Strukur, Fungsi, dan Biokimia Mitokondria
Saturday, December 15, 2018
Mitokondria adalah komponen seluler yang sangat penting bagi metabolisme tubuh untuk menghasilkan energi yang akan dimanfaatkan bagi kelangsungan hidup suatu organisme, proses apoptosis dan mekanisme penuaan. Secara harfiah mitokondria berasal dari istilah Yunani yaitu mitos (seperti benang) dan khondros (granula) yang berarti organel yang ukurannya menyerupai bakteri. Mitokondria ditemukan pada seluruh jenis sel berinti kecuali sel darah merah dan merupakan sumber energi utama bagi sel dalam bentuk ATP (Adenosine Triphosphate).
Struktural mitokondria mengandung DNA (DNA mitokondria atau mtDNA) tersendiri yang berbeda dengan DNA nukleus dan diwariskan secara maternal melalui sitoplasma. Genom mitokondria manusia terdapat sekitar 16,6 kb yang mengandung 37 gen terdiri dari 13 gen pengkode protein yang telibat dalam mekanisme fosforilasi oksidatif (oxidative phosphorylation/OXPHOS) dan 24 gen lainnya [2 RNA ribosomal mitokondria (mt-RNA) dan 22 RNA transfer mitokondria (mt-tRNA). Sebuah studi menunjukkan bahwa sebagian besar mutasi terjadi di mt-tRNA, sekitar 40% mutasi terdapat pada gen pengkode protein, dan hanya 2% mutasi pada gen mt-rRNA. Sejak tahun 1988 telah ditemukan sekitar 270 mutasi titik yang diakibatkan oleh mtDNA.
Seluruh faktor protein mitokondria yang dibutuhkan untuk sintesis RNA, proses endonukleolitik, modifikasi post transkripsi, aminoasilasi, regulasi stabilitas RNA, pergantian RNA, faktor untuk biogenesis ribosom mitokondria dan translasi dikode oleh DNA nukleus (nDNA). Molekul protein tersebut dibawa dari hasil translasi dalam sitosol ke mitokondria. Beberapa studi menyatakan bahwa ada sekitar 250-300 protein yang dikode oleh DNA nukleus untuk mekanisme ekspresi gen mitokondria. Mutasi yang berkaitan dengan penyakit mitokondria ditemukan terjadi pada DNA nukleus atau DNA mitokondria (mtDNA). Mutasi pada nDNA pengkode gen mitokondria lebih sering ditemukan dibandingkan dengan mutasi pada mtDNA, tetapi tingkat mutasi gen mtDNA lebih tinggi dibandingkan dengan gen nDNA karena peranan mtDNA dalam produksi ROS mitokondria.
Kelainan genetik mitokondria bisa dihasilkan pada mtDNA dalam bentuk mutasi delesi, mutasi titik atau deplesi yang mengakibatkan kehilangan fungsional mitokondria dalam mekanisme OXPHOS. Mutasi dapat terjadi secara spontan atau keturunan pada gen yang terdapat pada mtDNA. Disfungsi mitokondria ditemukan memiliki asosiasi dengan beragam penyakit degeneratif, penyakit metabolik, kanker dan penuaan (aging). Studi lainnya mengungkapkan bahwa disfungsi mitokondria secara umum dan mutasi mtDNA khususnya memiliki peranan pada penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer, Parkinson dan Huntington.
Upaya yang dilakukan untuk untuk mengetahui kelainan mtDNA dapat dilakukan dengan pengecekan melalui protein inti pada replikasi mtDNA atau gen yang terlibat dalam menyediakan prekursor nuklotid mitokondria yang dibutuhkan untuk replikasi mtDNA.
Terapi genetik mitokondria dikembangkan baik pada level gen nDNA maupun mtDNA. Pendekatan terapa pada gen mitokondria yang dikode oleh nDNA merupakan salah satu strategi untuk menangani kondisi mutasi resesif dalam upaya mengembalikan keseimbangan fungsional biokimia. Terapi gen pada kasus mutasi mtDNA dapat dilakukan melalui pendekatan seperti intervensi mtDNA normal secara langsung pada mtDNA yang mengalami kerusakan, reduksi persentasi mtDNA mutan, dan medikasi mtDNA secara langsung.
Penulis: Dian Juliadmi
Referensi:
- Cooperland, W. 2008. Inherited Mitochondrial Diseases of DNA Replication. Annu Rev Med, 59, 131-146.
- Schon, E.A., S. DiMauro, and M. Hirano. 2012. Human mitochondrial DNA: roles of inherited and somatic mutations. Nat Rev Genet, 13(2), 878-890.
- Wallace, D.C., W. Fan and V. Procaccio. 2010. Mitochondrial Energetics and Therapeutics. Annu Rev Pathol, 5, 297-348.