Mutasi Frameshift - Pengertian, Penyebab, Mekanisme, Aplikasi dan Contoh

Mutasi Pergeseran Kerangka/perubahan rangka baca (frameshift mutation) :

Pengertian Mutasi frameshift

Mutasi frameshift adalah jenis mutasi genetik yang dihasilkan dari perubahan sejumlah nukleotida dalam urutan DNA yang tidak berlipat tiga.

• Mutasi frameshift terjadi sebagai akibat dari perubahan kerangka pembacaan urutan. Karena kodon untuk ekspresi gen terjadi dalam bentuk triplet, perbedaan nukleotida menghasilkan perubahan kerangka.
• Sebagai hasil dari perubahan kerangka bacaan, produk terjemahan yang sama sekali berbeda akan terbentuk.
• Efek dari perubahan kerangka pembacaan tergantung pada posisi nukleotida yang berubah. Jika perubahan terjadi lebih awal dalam urutan, lebih banyak protein yang diubah diproduksi.
• Selama mutasi frameshift, nukleotida dimasukkan atau dihapus, bukan diganti. Mutasi frameshift menghasilkan perubahan setelah kodon dibaca setelah mutasi untuk menghasilkan asam amino yang berbeda.
• Ada kasus di mana kodon stop dapat diproduksi selama mutasi frameshift yang menghasilkan produk protein non-fungsional yang pendek atau panjang secara tidak normal.
• Meskipun mutasi frameshift lebih kompleks daripada polimorfisme nukleotida tunggal, namun ini dapat terjadi akibat penambahan atau penghilangan nukleotida tunggal.
• Mutasi frameshift hanya terjadi di daerah pengkodean sekuens DNA karena perubahan di daerah non-pengkodean genom tidak menghasilkan perubahan pada protein.

Penyebab Mutasi Frameshift

• Mutasi frameshift disebabkan oleh penambahan atau penghapusan nukleotida dari sekuens DNA, sehingga terjadi pergeseran kerangka.
• Substitusi tidak dapat mengakibatkan mutasi frameshift karena memerlukan produksi produk asam amino yang sama sekali berbeda.
• Dalam beberapa kasus, mutasi mungkin terjadi secara spontan, akibat beberapa kesalahan selama pemrosesan DNA.
• Perubahan urutan DNA dapat terjadi baik pada titik tertentu atau di wilayah urutan. Perubahan tersebut menyebabkan pergeseran kerangka baca untuk menghasilkan produk yang berbeda.
• Selain itu, mutasi frameshift juga dapat terjadi melalui mutasi yang diinduksi dengan adanya agen fisik seperti sinar-X dan radiasi UV.
• Mutasi frameshift juga dapat disebabkan oleh produksi molekul seperti spesies oksigen reaktif yang memengaruhi komposisi DNA.
• Mutasi frameshift dapat terjadi pada DNA untai tunggal dan untai ganda sebagai akibat dari penyebab yang berbeda.

Mekanisme Mutasi Frameshift

Mekanisme mutasi frameshift bergantung pada penyebab mutasinya. Tetapi berikut ini adalah beberapa kemungkinan mekanisme mutasi frameshift;

1. Penghapusan

• Penghapusan segmen DNA terjadi dalam gerakan anafase atau selama reorganisasi inti atau pencernaan oleh nuklease.
• Penghapusan dapat berupa terminal atau intercalary, di mana penghapusan terminal dihasilkan dari pengangkatan bagian terminal kromosom.
• Penghapusan kromosom terjadi sebagai akibat hilangnya bagian perantara atau sebagian kromosom.
• Penghapusan adalah mekanisme mutasi frameshift yang lebih umum yang menghasilkan perubahan dalam bingkai pembacaan.

2. Penyisipan

• Penyisipan adalah penambahan nukleotida ke dalam urutan DNA dengan cara yang mengubah kerangka pembacaan urutan.
• Itu terjadi di dalam daerah mikrosatelit DNA dengan adanya DNA polimerase . Jumlah nukleotida dan posisi penyisipan bisa berbeda dan juga menentukan tingkat keparahan mutasi.
• Biasanya, penyisipan dan mutasi frameshift berikutnya menyebabkan translasi aktif dari suatu gen sambil menghasilkan kodon stop prematur.

Aplikasi Mutasi Frameshift

Berikut adalah beberapa aplikasi mutasi frameshift;

• Mutasi frameshift telah dikaitkan dengan beberapa penyakit, sehingga dapat digunakan sebagai metode diagnosis penyakit tersebut.
• Mutasi frameshift juga dapat diinduksi sebagai bentuk terapi molekuler untuk menyembuhkan dan mencegah berbagai penyakit keturunan dan genetik.
• Mutasi frameshift juga dapat digunakan sebagai alat untuk menargetkan sel kanker dan proteinnya untuk mencegah penyakit tersebut.
• Mutasi frameshift, bila diinduksi dalam kondisi terkendali, dapat digunakan sebagai alat pemuliaan mutasi untuk menghasilkan tanaman baru dan lebih baik.
• Ini juga dapat digunakan dalam studi yang berkaitan dengan struktur, fungsi, dan stabilitas protein yang berbeda.
• Beberapa mutasi frameshift dapat bermanfaat karena dapat meningkatkan kebugaran organisme dalam ekosistem. 

Contoh Mutasi Frameshift

• Contoh mutasi frameshift dapat diamati pada kasus penyakit Crohn. Penyakit ini terkait dengan gen NOD2.
• Mutasi terjadi karena penyisipan nukleotida sitosin pada posisi 3020 pada gen.
• Ini mengubah kodon menjadi kodon stop yang kemudian menghasilkan pembentukan protein yang diperpendek. 
• Perubahan struktur protein tersebut kemudian mempengaruhi fungsinya yaitu merespon liposakarida bakteri.
• Mutasi tidak mempengaruhi urutan gen pada kelipatan tiga, yang bertanggung jawab atas mutasi frameshift dan penyakit akhirnya.