APLIKASI PCR DALAM FORENSIK

Ardanti Dwi Nurhidayati, Riva Aulia, Shifa Khoirunnisa

Struktur DNA dan Genom

A. Struktur DNA

DNA sering digambarkan sebagai “cetak biru kehidupan”, yang berisi semua informasi organisme agar dapat berfungsi dan bereproduksi. Molekul DNA yang melakukan peran biologis relatif sederhana. Bagian dasar dari molekul DNA adalah nukleotida trifosfat. Ini terdiri dari sekelompok trifosfat, gula deoksiribosa dan salah satu dari empat basa.

Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick telah membuka wawasan baru tentang penemuan model struktur DNA. Publikasi dari model DNA heliks ganda ini disusun berdasarkan penemuan:

1. Struktur asan nukleat dari Pauling & Corey

2. Pola difraksi DNA yang dianalisis dengan sinar X (single-crystal X-Ray Analysis) dari Wilkins dan Franklin

3. Pola perbandingan jumlah A-T, G-C dari Chargaff atau dikenal sebangai ekuivalen Chargaff:

• Jumlah purin sama dengan pirimidin

• Banyaknya adenin sama dengan timin, demikian pula jumlah glisin sama dengan sitosin

DNA terbentuk dari 4 tipe nukleotida yang berikatan secara kovalen membentuk rantai polinukleotida (randai DNA) dengan rangka (tulang punggung) gula fosfat tempat melekatnya basa-basa. 2 rantai polinukleotida saling berikatan melalui ikatan hidrogen antara basa- basa nitrogen dari rantai yang berbeda. Semua basa berada dalam bentuk heliks ganda dan rangka (tulang punggung) gula fosfat berada dibagian luar. Purin selalu berpasangan dengan pirimidin (A-T, G-C) berpasangan secara komplemen.

B. Susunan DNA dalam Kromosom

Dalam setiap inti sel manusia memiliki dua salinan lengkap dari genom. Genom adalah komplemen genetik haploid dari organisme hidup dan pada manusia memiliki sekitar 3.200.000.000 pasangan basa (bp), yang dibagi menjadi 23 kromosom. Manusia mengandung dua macam kromosom yaitu kromosom autosom (kromosom tubuh) dan kromosom gonosom (kromosom seks) . Setiap kromosom mengandung satu untai terus menerus dari DNA, kromosom terbesar adalah sekitar 250.000.000 bp untuk kromosom gonosom sementara kromosom terkecil adalah sekitar 50.000.000 bp untuk kromosom autosom.

Dalam hal fisik panjang kromosom berkisar dari 73 mm sampai 14 mm. Kromosom yang ditunjukkan pada gambar adalah pada tahap metafase dari siklus sel dan ketika sel tidak mengalami pembagian, kromosom kurang teratur dan lebih menyebar kedalam inti. Untuk mencapai struktur kromosom yang sesuai, molekul DNA dikaitkan dengan protein histon, yang membantu menyusun DNA ke dalam struktur kromosom yang sesuai.

C. Struktur Genom Manusia

Kemajuan besar telah dibuat dalam pemahaman kita tentang genom manusia dalam beberapa tahun terakhir, khususnya melalui karya “Human Genome Project” yang secara resmi dimulai pada tahun 1990 dengan tujuan utama menguraikan seluruh genom. Ini berkolaborasi di 20 pusat yaitu di Cina, Perancis, Jerman, Inggris, Jepang dan Amerika Serikat. Sebuah draft urutan diproduksi pada tahun 2001 yang meliputi 90% dari DNA eukromatin, dan diikuti oleh versi yang menggambarkan urutan 99% dari DNA eukromatin dengan akurasi 99,99%. Genom dapat dibagi ke dalam kategori yang berbeda dari DNA berdasarkan struktur dan fungsi dari urutan DNA.

Coding dan urutan peraturan

Bagian DNA yang menyandikan dan mengatur sintesis protein disebut gen, di estimasi terbaru genom manusia mengandung hanya 20.000-25.000 gen dan hanya sekitar 1,5% dari genom yang terlibat langsung dalam pengkodean protein yaitu struktur gen, urutan dan aktivitas genetika medis sebagai kepentingan cacat genetik dan ekspresi gen dalam sel. Sekitar 23,5% dari genom diklasifikasikan sebagai urutan genic, tetapi tidak menyandi protein. The non-coding urut genic mengandung beberapa unsur yang terlibat dengan peraturan gen, termasuk promotor, enhancer, represor dan sinyal polyadenylation; mayoritas DNA gen terkait, sekitar 23%, terdiri dari intron, pseudogen dan fragmen gen.

DNA Extragenic

Sebagian besar genom, sekitar 75%, adalah extragenic. Sekitar 20% dari genom tunggal copy DNA yang dalam banyak kasus tidak memiliki fungsi yang diketahui meskipun beberapa bagian tampak di bawah tekanan evolusi dan mungkin memainkan peranan penting, tetapi belum diketahui peranannya.

Bagian-bagian dari genom yaitu lebih dari 50% yang terdiri dari DNA berulang dan 45% dari DNA berulang diselingi, dengan unsur-unsur yang berulang tersebar di seluruh genom. Empat jenis yang paling umum dari elemen berulang diselingi yaitu:

• Elemen singkat diselingi (SINEs)

• Unsur-unsur yang panjang diselingi (LINEs)

• Mengulangi panjang terminal (LTRs)

• Transposon DNA

Urutan berulang ini semua diperoleh melalui transposisi. Yang paling umum elemen berulang diselingi adalah Alu SINE dengan jumlah lebih dari 1 juta dan panjang sekitar 300 bp yang terdiri dari sekitar 10% dari genom. Ada jumlah yang sama elemen LINEs dalam genom, yang paling umum adalah LINE 1, yaitu dengan panjang antara 6-8 kb, dan diwakili dalam genom sekitar 900.000 kali, garis membentuk sekitar 20% dari genom. Kelas lain dari elemen berulang adalah tandem berulang DNA. Ini dapat dipisahkan menjadi tiga jenis: DNA satelit, minisatellites, dan mikrosatelit.

D. Keanekaragaman Genetik Manusia Modern

Tujuan penggunaan analisis genetik dari kasus forensik adalah untuk menghasilkan profil DNA yang sangat diskriminatif - yang ideal adalah menghasilkan profil DNA yang unik dari masing-masing individu. Hal ini memungkinkan bukti biologis dari lokasi kejahatan dicocokkan dengan individu dengan tingkat akurasi yang tinggi dan bisa sangat kuatbukti forensik.

Kemampuan untuk menghasilkan profil yang sangat diskriminatif bergantung pada individu berbeda dengan tingkat genetik kecuali individu dengan kembar identik, tidak ada dua individu memiliki DNA yang sama. Manusia modern memiliki sejarah umum yang jauh lebih baru, yang telah ada data genetik dan fosil sampai sekitar 150.000 tahun yang lalu.

Dalam waktu yang terbatas ini, substitusi nukleotida telah menghasilkan rata-rata satu perbedaan setiap 1000-2000 kromosom manusia, rata-rata satu perbedaan pada setiap 1250 yang berarti bahwa manusia memiliki sekitar 99,9% kode genetik pada satu sama lain. Beberapa variasi gen disebabkan oleh insersi, delesi dan polimorfisme panjang, dan duplikasi segmentasi genom.

Telah ada upaya untuk membedakan secara genetis berdasarkan identitas rasial atau lokasi geografis mereka, dan sementara telah memungkinkan untuk mengklasifikasikan individu secara genetis ke dalam geografis yang luas, telah ditunjukkan bahwa sebagian besar variasi genetik sekitar 85% dapat dikaitkan untuk perbedaan antara individu dalam suatu populasi. Perbedaan antar daerah cenderung bersifat gradien geografis (clines), dengan perubahan alel secara bertahap frekuensi. Dari titik forensik hanya ada sedikit titik untuk menganalisis 99,9% DNA manusia. Untungnya, ada daerah yang dapat dibedakan dengan baik. Genom yang bervariasi diantara individu menjadi fokus genetika forensik.

E. Genom Dan Genetika Forensik

Dengan kemajuan teknik biologi molekuler, saat ini dapat menganalisis wilayah manapun dalam 3,2 miliar basa yang membentuk genom. Lokus DNA yang akan digunakan untuk genetika forensik harus memiliki beberapa sifat utama, idealnya idealnya:

• Menjadi sangat polimorfik (bervariasi secara luas antar individu)

• Mudah dan murah untuk dikarakterisasi

• Memberikan profil yang mudah ditafsirkan dan mudah diperbandingkan antara laboratorium

• Memiliki tingkat mutasi yang rendah.

Daftar Pustaka

Goodwin, William et al. 2007. An Introduction To Forensic Genetics. England: Wiley

Widyarti, Sri d.k.k. 2011. BIOLOGI MOLEKULER Prinsip Dasar Analisis. Jakarta: Erlangga