ASTALOG.COM – Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda. Sebelum sel membelah, DNA harus direplikasi dalam fase S dari siklus sel. Proses replikasi melibatkan enzim polymerase. Proses ini melibatkan pembukaan utas ganda DNA, sehingga memungkinkan terjadinya basa yang berpasangan untuk membentuk suatu utas baru. Pembentukan utas komplementer terjadi melalui perpasangan basa antara A dengan T dan G dengan C.
Seperti dilansir dari laman Kazebarabiologi.blogspot.co.id, dalam replikasi DNA, setiap utas DNA lama berperan sebagai cetakan untuk membentuk DNA baru. Model DNA Watson dan Crick menyatakan bahwa saat double heliks bereplikasi, masing-masing dari kedua molekul anak akan mempunyai satu untai lama yang berasal dari satu molekul induk dan satu untai yang baru. Model replikasi ini disebut model semikonservatif.
Model lainnya adalah model konservatif dimana molekul induk tetap dan molekul baru disintesis sejak awal. Model ketiga disebut model dispersif yaitu bahwa keempat untai DNA, setelah replikasi double heliks, mempunyai campuran antara DNA baru dan DNA lama. Dalam replikasi daerah penggandaan bergerak sepanjang DNA induk membentuk replication fork. Pada daerah ini, kedua utas DNA yang baru, disintesis dengan bantuan sekelompok enzim, salah satunya adalah DNA polimerase.
Sintesis DNA tidaklah berjalan secara kontinu pada kedua utas cetakan. Hal ini karena kedua utas DNA tersusun sejajar berlawanan arah atau antiparalel. Maka utas DNA baru akan tumbuh dari 5′ – 3′ sedang yang lainnya dari 3′ – 5′ pada cetakan. Sintesis dari 3′ – 5′ tidak mungkin dilakukan karena tidak ada DNA polymerase untuk arah 3′ – 5′. Replikasi DNA pada cetakan 3′ – 5′ terjadi seutas demi seutas dengan arah 5′ – 3′ yang berarti replikasi berjalan meninggalkan replication fork. Utas-utas pendek tersebut kemudian dihubungkan oleh enzim ligase DNA.
Dalam replikasi DNA terdapat utas DNA yang disintesis secara kontinu yang terjadi pada cetakan 5′ – 3′. Utas DNA yang disintesis secara kontinu ini disebut utas utama atau leading strand. Sedangkan utas DNA baru yang disintesis pendek-pendek seutas-demi seutas disebut utas lambat atau lagging strand. Utas-utas pendek atau fragmen-fragmen pendek yang terbentuk disebut fragmen Okazaki. Sintesis pada leading strand memerlukan molekul primer pada permulaan replikasi.
Setelah replication fork terbentuk, polymerase akan bekerja secara kontinu sampai utas DNA baru selesai direplikasi. Pada sintesis lagging strand, diperlukan enzim lain primase DNA. Setelah utas DNA terbuka untuk melakukan replikasi, dan setelah terbuka pada lagging strand, utas harus dijaga agar tetap terbuka.
Fragmen Okazaki
Karena untai DNA asli terdiri dari dua untai tunggal yang komplemen dan antiparalel, maka hanya satu untai DNA baru yang dapat mulai pada ujung 3′ dari DNA template dan dapat bertambah panjang (tumbuh) secara kontinu ketika titik replikasi (the replication fork) bergerak di sepanjang DNA template. Untai DNA yang lain harus tumbuh pada arah yang berlawanan, dan hasil dari replikasi secara diskontinu ini adalah berupa urutan fragmen-fragmen pendek DNA baru yang disebut fragmen Okazaki. Untuk menjadikan segmen-segmen pendek DNA baru ini dibuat dalam untai yang kontinu, segmen-segmen ini digabungkan oleh kerja enzim DNA ligase yang merekatkan potongan-potongan ini menjadi satu untaian dengan pembentukan ikatan phosphodiester.
Fragmen Okazaki adalah DNA pendek berbentuk fragmen (bagian-bagian) dalam proses replikasi DNA pada bagian untaian DNA lambat (bahasa inggris: lagging strand). Sintesis DNA akan selalu bergerak dengan arah 5’ → 3’. Untai DNA awal (leading strand) dibaca dari ujung 5’ ke 3’ maka sintesisnya dapat dilakukan secara kontinu, sedangkan untaian DNA lambat merupakan anti parallel dari untaian DNA awal yang memiliki arah berkebalikan (ujung 3’ ke 5’) maka sintesis tidak dapat dilakukan secara kontinu melainkan dibuat fragmen-fragmen agar sintesis DNA dapat terjadi serentak. Fragmen DNA pendek yang terbentuk pada akhirnya akan disambung dengan enzim DNA ligase sehingga membentuk unit yang utuh. Panjang fragmen Okazaki berkisar dari ratusan sampai ribuan nukleotida, tergantung jenis selnya.
Menurut Wikipedia, fragmen Okazaki ditemukan pada tahun 1966 dalam penelitian tentang proses replikasi DNA pada Escherichia coli oleh Reiji Okazaki dan Kiwako Sakabe. Fragmen tersebut diteliti lebih lanjut melalui penelitiannya beserta rekan peneliti lainnya dalam studi replikasi DNA pada bakteriofag dengan objek penelitian E. coli.
