Biomol: Buta Warna

Dasar Diagnosis dan Pendekatan Biologi Molekuler Pada Kasus Buta Warna

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Buta warna adalah suatu kelainan penglihatan yang disebabkan ketidakmampuan sel-sel kerucut (cone cell) pada retina mata untuk menangkap suatu spektrum warna tertentu sehingga warna obyek yang terlihat bukan warna yang sesungguhnya. Kelainan ini umumnya merupakan keturunan, yang disebabkan gen resesif “c” yang terpaut kromosom X (X^c).

Gen adalah segmen molekul DNA yang mengandung semua informasi untuk sintesis produk (rantai polipeptida atau molekul RNA) yang termasuk rangkaian pengkodean dan non-pengkodean. Gen terletak pada lokus tertentu di dalam kromosom. (Dorland, 2002). Gen ini dikode dalam material genetik organisme, yang dikenal sebagai molekul DNA, atau RNA pada beberapa virus, dan ekspresinya dipengaruhi oleh lingkungan internal atau eksternal seperti perkembangan fisik atau perilaku dari organisme itu. Gen tersusun atas daerah urutan basa nukleotida baik yang mengkode suatu informasi genetik (exon) dan juga daerah yang tidak mengkode informasi genetik (intron), hal ini penting untuk pembentukan suatu protein yang fungsinya diperlukan di tingkat sel, jaringan, organ atau organisme secara keseluruhan. (Fatchiyah, et. al., 2006).

Berikut ini adalah permasalahan dalam skenario 1:

Muchlis, pelajar yang baru lulus SMA, bercita-cita menjadi arsitek. Berdasarkan analisis hasil belajar, Muchlis mempunyai kemungkinan lulus ujian masuk Perguruan Tinggi. Namun setelah mengikuti tes buta warna, Muchlis dinyatakan buta warna. Padahal kedua orang tua, kakak laki-laki, serta adik perempuannya tidak buta warna. Menurut informasi, kakek Muchlis juga menderita buta warna.

Dalam laporan ini, penulis mencoba menganalisis kelainan penglihatan buta warna dari aspek biologi molekuler. Penulis dapat belajar untuk mengetahui peranan aspek biologi molekuler dalam diagnosis kelainan penglihatan buta warna.

B. RUMUSAN MASALAH

· Bagaimana Muchlis mendapatkan kelainan genetik terkait buta warna?

· Bagaimana dasar diagnosis molekuler terkait kelainan buta warna?

· Bagaimana dasar terapi pada penderita buta warna?

C. TUJUAN PENULISAN

· Mengetahui bagaimana Muchlis mendapatkan kelainan genetik terkait buta warna.

· Mengetahui dasar diagnosis molekuler terkait kelainan buta warna.

· Mengetahui dasar terapi pada penderita buta warna.

D. MANFAAT PENULISAN

§ Mahasiswa belajar mencari dasar dan kaitan biologi molekuler dengan kelainan penglihatan buta warna.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Penyakit herediter atau familial disebabkan oleh kelainan herediter di dalam kromosom atau gen pada satu atau kedua orang tua yang diturunkan pada keturunannya. Kromosom atau gen yang berubah dapat menyebabkan dihasilkannya protein abnormal yang mengakibatkan terganggunya fungsi tubuh yang penting. (Price, et. al., 2006).

Buta warna karena herediter dibagi menjadi tiga: monokromasi (buta warrna total), dikromasi (hanya dua sel kerucut yang berfungsi), dan anomalus trikromasi (tiga sel kerucut berfungsi, salah satunya kurang baik). Dalam retina mata manusia, terdapat tiga jenis pigmen sel kerucut, yaitu merah, hijau, dan biru. Dikromasi dibagi menjadi protanopia (tidak adanya sel kerucut merah), deuteranopia (tidak ada sel kerucut hijau), dan tritanopia (tidak ada sel kerucut biru). Anomalus trikromasi dibagi menjadi protanomali (lemah warna merah), deuteranomali (lemah warna hijau), dan tritanomali (lemah warna biru). Dari semua jenis buta warna, kasus yang paling umum adalah anomalus trikromasi, khususnya deuteranomali, yang mencapai angka 5% dari pria. Sebenarnya, penyebab buta warna tidak hanya karena ada kelainan pada kromosom X, namun dapat mempunyai kaitan dengan 19 kromosom dan gen-gen lain yang berbeda. Beberapa penyakit yang diturunkan seperti distrofi sel kerucut dan akromatopsia juga dapat menyebabkan seseorang menjadi buta warna. (Anonim, 2008).

Ada berbagai macam tes fenotip buta warna, yaitu plat Ishihara, plat American Optical HRR Pseudoisochromatic, Lantern test, dan Anomaloscope. Namun, secara umum hanya digunakan tes Ishihara. Untuk dapat mengkategorikan buta warna protanopia, deuteranopia, protanomali, dan deuteranomali, diperlukan tes anomaloscope. (Deeb, et. al., 2005).

Molecular Genetic Testing mencari penyebab kelainan genetik di tingkat genotipnya dengan meneliti rangkaian gen dalam kromosom yang terkait (dalam hal ini kromosom X). Gen yang terkait buta warna anomalus trikromasi adalah OPN1LW (opsin 1 long wave) yang mengkode pigmen merah, dan OPN1MW (opsin 1 middle wave) yang mengkode pigmen hijau. Semua gen terkait pigmen sel kerucut ini terletak di lokus Xq28, yang terletak pada kromosom X. Hanya dua gen tersebut yang diekspresikan pada fotoreseptor di retina yang berkontribusi dalam fenotip dari persepsi warna. Gen pigmen ketiga atau yang teletak lebih distal dari rangkaian gen tidak terekspresikan. (Deeb et. al., 2005).

Dalam analisis genetik molekuler, yang umum digunakan adalah Reaksi rantai polimerase (PCR/Polymerase Chain Reaction), Restriksi Polimorfisme panjang fragmen (RFLP), dan Polimorfisme Nukleotida Tunggal (SNP/Single Nucleotide Polymorfism). Penentuan sekuensi secara langsung suatu gen dengan DNA sequencing mengidentifikasi gen dari nukleotida pertama hingga terakhir. Protein truncation test mengevaluasi ukuran suatu protein, karena apabila mutasi menyebabkan suatu protein menjadi lebih pendek daripada yang seharusnya, protein memperlihatkan sifat kimia yang berbeda. Panjang rantai ditentukan dengan elektroforesis gel. Uji ini dapat digunakan bila mutasi yang pasti tidak diketahui; namun tidak dapat mendeteksi mutasi non-pemendekan, misalnya mutasi missense. RFLP menggunakan enzim restriction endonukleases yang memotong DNA di interval tertentu berdasarkan sekuensinya. Apabila terjadi mutasi, enzim tidak dapat memotong untai di tempat yang sama seperti DNA normal, sehingga fragmen yang dihasilkan berbeda ukuran dengan yang normal. Fragmen-fragmen ini kemudian dikelompokkan berdasar ukuran dengan elektroforesis gel. SNP secara langsung mengidentifikasi banyak polimorfisme di dalam genom manusia. Sebagian dari perbedaan atau varian DNA mungkin merupakan penanda untuk penyakit tertentu. DNA microarrays, atau chips DNA digunakan untuk mendeteksi SNP atau polimorfisme. Fragmen-fragmen DNA di chip hanya mengikat untai nukelotida yang komplementer dengan sekuensi DNA yang sudah diketahui. (Price, et.al., 2006).

Pada umumnya, buta warna merah-hijau disebabkan oleh delesi gen pigmen hijau atau delesi 5’ gabungan gen merah-hijau atau 5’ gabungan gen hijau-merah. Protan (protanomali dan protanopia) terkait dengan 5’ gabungan gen merah-hijau. Deutan (deuteranomali dan deuteranopia) terkait dengan 5’ gabungan gen hijau merah, atau 5’ gabungan gen hijau-merah-hijau. (Deeb, et. al., 1992).

Sebagai alat bantu penderita buta warna, tersedia lensa kontak berwarna (Chromagen^TM) (Cantor and Nissel) untuk lebih jelas dalam menyaring spektrum warna. (Deeb, et. al., 2005). Ada penelitian yang menyatakan buta warna dapat disembuhkan dengan terapi gen, dengan cara menyuntikkan gen normal langsung ke mata. Namun hal ini baru merupakan sebuah penelitian yang tengah diujikan pada kera, namun apabila berhasil, bukan tidak mungkin hal ini dapat juga diterapkan pada manusia. (Ullrich, 2004).

BAB III

PEMBAHASAN

Muchlis menderita buta warna karena ibunya karier buta warna, walaupun ayahnya normal. Gen buta warna didapatkan dari pihak keluarga ibu Muchlis. Kemungkinan nenek Muchlis normal, atau dapat juga karier. Karena kakek Muchlis buta warna, maka gen X^c yang diturunkan kepada ibu Muchlis kembali didapatkan oleh Muchlis. (bagan terdapat di lampiran)

Penyebab munculnya fenotip buta warna pada Muchlis dipengaruhi oleh kelainan genotip yang kemudian diterjemahkan dalam sintesis protein. Genotip berupa kode genetik pada rantai DNA dicetak pada mRNA atau RNA duta (RNAd) melalui proses transkripsi. Selanjutnya RNA transfer atau tRNA menerjemahkan kodon mRNA menjadi asam amino. rRNA atau RNA ribosom kemudian akan berperan membawa asam amino ke ribosom untuk sintesis protein. Selanjutnya, muncul penampakan fisik (fenotip) sesuai dengan sintesis protein sesuai dengan perintah DNA.

Proses Molecular Genetic Testing membutuhkan waktu dan biaya yang cukup besar, sehingga hanya digunakan untuk keperluan penelitian. Setelah DNA diisolasi dari nukleus sel darah putih, DNA kemudian digandakan sehingga didapatkan salinan DNA melalui proses Polymerase Chain Reaction (PCR). Selanjutnya DNA yang telah diperbanyak dilihat panjang fragmennya dengan teknik Elektrophoresis Gel. RFLP dan SNP menggunakan metode yang lebih mutakhir, sehingga memberikan harapan yang lebih besar untuk mendeteksi penyakit da semakin sering digunakan dalam mendeteksi faktor risiko untuk penyakit multifaktor dan multigenik, seperti penyakit kardiovaskuler dan kanker. Selanjutnya, dari proses diagnosis molekuler, dapat diketahui jenis mutasi yang dialami gen terkait pigmen sel kerucut, (OPN1LW, OPN1MW, atau OPN1SW─terkait pigmen biru) yaitu pada lokus Xq28. Jenis mutasi mempengaruhi jenis kelainan penglihatan terkait persepsi warna. Jenis mutasi yang menyebabkan buta warna secara sederhana dapat berupa delesi gen atau susunan atau formasi gen berupa exon yang salah dikombinasikan oleh intron.

Secara umum, buta warna yang sifatnya keturunan (herediter) belum dapat disembuhkan secara total. Alat bantu yang ada bekerja optimal apabila digunakan oleh penderita buta warna non herediter.

BAB IV

KESIMPULAN

· Muchlis mendapatkan penyakit buta warna karena Muchlis mempunyai kromosom X^c yang diturunkan dari kakek Muchlis melalui ibu Muchlis.

· Diagnosis molekuler meneliti susunan gen di dalam kromosom melalui proses PCR, RFLP, dan SNP. SNP secara langsung mengidentifikasi polimorfisme genom, dengan DNA microarrays atau chips DNA.

· Belum ada jenis terapi yang dapat menyembuhkan secara total penderita buta warna herediter. Namun untuk penderita buta warna non herediter terdapat alat bantu berupa lensa kontak warna yang membantu penderita dalam membedakan warna.

BAB V

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2008. Color Blindness.

Akses tanggal 05 Oktober 2008, 16:35.

http://en.wikipedia.org/wiki/color_blindness

Deeb, Samir S., Motulsky, Arno G.. 2005. Red-Green Color Vision Defects. Akses tanggal 05 Oktober 2008, 16:20. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=gene&part=rgcb

Deeb, S.S. Lindsey, D.T. Hibiya, Y. Sanocki, E. Winderickx, J. Teller, D.Y. Motulsky, A.G. 1992. Genotype-phenotype relationships in human red/green color-vision defects: molecular and psychophysical studies. Akses tanggal 09 November 2008, 11:15, http://www.be-md.ncbi.nlm. nih.gov/pubmed/1415215?ordinalpos=1&itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_DiscoveryPanel.Pubmed_Discovery_RA&linkpos=3&log$=relatedarticles&logdbfrom=pubmed

Dorland. 2002. Kamus Kedokteran Edisi 29. Jakarta : EGC.

Fatchiyah. Arumingtyas, Estri Laras. 2006. Kromosom, Gen, DNA, Sinthesis Protein dan Regulasi.

Akses tanggal 05 Oktober 2008, 16:40. http://inherent.brawijaya.ac.id/biomol/materi

Price, Sylvia A. Wilson, Lorraine M. 2006. Patofisiologi, Konsep Klinis Proses-Proses Penyakit. Jakarta : EGC.

Ullrich, Dan. 2004. Gene Research Sheds Light on Cure for Colorblindness. Akses tanggal 09 November 2008, 11:23 http://healthlink.mcw.edu/article/1031002361.html

LAMPIRAN 1

Silsilah Genetik Keluarga Muchlis

Keterangan Fenotip :

Kakek : Buta warna

Nenek : Karier atau normal

Ayah : Normal

Ibu : Karier

Kakak laki-laki : Normal

Muchlis : Buta warna

Adik perempuan : Karier atau normal

LAMPIRAN 2

LAMPIRAN 3