembuhan.
