Diabetes Melitus dan Kesalahan Sintesa Protein

Felicia Ananda Baeha Waruwu*

Abstrak

Diabetes melitus adalah suatu macam penyakit yang disebabkan oleh kurang

berfungsinya hormon insulin yang bertugas untuk mengatur kadar gula dalam darah. Ada dua

penyebab yang mungkin terjadi adalah karena rusaknya sel beta pankreas atau karena fungsi

reseptor hormon insulin yang tidak bekerja. Diabetes memiliki dua jenis yaitu tipe I (IDDM)

dan tipe II (NIDDM). Tipe I disebabkan oleh karena proses autoimun tubuh sehingga

pankreas rusak dan tidak bisa menghasilkan sel-sel beta pankreas. Tipe II disebabkan oleh

karena faktor keturunan dan obesitas. Diabetes melitus yang menjadi salah satu penyakit

turunan juga disebabkan oleh kesalahan yang terjadi dalam rangkaian sintesa protein. Sintesa

protein dibagi menjadi tiga bagian yaitu replikasi, transkripsi, dan translasi. Pada akhirnya

nanti sintesa protein akan menghasilkan rangkaian asam amino yang digunakan untuk

pembentukan sel tubuh. Pada salah satu tahapan inilah kemungkinan terjadinya kesalahan

saat pembentukan sel-sel beta pankreas dan reseptor hormon insulin. Saat ini, selain kita bisa

melakukan pengobatan diabetes melitus dengan obat ataupun suntikan, ada juga teknik terapi

gen untuk membetulkan susunan gen yang salah pada saat pembentukan.

Kata kunci : diabetes melitus, replikasi, transkripsi, translasi, terapi gen

Pendahuluan

Diabetes Melitus (DM) adalah penyakit yang sudah tidak asing lagi di telinga kita.

Sudah banyak sekali orang yang menderita penyakit ini. Diperkirakan sekitar 14,57%

kelompok pada usia 45-54 tahun meninggal akibat DM. Angka ini menduduki ranking kedua

penyebab kematian di daerah perkotaan. Indonesia adalah dengan jumlah penderita DM

tertinggi di dunia. Tingginya angka penderita DM ini disebabkan oleh banyak faktor. Salah

satunya adalah pola hidup dan pola makan yang tidak teratur.

* Mahasiswa Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana, 102011410, Jalan

Dahlia III No. 39 RT/RW 04/09, fel_4nanda@yahoo.co.id.

Selain karena faktor pola makan dan gaya hidup yang tidak diatur dengan baik, DM

bisa timbul karena kelainan yang terjadi pada sistem tubuh yang berfungsi untuk mengatur

pengeluaran insulin. Sistem tubuh yang mengalami kelainan tersebut adalah pada reseptor

hormon insulin. Selain itu, kelainan juga bisa terjadi pada sel pankreas. Jika kelainan ini

terjadi, maka organ tubuh tidak akan bisa melakukan tugasnya sebagai pengatur kadar gula

dengan baik. Jika pengaturan ini tidak berjalan baik, orang akan bisa mengalami DM.

Kelainan pada fungsi reseptor hormon insulin ataupun pada sel pankreas terjadi karena

kesalahan pada proses sintesa protein. Untuk menunjang hidupnya agar kadar gulanya bisa

dalam keadaan normal, para penderita DM bisa menggunakan obat-obatan yang berfungsi

untuk menurunkan kadar gula darah. Selain itu, ada juga pilihan lain dengan melakukan

terapi gen. Terapi gen ini nantinya berfungsi untuk membetulkan kode-kode gen-gen yang

yang salah dan diganti dengan gen yang benar.

Tinjauan Pustaka

Diabetes melitus (DM) adalah penyakit yang berhubungan dengan kelainan pada

insulin dan metabolisme glukosa yang ditandai oleh peningkatan kadar glukosa darah

(hiperglikemia). Ada dua tipe diabetes melitus yaitu tipe I (IDDM-insulin dependent diabetes

mellitus) dan tipe II (NIDDM-non insulin dependent diabetes mellitus) . Tipe I adalah

diabetes yang disebabkan oleh rusaknya pankreas yang harusnya menghasilkan sel-sel , oleh

karena sistem autoimun tubuh. Hal ini akan membuat insulin gagal diproduksi secara total.

Sedangkan diabetes tipe II disebabkan oleh menurunnya sensitivitas terhadap insulin atau

akibat dari penurunan jumlah pembentukan insulin. Hal ini membuat hormon insulin

diproduksi dengan jumlah yang tidak memadai atau dengan bentuk yang tidak sempurna.

Sekitar 5%-10% penderita diabetik adalah diabetik tipe I. Biasanya penderita diabetes tipe I

ini adalah orang-orang dibawah umur 30 tahun. Diabetes tipe II lebih banyak diderita oleh

orang-orang berumur diatas 30 tahun dan pada mereka yang obesitas. Selain itu dikenal juga

diabetes gestasional yang biasa diderita oleh ibu-ibu pada masa kehamilan. Biasanya diabetes

tipe ini bisa hilang setelah melahirkan.1,2,3 Beberapa pendapat mengatakan bahwa infeksi virus

menjadi salah satu faktor penyebab dari IDDM. Sedangkan faktor keturunan mejandi salah

satu faktor penyebab munculnya NIDDM. Ciri-ciri dari penderita diabetes dikenal dengan 3P,

yaitu poliuri (meningkatnya keluaran urin), polidipsi (meningkatnya rasa haus), polifagia

(meningkatnya rasa lapar).4

Pankreas adalah organ kelenjar dalam tubuh kita yang mempunyai dua fungsi, yaitu

sebagai kelenjar eksokrin dan endokrin. Karena kasus pada skenario C adalah soal diabetes

maka yan akan dibahas adalah fungsi kelenjar pankreas sebagai endokrin. Fungsi endokrin

dari pankreas adalah memproduksi dan melepaskan hormon insulin, glukagon, dan

somatotatin. Hormon-hormon tersebut diproduksi oleh sel-sel khusus yang berbeda, disebut

pulau Langerhans. Insulin akan dilepaskan pada tingkat basal oleh sel di pulau

langerhans.Stimulasi utama untuk pelepasan insulin di atas kadar basal adalah peningkatan

dari kadar gula dalam darah. Kadar gula dalam darah normal adalah 80mg-90mg/100ml. Jika

kadar melebihi 100mg/100mml, maka sekresi insulin akan meningkat cepat dan akan kembali

ke tingkat basal dalam waktu 2-3 jam. Kadar insulin di waktu makan adalah rendah. Insulin

bersirkulasi dalam plasma dan bekerja dengan cara berikatan dengan reseptor insulin yang

terdapat di sebagian besar sel tubuh kita. Setelah berikatan, maka insulin akan bekerja

melalui protein kinase perantara kedua yang akan menyebabkan peningkata transportasi

molekul glukosatransporter-glukosa yang terletak di luar membran sel. Pada saat

ditransportasikan masuk ke dalam sel, dlukosa dapat digunakan kembali untuk menghsailkan

energi lewat siklus krebs atau disimpan lagi dalam sel sebagai glikogen, polimer glukosa,

yang merupakan bentuk penyimpanan glukosa. Saat glukosa masuk ke dalam sel, kadar

glukosa dalam darah akan menurun, sehingga menurunkan stimulasi pelepasan insulinlebih

lanjut. Insulin adalah hormon anabolik utama tubuh manusia. Insulin juga memiliki efek lain

selain menstimulasi transpor glukosa, yaitu meningkatkan transpor asam amino ke dalam sel,

stimulasi sintesis protein, dan menghambat pemecahan cadangan lemak, protein, dan glukosa.

Ringkasnya insulin berfungsi untuk menyediakan glukosa bagi tubuh, membangun protein,

dan pertahankan kadar glukosa plasma rendah.5

Pada diabetes melitus tipe II, penyebab terjadinya selain faktor kegemukan juga

adalah karena faktor genetik/keturunan. Jika sudah berhubungan dengan faktor keturunan

pasti kita akan membahas tentang DNA dan proses sintesa protein. Pada skenario bagian

yang rusak adalah pada sel-sel reseptor insulin. Sehingga kerja dari insulin tidak berjalan

baik. Agar fungsi setiap sel ubuh sesuai, maka tahapan dalam sintesis protein juga harus

benar. Sintesa protein terbagi dalam tiga tahapan, yaitu replikasi, transkripsi, dan translasi.

Replikasi adalah tahapan pengkopian rangkaian molekul bahan genetik sehingga

dihasilkan anakan yang sangat identik. Sebelumnya ada tiga hipotesis tentang mekanisme

replikasi DNA, yaitu (1) semikonservatif (2) konservatif dan (3) dispersif.

Namun, Meselson dan Stahl dapat membuktikan bahwa tipe replikasi DNA yang

terjadi adalah model semikonservatif. Meselson-Stahl melakukan eksperimen dengan

menggunakan bakteri E.coli. Dari hasil eksperimen tersebut terbukti bahwa molekul DNA

anakan terdiri dari satu untai DNA induk dan satu untai DNA hasil replikasi. Proses replikasi

DNA berlangsung dalam berberapa tahap yaitu (1) pemisahan untaian DNA induk, (2) pen-

awal-an (initiation) sintesis DNA, (3) pemanjangan untaian DNA, (4) ligase framen DNA,

dan (5) peng-akhir-an (termination). Pemutusan ikatan antara untaian DNA yang satu dengan

pasangannya akan membentuk garpu replikasi.Pemutusan rantai DNA ini dilakukan oleh

enzim DNA helikase. Sintesis DNA berlangsung dengan arah 5’-3’. Dalam replikasi DNA,

garpu replikasi akan dimulai dari titik awal dan dan bergerak sepanjang DNA cetakan sampai

DNA induk tereplikasi. Selama tahap ini DNA disintesis searah pembukaan garpu replikasi

dan untaian yang lain bergerak dengan arah berlawanan. Sintesis DNA yang searah dengan

pembukaan garupu dilakukan anpa terputus, dikenal dengan leading strand. Sintesis DNA

yang berlawana dengan aah pembukaan garpu berlangsung lambat, dikenal dengan lagging

strand. Pada lagging strand polimerasi dilakukan fragmen demi fragmen. Lalu fragmen

pendek tersebut akan disambung dengan DNA ligase sampai menjadi unit yang utuh.

Fragmen-fragmen tersebut disebut fragmen Okazaki. Replikasi DNA hanya dapat dimulai

jika tersedioa molekul primer, yaitu molekul yang digunakan untuk mengawali proses

polimerasi untaian DNA.

Saat tahapan ini terjadi salah pasang, maka akan segera diperbaiki dengan menyingkirkan dan

mengganti dengan pasangan yang tepat. Jika kesalahan terjadi pada ujung rantai maka

eksonuklease 5’-3’ akan melepaskan nukleotida tersebut dan menggantinya dengan

1.1 Model replikasi DNA

1.2 Garpu Replikasi

nukleotida yang sesuai sebelum tahap dilanjutkan. Tahapan ini disebut dengan tahapan proof

reading. Tapi jika nukleotida yang salah pasang terlewat pada tahap proofreading dan

diperbaiki saat replikasi telah selesai, tahapan ini disebut dengan meng-edit.6

Transkripsi adalah proses yang memakai DNA sebagai cetakan untuk mensintesis

RNA. Tahap ini akan mensintesis tiga macam RNA yang paling penting, yaitu mRNA

(messenger RNA), tRNA (transfer RNA), dan rRNA (ribosomal RNA). mRNA berfungsi

sebagai pembawa informasi genetik dari inti sel menuju sitoplasma. tRNA akan membawa

asam amino ke ribosom, sehingga asam amino bisa dipasangkan dengan kodon yang tepat

dari mRNA. Dan rRNA adalah bagian yang akan membawa asam amino melakukan

translasi Tahap ini dimulai di inti sel dengan pemisahan dua untai DNA menggunakan

enzim RNA polimerase (Pol).7 Sintesis ini akan mengikuti aturan pasang basa yang sama

seperti pada replikasi DNA, hanya pada sintesis RNA, urasil akan menggantikan timin.

Promoter, urutan nukleotida spesifik pada bagian start suatu gen, memberi sinyal untuk

menginisiasi sintesis RNA. Faktor transkripsi akan membantu RNA plimerase eukariotik

menegenali promoter tertentu. Transkripsi akan terus berlangsung hingga urutan RNA

tertentu akan memberikan sinyal terminasi. Pada eukariotik sinyal terminasi adalah

AAUAAA.8 Mekanisme dasar dari transkripsi adalah (1) penempelan faktor-faktor

pengendali transkripsi di promotor, misalnya RNA polimerase (inisiasi). (2) Pembentukan

kompleks promotor terbuka (open promotor complex), pilinan DNA dibuka namun masih

tetap di dalam RNA polimerase. (3) RNA polimerase akan membaca DNA template dan

melakukan pengikatan nukleotida yg komplementer (elongasi). (4) Setelah pemanjangan

untaian RNA, diikuti dengan terminasi yang ditandai dengan lepasnya RNA polimerase dari

DNA yang ditranskripsi (terminasi).9

Tahap terkahir pada sintesa protein adalah translasi. Transalasi adalah tahap

penerjemahan kode mRNA oleh tRNA ke dalam urutan asam amino. Tahap ini akan 1.3 Transkripsi 1.4 Tahapan Pada Transkripsi

berlangsung di ribosom. Pada tahap ini kode genetik atau kodon dari mRNA akan

diterjemahkan. Pada tahp ini urutan dari basa-basa gen akan dibaca berkelompok per tiga

basa (kodon).10 Tahap translasi akan dibagi dalm 3 tahap yang sama seperti pada transkripsi

yaitu : inisiasi, elongasi, dan terminasi. Tahap inisiasi akan melibatkan interaksi dari subunit

30S di daerah terdepan pada mRNA, yaitu sekitar 20 atau lebih nukleotida sebelum kodon

inisiasi, AUG. tRNA inisiator khusus akan dimuati dengan metionin menempati tapak

peptidil pada ribosom. GTP yang terikat ke dalam kompleks inisiasi 30S terhidrolisis dan

menjadi terlepas ketika berikatan dengan subunit 50S. Pada sat ini, tapak aminoasil-tRNA

yang mampu menerima aminoasil-tRNA akan kosong. Tahapan berikutnya adalah tahapan

elongasi dimana salah satu subunit 50S adalah peptidiltranferase, yang mengeirimkan Met

pertama dari tapak P ke tapak A. Untuk melakukan ini, ikatan ester yang menghubungkan

Met dengan tRNA-nya terputus, sehingga aminoasil dipindahkan ke gugus amino pada

amioasil-tRNA yang berdekatan untuk membentuk ikatan peptida pertama. Kemudian,

translokase yang disebut faktor elongasi G (FE-G) yang berhubungan dengan hidrolisis

GTP, menggeser, atau mentranslokasi ribosom sejauh satu kodon ke posisi dipeptidil-tRNA

pada tapak P, sehingga tapak A tersedia untuk pengikatan aminoasil-tRNA lainnya. Proses

pengikatan aminoasil-tRNA, pembentukan ikatan peptida, dan translokasi akan terus

berlangsung sampai pada kodon stop, yang telah menandakan telah selesainya pembentukan

rantai polipeptida, dibarengi dengan kosongnya tapak A.11

Dalam hal pengobatan diabetes melitus, banyak cara yang bisa dilakukan saat ini.

Ada dua macam obat bagi penderita diabetes melitus yaitu Obat Hipoglikemik Oral

(OHO) / Antidiabetik Oral (ADO) dan insulin. Tujuan dari pemberian OHO adalah untuk

mempertahankan kadar gula darah agar tetap normal dan digunakan pada DM tipe II.

Insulin biasanya diberikan melalui suntikan. Jenis-jenis insulin adalah dibagi berdasarkan

lama proses kerjanya dan bahan insulinnya. Berdasarkan lam kerjanya insulin terdiri dari

lima bagian yaitu insulin yang bekerja dengan sangat cepat, pendek, menengah, panjang,

dan campuran. Insulin yang bekerja sangat cepat lama proses kerjanya dalam tubuh adalah

0,5jam-2jam, contohnya adalah lispro, aspart, glulisin. Insulin yang kerjanya pendek

membutuhkan waktu proses selama 2-3jam dan disuntika 15-30 menit sebelum makan ;

contohnya humulin, actrafin. Insulin dengan kerja menengah membutuhkan waktu 4-10 jam

dan disuntikan 1-2 kali sehari (15-30menit sebelum makan) ; contohnya adalah insulin

neutral protamine hagedorn (NPH). Insulin dengan kerja panjang membutuhkan waktu

awal kerja 1-3 jam dan disuntikan 1 kali dalam 1 hari ; contoh insulin lantus, insulin

determir. Yang terkahir adalah insulin dengan kerja campuran yang terdiri atas 75 bagian

insulin humalog (insulin manusia) dan insulin lispro. Berdasarkan bahannya insulin dibagi

dalam dua jenis, yaitu insulin manusia dan insulin binatang (sapi dan babi).12

Saat ini juga sudah banyak berkembang cara-cara baru dalam hal pengobatan

penyakit, terutama penyakit yang berhubungan dengan genetika. Salah satunya adalah

terapi gen. Terapi gen adalah transfer salinan gen normal kepada penderita, berharap agar ia

mampu mensintesis salinan protein normal. Terapi gen ini telah dilakukan pada terapi

fibrosis sistik. Dimana salinan gen normal telah diklon ke suatu vektor sehingga dapat

ditranspor ke suatu vektor. Vektor yang digunakan biasanya adalah virus dan pada fibrosis

sistik virus yang dipakai adalah adenovirus. Contoh lainnya adalah dengan menggunakan

salinan normal gen supresor manusia p53 sebagai terapi komplementer untuk kemoterapi

dan radioterapi pada kanker, karena gen p53 inilah yang paling banyak mengalami mutasi

pada kanker.13

Kesimpulan

Diabetes melitus bisa terjadi karena faktor genetik ataupun proses autoimun tubuh

kita. Kesalahan pada saat sintesa protein juga berpengaruh pada reseptor hormon insulin

ataupun sel-sel beta pankreas yang mempunyai fungsi untuk hasilkan insulin. Sintesa protein

dibagi dalam tiga tahapan proses, yaitu replikasi, translasi, dan transkripsi. Hasil dari sinetesis

protein adalah asam-asam amino yang berfungsi untuk pembentukan fungsi-fungsi tubuh.

Selain dengan pengobatan oral dan suntikan insulin, penderita DM juga bisa melakukan

terapi gen untuk membetulkan urutan basa nitrogen yang salah terbentuk pada saat tahapan

sintesa protein.

Daftar Pustaka

1. Baughman CD, Hackley JC. Keperawatan medikal-bedah : buku saku dari brunner

dan suddarth. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran EGC ; 1996.

2. Melmon KL, Morelli HF, Hoffman BB, Nierenberg DW, editors. Clinical

pharmocology basic principles in therapeutics. 3rd ed. United State : McGraw-Hill, Inc

; 1992.

3. Hartono A, Widyastuti P, Hardiyanti EA, editor. Gizi kesehatan masyarakat. Jakarta :

Penerbit Buku Kedokteran EGC ; 2005.

4. Asih Y, editor. Farmakologi. Pendekatan proses keperawatan. Jakarta : Penerbit Buku

Kedokteran EGC ; 1996.

5. Yudha EK, Wahyuningsih E, Yulianti D, Karyuni PE. Buku saku patofisiologi. Ed ke-

3. Jakarta : Penerbit Buku Kedoktera EGC ; 2009.

6. Yuwono T. Biologi molekuler. Jakarta : penerbit Erlangga ; 2008.

7. Enger ED, Ross FC, Bailey DB. Concepts in biology. 11 th ed. New York : The

McGraw-Hills Inc. ; 2003.

8. Transkripsi dan tanslasi DNA. Diunduh dari http://www.medicinesia.com/kedokteran-

dasar/sel-dan-biomolekuler/transkripsi-dan-translasi-dna/, 24 Januari 2012.

9. Biomol-transkripsi.Diunduh dari http://denikrisna.wordpress.com/2010/10/29/biomol-

transkripsi/, 24 Januari 2012.

10. Burnie D, Rahrjo B editor. Bengkel ilmu : evolusi. Jakarta : Penerbot Erlangga ; 2005.

11. Kuchel P, Ralston GB. Schaum’s easy outline biochemistry. Jakarta : Penerbit

Erlangga ; 2006.

12. Sutedjo AY. 5 strategi penderita diabetes melitus berusia panjang. Yogyakarta :

Penerbit Kanisius ; 2010.

13. James J, Baker C, Swain H. Prinsip-prinsip sains untuk keperawatan. Jakarta :

Penerbit Erlangga ; 2008.