Bab VI. DNA Repair dan Tumorigenesis

BAB VI DNA REPAIR DAN TUMORIGENESIS PENDAHULUAN Q elama kehidupan sel, DNA secara terus menerus terpapar pada LJberbagai peristiwa yang dapat merusak struktur natif maupun sekuen DNA, tetapi sel yang paling sederhana sekalipun memiliki kemampuan untuk melindungi dirinya dan memperlahankan integritas struktur dan sekuen DNA. Secara umum, kerusakan DNA akan mengaktifkan jalur checkpoint yang mengatur mekanisme DNA repair spesifik pada berbagai fase siklus sel. Setelah kerusakan DNA diperbaiki, siklus sel yang terhenti pada checkpoint akan meneruskan siklusnya sedangkan apabila kerusakan DNA gagal diperbaiki sel akan menghentikan siklus sel selamanya atau mengalami apoptosis.l Kerusakan DNA dapat disebabkan faktor eksogen, terutama yang berasal dari lingkungan, misalnya radiasi pengion, sinar ultraviolet (UV), polusi, asap rokok, allqtlating agentdanl<hemoterapi, atau berasal dari endogen misalnya berbagai produk sampingan metabolisme\" seperti reactive oxygen,species (ROS), fragmen dsDNA dan ssDNA yang berasal dari garpu replikasi DNA yang hancuq destruksi oksidatif residu RNA dan lain-lain.2'3,4 Bila DNA mengalami kerusakan, sel eukariotik akan memberikan respons yang memungkinkan sel menyingkirkan DNA yang rusak, atau menyerah kalah pada kerusakan ifu atau mengaktifkan program kematian sel. Respons itu terjadi pada berbagai fase siklus seldan dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:1'5'6 l) menyingkirkan DNA yang rusak dan memperbaiki kontinuitas dupleks DNA; 2) mengaktifkan checkpoint kerusakan DNA yang menghentikan siklus sel dan memberikesempatan kepada sel untuk memperbaiki DNA yang rusak dengan demikian mencegah transmisi kromosom yang direplikasi secara salah;3) respons transkripsi yang berakibat perubahan profil transkripsi yangmenguntungkan sel; 4) mengaktifkan program kematian sel sehingga seldengan kerusakan DNA berat dapat disingkirkan. Proses pengambilankeputusan oleh sel seperti disebut di atas - yang disebut Dl{A damageresponse (DDR) - terdiri atas jejaring jalur transduksi sinyal yang 140

sangat kompleks dan melibatkan berbagai jenis sensor, transduser danprotein efektorT. Keempat jenis respons dapat berfungsi independent,tetapi seringkali protein utama yang terlibat dalam salah satu responsberpartisipasi dalam respons yang lain.j Bila kerusakan DNA tidak segera diperbaiki, maka akan terjadiberbagai kelainan dalam perkembangan sel, salah satu di antaranya adalahkanker. Sel kanker menunjukkan beberapa sifat yang membedakannyadari sel normal. Sel kanker seringkali menunjukkan laju proliferasi yangmeningkat, penurunan kemampuan apoptosis dan kemampuan intrinsikuntuk menembus membran basal dan bermetastasis. Selain itu sel kankerjuga menunjukkan instabilitas genomik yang memungkinkan kromosomputus, terbentuknya fusi onkogen baru, penekanan fungsi gen supresortumor, resistensi terhadap obat dan lain-lain. Secara singkat instabilitasgenomik berakibat tumor menjadi progresif. Instabilitas genomik pada selkanker terjadi akibat hilangnya sinyal kerusakan DNA atau terganggunyasalah satu atau lebih jalur DNA repair. Gambar 1. Berbagai jenis respons sel terhadap kerusakan DNA Gangguan salah satu jalur DNA repair dapat berakibat peningkatansensitivitas terhadap radiasi pengion. Sebagian jalur DNA repair tidakdiaktivasi secara terus menerus melainkan diatur sesuai kebutuhan. Sebagianjalur diaktivasi sebagai respons terhadap kerusakan DNA pada fase siklussel tertentu, misalnya homologous repair (HR) diaktifkan pada fase S darisiklus sel. Selain itu aktivasi jalur DNA repair dapat berbeda antara satujenis jaringan dengan jaringan yang lain, misalnya HR lebih aktif dalamsel yang pertumbuhannya cepat seperti sel hemopoetik, sedangkan jalurnon-homologous end joinirg (NHEJ) lebih aktif pada sel pascareplikasi.8Kerusakan DNA juga merupakan salah satu faktor kunci untuk aktivasistem cell. Apabila ada defek pada mesin DNA repair, di dalam stem cellakan terakumulasi berbagai mutasi yang berbahaya yang menyebabkan 141

stem cell resisten terhadap apoptosis dan berakibat instabilitas genomik yang pada akhirnya menyebabkan transformasi ganas stem cell meqjadi cancer stem cell.') Seperti telah disebutkan di atas faktor lingkungan memegang peran penting pada terjadinya kerusakan DNA, bahkan penelitian-penelitian terakhir menyatakan bahwa lingkungan mikro bukan saja memegang peran penting pada terjadinya kerusakan DNA tetapi juga berperan pada kelangsungan proses DNA repair. Salah satu faktor lingkungan mikro yang penting adalah hipoksia disekitar tumor yang menyebabkan peningkatanterbentuknya reactive oxygen species (ROS), kerusakan DNA dan mendorong terjadinya instabilitas genetik. Hipoksia terbukti bukan saja menyebabkan terjadinya kerusakan DNA, tetapi juga menyebabkan defek pada berbagai jalur DNArepair.to GEN DNA REPAIR Adanya temuan bahwa sistem mismatch repair berkaitan erat dengan sindrom suseptibilitas kanker Hereditary Nonpolyposis Colon Cancer (HNPCC) mengakibatkan dideklarasikannya kelompok gen ketiga yang terlibat dalam perkembangan kanker, yaitu kelompok gen DNA repair' Di samping kelainan pada onkogen dan gen supresor tumor, kelainan pada gen DNA repair yang berfungsi memelihara stabilitas genomik ini'terbukti mengakibatkan terjadinya kanker. Hampir setiap jenis kanker menunjukkan instabilitas genomik baik di tingkat nukleotida tunggal maupun di tingkat kromosom. Berbagai penelitian telah membuktikan bahwa protein DNA repair juga berfungsi dalam jalur pensinyalan yang menyebabkan penghentian siklus sel dan apoptosis. Dua contoh ekstrem dari konsep ini adalah peran gen mismatch repair (MMR) dan nucleotide excision repair (NER). MMR merupakan gen sensor kentsakan yang fundamental, sehingga bila gen ini tidak ada atau tidak bertrb-rgsi tidak akan terjadi awal pensinyalan dan transduksi sinyal repair maupun apoptosis. Sel yang mengalami defek MMR resisten teihadap dampak mematikan khemoterapi dan radioterapi. Di lain fihak gen NER berfungsi mengenali kerusakan DNA dan memperbaikinya. Kalau tidak ada NER atau NER tidak berfungsi, maka kemsakan DNA tidak akan dikenali kerusakan DNA tidak diperbaiki. Akibatnya adalah: 1) ker-usakan yang tidak diperbaiki meningkatkan jumlah mutasi gen dan 2) replikasi atau transkripsi DNA yang rusak menyebabkan kerusakan kedua (misalnya double strand breaks,DSB) yang dapat diperbaiki oleh BIR atau merangsang apoptosis.rr 142 ,.

Hingga saat ini telah diketahui sekitar 40 jenis gen DNA repair, beberapadi antaranya yang banyak dipelajari dirangkum dalam tabel 1 (dimodifikasidari Deng&Wang3 ) dan tabel 2 khusus untuk gen DNA repair yangberkaitan dengan sindrom kanker herediter. (dimodifikasi dari Heinenir)Tabel 1. Gen DNA repair yang sering mengalami gangguan pada kanker3ffiffi Mengaktifkan BRCA1, H2AX, p53, Chk2I{RRIIRR, NHEJ, Merekrut protein repair ke tempal kemsakanNERHRR Merekrut prolein repair ke tempat kenrsakanNER Berlungsi dalam jalur respons kerusakan DNA yang dirnedrasi p53MMR Mengikal situs kerusakan DNA, menghamtrat rekombinasi antar=DNA non-identik, mempromoaikaa rekombinasi homolog, mereparasi kesalahan replikasiHRR, NHEJ Membentuk kornpleks nuclease dengan RAD50 yang diperlukan untuk mengawali DSB selama proses DNA repairBER Merelcut enzim ke tempat kerusakanHRR, NHEJ Membentuk kompleks nucleasc dengan MREI yang diperlukan untuk mengawali DSB selama proses repairHRR Mengikat ssDNA,menpromosikan pemasanganHRR hornolog. penukaran sister chromal in Meningkatkan aktivitas RAD5I berikatar.r dengan qung DSBBER Mengikat ligase III DNA, memfasilitasi entl-joiningTabel 2. Gen DNA repair yang dihubungkan dengan sindrom kanker herediter.'r MSH2, MLH1, MSH6 BRCAI. RRCA2, CHK2 FANC.A, FANC-C, FANC-D, FANC-E, F,dNC.F FANC.G, BRCA2 ATM CHK2, p53 tsS WRN NSi] 1 MRI]II XPA, XPB, XPC, XPD. XPE, XPF, XPG Breast cancer associoted gene 1 (BRCA1) ditemukan sekitar tahun1990-an dan beberapa waktu kemudian diketahui bahwa mutasi germlinegen BRCAl merupakan predisposisi untuk tedadinya kanker payudara dan 143

ovarium. BRCA1 dikenal sebagai gen supresor tumor, tetapi kemudianterbukti juga bahwa BRCAI bertindak sebagai caretakeruntuk memeliharaintegritas genom dan tidak secara langsung menghambat proliferasisel. Sekarang diterima secara luas bahwa. peran penting BRCA1 dalammemelihara integritas genom adalah melalui perbaikan DNA yang rusak.BRCAI berinteraksi dengan protein-protein yang merupakan \"mesin\"DNA repair, yaitu RAD1 dan RAD50, MSH2, MSH6, MLHI dan AIM.Dalam hal ini BRCAI berfungsi sebagai koordinator berbagai aktivitasyang diperlukan untuk memelihara integritas genom. Selain itu kemudianterbukti juga bahwa BRCA1 berada berdampingan dengan }12AX yangmerupakan sensor kerusakan DNA pada situs kerusakan DNA Karena itukegagalan memperbaiki DNA rusak akibat ketiadaan HZAX berkaitandengan gangguan pembentukan BRCAI. BRCA1 juga dikenal sebagaifaktor transkripsi yang mengatur ekspresi berbagai gen yang terlibat dalambanyak proses biologik. Sedikitnya ada 3 gen yang berperan dalam DNArepair diatur fungsinya oleh BRCAI, yaitu GADD45 (gen DNA repairdan damage respons), gen DDB2 (yang menyandi protein p48 yangmengikat DNA yang rusak) dan XPC (xeroderma pigmenlasum group Cc o mp I iment ing pro t e i n).3 Di samping BRCA1 seperti disebut di atas, breast cancer associatedgene yang lain yaitu BRCA2 juga berperan dalam proses DNA repair.Berbeda dengan BRCAI yang tidak berperan langsung dalam menghambatsiklus atau proliferasi sel, peran BRCA2 dalam DNA repair adalah lebihlangsung. BRCA2 berinteraksi secara fisik dengan protein homologousrecombination (HR) hRAD51, melalui sederetan repeats asarn amino yangdisebut motif BRC. Homolog peptide dari BRC ini memblok pembentukanfilament nucleoprotein (NPF) dari hRAD51 sehingga ia tidak menjadiaktif, dengan demikian BRCA2 diduga mengatur aktivitas hRAD51.Selain itu repeat BRC dapat memecah NPF hRAD5l yang telah terbentuklebih dahulu, sehingga diduga BRCA2 berfungsi mengatur pembentukanmaupun perombakan NPF RAD5I. Di samping itu BRCA2 dikaitkandengan checkpoint GzlM dalam hal menentukan saat yang tepat untukmitosis.llBeberapa tahun yang lalu terungkap dalam suatu penelitianbahwa gen BRCA2 adalah gen anemia Fanconi Dl (FANCDl) dan bahwajalur FA/BRCA merupakan jalur bersama untuk mengatur berbagai aspekrespons sel terhadap kerusakan DNA.6,12 Mutasi pada beberapa gen DNA repair yang lain, misalnya mismalchrepair gene (MMR) seperti telah disebut di atas, selain menyebabkantidak dikenalinya kerusakan DNA juga berakibat instabilitas mikrosatelit144 :

(microsatellite instabiliry, MSI) dan dikaitkan dengan ditemukannyabanyak kesalahan replikasi DNA pada hampir 90% kasus HNPCC. GenDNArepair yang terlibat adalah mutasi hMSH2 atau hMLHI pada50-600/okasus, dan mutasi hMSH6 atau hPMS2 pada sekitar 5o% kasus HNPCC.Selebihnya yvng 40oA merupakan kasus yang mutasi pada gen MMR-nyasulit dideteksi.rt Berbagai penelitian menghubungkan fungsi MMR denganawaT cell-cycle checkpoint yang diinduksi kerusakan DNA secara tepat.Adanya peran protein MMR dalam DNA repair dan pensinyalan kerusakanDNA memungkinkan adanya jalur umum mekanisme molekuler perbaikanDNA. Tampak pada gambar 2 bahwa gen DNA repair tidak bekerja sendiri-sendiri tetapi berinteraksi satu dengan lain untuk memperbaiki DNA yangrusak melalui beberapa mekanisme (dibahas kemudian). j€r-h\ a\ -l-'\"i'.'\";_;;-':{ #.,rtflnocr'5 ;#'!,4{',,nrh'$' 1\",1il[j :fi?Ax lAll #haserlii,ii\" *'\"I,n,rolri nnt 'rn'iiR'$ADl-iI-{J\".''C.ti.#D.5':t' ,,,,^-nuftf,n, jf BLla j tu^, ..---.**-h..., :Xl:R-c'Ci }.Gambar 2. Sensor DSB dan jalur DNA repair (dimodifikasi dari tsristow&Hill'0)PERAN DNA REPAIR PADA TUMORIGENESIS Seperti telah disebut di atas, salah satu konsekuensi hilangnya fungsi genDNA repair adalah instabilitas genetik, yang pada akhirnya mengakibatkanakumulasi mutasi genetik dan terjadinya kanker. Salah satu peran DNArepair paling relevan untuk terjadinya kanker pada manusia adalah melaluisinyal yang diinduksi kerusakan (damage-inducec|) kearah apoptosis. Duailustrasi yang paling ekstrem dari konsep ini adalah gen MMR (misrnatchrepair) dan NER (nucleotide excision repair). Seperti telah disebut diatas gen MMR merupakan sensor yang fundamental, sehingga ketiadaangen ini berakibat tidak adanya sinyal awal kerusakan DNA dan tidak t4s

ada sinyal transkripsi untuk DNA repair maupun apoptosis, jadi lungsiutamanya adalah pensinyalan. Di lain fihak NER berfungsi mendeteksi dan memperbaiki kerusakan. Tidak ada satupun dari kedua komponen itu melakukan kedua fungsi sekaligus. Bila NER tidak berfungsi, kerusakanDNA tidak bisa diperbaiki. Kenyataan ini berakibat 2 hal, yaitu: 1) kerusakan yang tidak diperbaiki meningkatkan jumlah mutasi gen, ata:u2) replikasi DNA atau transkripsi melalui gen DNAyang rusak menghasilkan kerusakan sekunder (misalnya DSB) yang mungkin bisa diperbaiki atau memprovokasi apoptosis. Argumentasi yang sama dapat diberlakukan bagi semua gen predisposisi kanker yang berkaitan dengan DNA repair yang bersifat autosom resesif. I I BRCA1 dan BRCA2 terlibat dalam perbaikan double strands breaks (DSB). Seperti telah diuraikan di atas tidak berfungsinya BRCAldan BRCA2 mengakibatkan kerentanan terhadap kerusakan DNA, sama halnya seperli adanya mutasi gen DNA repair yang berakibat timbulnya penyakit autosomal resesif. Beberapa peneliti menduga bahwa protein BRCAI/ BRCA2 diperlukan untuk memproses DSB menyusul penghentian siklus sel (munkin pada fase G2) sebelum terjadinya perbaikan DNA melalui rekombinasi. Mutasi BRCAI atau BRCA2 mengakibatkan DSB menetap dalam sel yang tidak membelah. Ada 2 kemungkinan yang terjadi pada sel dengan DSB yang menetap, yaitu l) DSB dapat bergabung (fusi) dengan DSB lain dan berakibat instabilitas genetik, danlatau 2) akumulasi mutasi'sekunder pada gen yang mengontrol apoptosis yang diinduksi oleh DSB. Yang terakhir merupakan seleksi untuk tumorigenesis.rr Ekspresi BRCAI yang rendah dihubungkan dengan survival lebih panjang, sedangkan peningkatan ekspresi BRCA1 danlatau BRCA2 dihubungkan dengankekambuhan. Gangguan fungsi gen DNA repair ini dapat dimediasi oleh metilasi promoter.r3 Gambar 3 memperlihatkan peran BRCA1 pada tumorigenesis seperli diuraikan di atas. Berbagai penyakit yang berkaitan dengan instabilitas kromosom pada anak, walaupunjarang, seperli anemia Fanconi dan xeroderma pigmentosum, memberikan pengertian cukup penting tentang jalur DNA repair dan peranannya pada kanker di populasi umum. Anak-anak yang dilahirkan dengan defek jalur DNA repair pada umumnya menunjukkan kelainan kongenital, hipersensitifitas terhadap agen perusak DNA, instabilitas genomik dan risiko kanker yang tinggi. Jalur DNA yang rusak pada penderita- penderita ini sama dengan jalur DNA yang rusak akibat mutasi somatik atau inaktivasi epigenetik pada kanker pada populasi umum.8 146 .

Mutasi spontan*k 3Bfc] BRC An BRC\' ot* fi'+'BRC a All n!*d.iP '*€''!ira,Ib=s$F;.] Checkpoint/ Lingkungan a poptosis mutagenik PersistentApoptosrs Gambar 3. Ilustrasi peran gen DNA repair BRCAl/2 pada tumorigenesis Seperti telah disebut di atas, disfungsi gen DNArepair juga dapat te{adiakibat perubahan epigenetik pada gen tersebut. Gen RAD23A dan ERCClyang terlibat dalam identifikasi kerusakan DNA dan insisi dapat mengalamiinaktivasi akibat metilasi promoter, metilasi promoter gen MLHI, MSH2,MSH3 dan MSH6 juga berakibat perbaikan DNA melalui cara MER(mismatch excision repair) terganggu.ra Tabel 3 memperlihatkan beberapagen DNA repair yang mengalami perubahan epigenetik pada kanker. 14-t

Tabel 3. Gen DNA repair tenretilasi pada kanker.'' Sistem repair Gen Jenis kanker vane diketahuiBase excision repair MBD4 Kankerkolorektal,ovarium,mielomamultiple(BER) TDC Mieloma multipleDirect reversal OGG I Kanker tiroidNucleotie excision repair MGMT Kanker kolon. lambunMismatch excision repair XPC Kanker buli-bulillomologousrecombination RAD23A MultipclmielomaNon homologous end ERCCI Clioma MLH1 AML, kanker lambung,NSCLC, kanker leher & kepala, ovarium, kolorektal, endometrium MSH2 Kanker kolorektal, NSCLC, ovarium MSH3 Kanker lambung, kolorektal sporadic MSH6 Kanker kolorektal BRCA1 Kanker paludara, ovarium, lambung, NSCLC, lambunq, utems, buli-buli XRCC5Editing & processing FENI Kanker pal.udara (hipometilasi tnuclcasesPENGARUH POLIMORFISME GEN DNA REPAIR PADAKARSINOGENESIS Polimorfisme pada gen DNA repair makin banyak ditemukan,dan polimorfisme ini terbukti berperan pada karsinogenesis. Tabel 4menunjukkan rangkuman berbagai polimorfisme gen DNA repalr padastudi epidemiologi risiko kanker. r5 Berbagai penelitian telah melaporkan adanya keterkaitan anlarapolimorfisme berbagai gen DNA repair dengan risiko kanker, di antaranyaadalah polimorfisme S326C pada gen OGGI dengan risiko tinggi kankerparu dan kanker prostat . Sebaliknya tiga jenis polimorfisme pada genXRCCI, yaitu Rl94W R399Q dan R2B0H, berkaitan dengan risiko rendahkanker payudara, paru dan kandung kemih. Polimorlisme pada gen BRCA2,yaitu perubahan a menjadi g pada posisi -26 dalam 5'UTR diasosiasikandengan risiko rendah sebaliknya polimorfisme N372H menunjukkan risikotinggi kanker payudara. Hasil penelitian-penelitian tersebut memanghanya rnemperhatikan polimorfi snre gen tanpa memperhatikan mekan islreregulasi metabolism maupun lingkungan, walaupun demikian penelitian-penelitian tersebut setidaknya memberikan pengertian yang lebih luastentang variasi DNA repair dalam dimensi kesehatan masyarakat.l5148

Penelitian lain mempelajari hubungan antara polimorfisme gen DNArepair dengan kemampuan mereparasi DNA (Dt/l repair capacity,DRC), dan mengungkapkan antara lain bahwa varian RAD51 dapatmemodulasi predisposisi genetik kanker payudarar6, sedangkan yang lainmengemukakan adanya peningkatan risiko kanker payudara pada individudengan ERCC2 Asp3l2Asn dan ERCC2 LysT5lGln heterozigot.lT3ffiTabel 4: Polimorfisme gen DNA repair pada studi epidemiologi risiko kanker.rs3p261601982 S326C 1245c g 0,22-0,4s19q13.2/194360 0 t5 34029 a 35149 a n rl 61709 c 7143a C o )5 9110a C 10629c g 0,15 10660a t ll657a g 0,23 1l\26a t 0,50 Rl94W 26304c t 0,23 R280H 27466e a 0,13 R399Q 28152g z n )l 0,06-0,35 0,00-0,1 0 0,14-0,3919q13.2-13.31\26380 190079 v 0,453p251278720 0,2719ql3.2-13.31278730 3'UTR 8092c a 0,33 0,40-0,4516p13.3-13.r312187 60 1457-1461 delins (at)\" 0,33-0,44 0,06-0,42 22541c a 0,31 0,33 D312N 235919 a L751Q 35931a c 5',UTR 2063r a 300281 c13q1 2.3/600 1 85 s'UTR-26a s 0,2814q32.3/600675 0,03 N289H 1093a c N372H 1342a c n )t-n ?Q T1915M 5972c t R2034C 6328c t 0,05 K3326X 1020a t 0,01 5'region 45zl1a g T214M 18067c t 0,01 o ri 0,23-0,38 r49

PROSES DAN MEKANISME DNA REPAIR Pada manusia hingga saat ini diketahui 6 jalur DNA repair, yaitu 5'8yaitu:jalur l) Base excision repair (BER); 2) mismatch repair (MMR);3)nucleotide excision repair G'IER); 4) homologous recombination repair(HR atau HRR); 5) nonJtomologous end-jolnlng (NHEI); 6) translesionDNA synthesis (TLS). Akhir-akhir ini diketahui ada jaiur DNA repair FA/BRA yang berfungsi memperbaiki DNA crosslink melalui koordinasiNHEJ, HR dan TLS yang dianggap merupakan jalur tersendiri di sampingke 6 jalur yang telah ada sebelumnya. Tabel 5 memperlihatkan berbagaipenyakit yang disebabkan disfungsi jalur utama DNA repair. (dimodifikasidari Kennedy & Andrea8)Tabel 5. Berbagai penyakit yang disebabkan disfungsi jalur utarna DNA repair: BER Repair kerusakan basa/ Tidak ada laporan mutasi Ekpresi berlebihan pol ssDB Polimorfism OGG1. b pada kanker prostat, XRCCI uterus, ovarium: MMR Repair nukleotida yang *!llMutasi MSH2 MSH6. Hilang ekspresi pada :: 111y_:T::\"1_'cLl \" Mutasi XPA, B, C, E, F, karker kolon, ovarium r pada kanker kulrt, ekspresii NER Eksisi berbagai lesi varian ERCC I pada - -. -...-: DNA Tidak ada ekspresi l. - -l1no\"'n1*: pada germ cell tumor . Mutasi BRCA1/2 pd i kanker payudara, ovarium, testis prostat a: ::.-'*---:'...-\"--. \". -. -- Tidak ada ekspresi :iHR Repair dsDB BRCA1/2 pada ', kankcr paru i NIIEJ Repair dsDB Mutasi DNA ligase lV Tidak ada ekspresi pada sindrom Lig4 Kh70 pada kanker serviks, rectal dan koloni TLS Bypass DNA adducts Mutasi DNA pol E pada Ekspresi berlebihan selama replikasi DNA xeroderma pi gmentosun') l, Repair DNAcrosslink Mutasi homozigot gen FA genFApadakanker i,'--'-'\" '^ melalui koordinasi pd keganasan hematologi; NI\"IEJ, HR, TLS heterozigot pada kanker ::*ik:,tf '-t]:-'k':--ii-lI rarSnCa Tidak ada ekspresi FA I luv.,91*j oou'1.*l p:\" 1lil pada kanker sen'iks, t,! paru dan leukernia: \", Di samping kompleksitas jejaring jalur transduksi sinyal, proses DNArepair yang harus berlangsung tepat waktu dan efisien menjadi lebih ls0

kompleks oleh kenyataan bahwa kerusakan DNA harus dideteksi dandiperbaiki dalam konteks serat-serat kromatin yang padat yang tebalnya100-400 nm. Struktur padat kromatin dalam keadaan normal diperlukanuntuk mencegah proses nuklear misalnya transkripsi yang tidak diinginkan.Derajat kepadatan kromatin turut menentukan derajat kerusakan DNA danjuga berapa besar kemungkinan memperbaikinya, contohnya makin kurangkepadatan kromatin, makin mudah terjadi doublestrand breaks (DSB).s 6 Seperti telah disebut terdahulu awal DNA damage response di mulaidengan DNA damage sensor, yang disebut protein-protein sensor. Proteinsensor tidak sekedar berikatan dengan DNAyang utuh (tidak rusak) untukmencari kerusakan, tetapi melakukan kontak melalui pengikatan spesifikkarena mempunyai afinitas tinggi terhadap DNA yang utuh.Karena DNAyang utuh jauh lebih banyak dibanding DNA yang rusak, sensor lebihbanyak berada di lingkungan DNA yang utuh dibanding dengan DNA yangrusak. Pengenalan atau deteksi DNA yang rusak umumnya berlangsungmulti step. Walaupun demikian, di skriminas i antata DNA y ang utuh denganDNA yang rusak tidak absolut, karena itu baik DNA repair maupun prosesdalam checkpoint tidak dapat dianggap sebagai \"tombol\" molekuler;kedua proses sebenarnya beroperasi sepanjang waktu, tetapi magnitudareaksi akan meningkat bila ada kerusakan DNA'5 Tumor suppressor gene p53 yang fungsi utamanya adalah sebagai faktortranskripsi yang spesifik sekuen (sequence specific),juga dapat berikatandengan struktur DNA dan dalam kaitannya dengan DNA repair, afinitasp53 untuk mismatched dan bulged DNA sama bahkan lebih besar darikompleks MMR dan MSH-2 dan MSH-6. Ia berfungsi dalam mengontrolmekanisme HR melalui interaksi dengan berbagai protein yang terlibatdalam mesin HR, misalnya RAD5l, RAD54' Respons p53 bergantung padalokalisasi subselulernya berkaitan dengan tempat kerusakan DNA, dosis dan durasi stress genotoksik.ls Protein-protein utama yang terlibat dalam DNA damage response (DDR) dapat berada dimana-mana. Protein-proteinini dapat memediasi DDR dengan cara melekat pada kromatin melalui pengikatan dengan ubiquitin binding domain (UBD). Selama proses DDR, terjadi perubahan kepadatan dan komposisi kromatin. Kerusakan DNAmenyebabkan kromatin di lokasi kerusakan terurai (unwinQ sehingga protein-protein DNA repair dapat segera masuk dan melakukan perakitan. Ada berbagai enzim yang tergolong dalam deubiquitinating enzymes (DUBs) yang mengatur pengikatan kromatin tersebut.6 Jadi dengan demikian, jelas bahwa rekrutmen, perakitan dan perombakan kompleks protein pada situs kerusakan DNA turut ditentukan t5l

oleh struktur kromatin. Seperti telah disebut terdahulu struktur kromatinlokal di tempat kerusakan turut menentukan apakah kerusakan dapatdiperbaiki atau tidak. Di lain fihak, modifikasi histone, yang merupakankomponen kromatin, yang terjadi sebagai response terhadap kerusakanDNA, di samping meningkatkan rekrutmen faktor-faktor DNArepair, jugadapat memberi dampak pada struktur dan kepadatan kromatin lokal, danhal ini mempengaruhi akses faktor DNA repair ke lokasi kerusakan.le Gambar 4 memperlihatkan proses yang terjadi setelah kerusakanDNA akibat radiasi pengion. Apabila terjadi kerusakan DNA, pertama-tama kerusakan harus dikenali (damage recognition) yang diperankan olehberbagai sensor dan mediator. Damage recognition dalam benfuk palingsederhana adalah interaks i antarabagianDNAyang rusak dengan suatu enzim,misalnya photolyase dan DNA glycocylase. Jenis re cognitiony ang lain adalahmultistep damage recognition dan combinatorial recognlllozz. Respons selterhadap kerusakan DNA secara keseluruhan disebut DNAdamage response(DDR) dan terdiri atas: 1) enzim DNArepair dengan berbagai kompleksitasmengenali dan menyingkirkan kerusakan; 2) kerusakan DNA mengaktifkanDNAdamage checkpoints yang menghentikan siklus sel; 3) kerusakan DNAmengaktifkan transkripsi gen tertentu (transcriptional response); 4) terjadinyaapoptosis. Keempat proses bisa terjadi tanpa bergantung satu dengan lain(independent) tetapi pada umumnya terjadi interaksi antar-respons, bukansaja dalam hal menghentikan siklus sel tetapi juga dalam memediasi repairlangsung atau tidak langsung.5 Pada gambar 4 tampak bahwa dalam keadaan normal, suatu double-strand DNA break (DNA-DSB) akibat radiasi pengion dikenali olehkompleks MRE1l-RAD50-NBS1(MRN). Hal ini berakibat aktivasi danrekrutmen a taxi a-t e I e an g i e c t qs ia-mut at e d (N|lli{),DNA-dependentprotein-kinase (DNA-PK) catalytic subunit (DNA-PKCS) kinase dan fosforilasivarian histone H2AX (disebut yH2AX) di sekeliling lokasi kerusakan.Kemudian sejumlah protein penyensor kerusakan, seperti mediator DlrlAdamage checkpoint (MDCI) dan p53-binding protein (53BPl) dan DNAdamage repair protein yang terlibat dalam HR dan NHEJ direkrut dalamwaktu I-6 jam setelah kerusakan terdeteksi, untuk memperbaiki DNA yangrusak. Jalur NHEJ dapat digunakan dalam setiap fase siklus sel, sedangkanjalur HR lebih aktif pada fase S dan G2.r0 Pengenalan kerusakan DNAoleh sensor dan mediator diikuti dengan aktivasi transduser sinyal DNArepair dan berbagai efektor yang kemudian mengafur berbagai proses padaberbagai checkpoint siklus sel. Hasil akhir yang terjadi, bergantung padasukses tidaknya DNA repair.2ots2

Sensor & mediator FW..!ffi Signal transducer & efektor G1, 5, G2 checkPoint DNA RepairMAPK/sAPK/Pl3K-AKT signalingMitotic catastrophe Terminal arrest P2l*ot, pl-G'**ouGambar 4. Proses DNA repair pada kerusakan DNA akibat radiasi pengion (dimodifi kasi dari Faulhaber&Bristowte) Gambar 5 dan 6 memperlihatkan proses DNA repair dalam kontekskromatin yang padat. (dikutip dari Peterson & Cotea) eliJtr&ffJt?irl{rftt'hl{ - ef*it,# ekbffiMs.*sktua-.i ; *&dtffi = .##gd##.ffi::f#*{\":*:'*h. Y'-r{T;B#Hry\"-i,&*i.ed{4{de+*t**tutffiP \"*, { ,**s_ sfi/{/{* ,{#gss6.***\"-,J ::trj;*ftXt *:+ | *,***.F{ '-''*'{H( {f$f{'' gJ(€€{6.- \"H;r*rr r}F-1--Gambar 5. Perbaikan DNA double strand breaks (DSB) dalam komatin 153

Pada awal proses terjadi fosforilasi ekor terminal C dari histoneH2AIHAX yang bergantung pada ATM/ATR di sekitar kerusakan DSB.Hal ini menyebabkan pengikatan/retensi beberapa faktor yang berperanpada remodeling/modifikasi kromatin dan DNA repair. Asetilasi histoneyang terjadi kemudian. memungkinkan terjadinya proses di ujung DNAuntuk jalur NHEJ atau HR. RAD54 membantu RAD51 untuk mencarihomolog dan menginvasi kromatin. Langkah ini juga difasilitasi olehenzim yang memodifikasi fosforilasi histone, disusul kemudian denganbranch migration. Untuk mendapatkan kembali struktur semula diperlukanperakitan kromatin. (gambar 5). Gambar 6,{merepresentasikan akses, repair dan restore (ARR); gambar68 menunjukkan pada jalur NER, akses ke DNA yan rusak dilakukanmelalui CSB/RAD26; gambar 6C menunjukkan bahwa CSB/RAD26 jugamemfasilitasi jalur BER. '€€sg€fEd.- B NER g €trtrtr6.- ,j6'T -,t: . -_,€i@!{/*{6{ft!! r t- r'&i ida,eru ffiu €.\"i'._.€€€.#.. g. -i .. -ge Ce..- 1 m:x:::.*\"\" ry,..l#*-{ I et6reir€f4$raf-{, f7if €--''='- d#.d#, a€R .^-.',.*-,.'l -l $g$#$$ €€€d.ff€,, -r&444*.€. .' .'.:1,{;:r:: ffie...-\".:-- .*' €.--t_€€€€* .ryp_ !' :it-xer{. a a i;sq.r**.+F..:,i .,.' I -€ _ir-jg€gjr. €ggg€€ - Gambar 6. DNA nucleotide excision repair (NER) dan base excision repair (BER) dalam konteks kromatinMekanisme DNA repair Seperli telah disebut di atas, saat ini telah diketahui 6 jenis mekanismeDNA repair, yailrt base excision repair (BER), mismatch repair (MMR),nucleotide excision repair (NER), homologous recombination repair (Hkts4

atau HRR), non- ho mo I o gous end-i o ining (NHEJ ), dan tr ans I es i o n synth e s i s(TLS). Jalur DNA repair memegang peranan penting dalam memeliharastabilitass genom. Jalur-jalur ini tidak beroperasi dalam tingkat fungsionalyang sama dalam satu sel karena beratnya kerusakan DNA berbeda-beda.BER merupakan jalur DNA repair konstitutif yang paling aktif karenakerusakan oksidatif DNA sering sekali terjadi sepanjang siklus sel. Dilain fihak NHEJ yang dapat merespons sedikitnya satu DSB dalam satusel menunjukkan aktivitas yang paling rendah. Walaupun demikian setiapjalur DNArepair diperlukan untuk memelihara kandungan dan konfigurasiDNA.21 Di bawah akan dibahas secara singkatmekanisme spesifikmasing-masing jalur. (dirangkum dari Peterson & Cotea, Sancar dan kawan-kawan5,Kennedy & Andrea8) (lihat gambar 7).Base excision repair (BER) Jalur BER merupakan jalur yang memperbaiki residu nukleotida yangrusak atau single strands breafr (SSBs). BER diawali oleh glikosilase DNAyang melepaskan basa sasaran sehingga terbentuk bagian DNA yang tidaklagi mengandung purin atau pirimidin (situs tanpa basa , AP) Basa yangrusak disingkirkan oleh sedikitnya satu di antara I 0 glikosilase DNA. BagianDNA yang tidak lagi mengandung purin atau pirimidin (AP sites) kemudiandiproses dengan AP-endonuklease, menghasilkan 5' phosphodeoxyribosegrqup. Dengan aktivitas AP-lyase residu 3' disingkirkan dan gap yangterj adi kemudian diisi dengan DNA polymerase, disusul kemudian denganligasi. Aktivitas BER diketahui sesuai dengan siklus sel, dalam arli bahwakemampuan BER untuk mereparasi DNA dapat berbeda pada fase siklus se1 yang berbeda.22 Mutasi yang paling sering dijumpai pada gen BER pada kanker adalahtransisi C ke T pada dinukleotida CpG, metilasi promoter MBD4 dan oGGl.r5 Mismatch repair (MMR) Fungsi MMR dikaitkan dengan replikasi DNA untuk mengoreksi kesalahan fungsi \"proofreading\" dari DNA polymerase. Mutasi atau tidak diekspresikannya gen MMR akibat peristir,va epigenetik dapat berakibat instabilitas mikrosatelit dan disfungsi ini berkaitan erat dengan HNPCC. Jalur MMR berfungsi menyingkirkan nukleotida yang\"salah pasangan\" akibat kesalahan replikasi dan mereparasi adduct DNA. Deteksi nukleotida yang salah pasang dilakukan oleh kompleks MSH, diikuti interaksi dengan 15s

kompleks MLHI/PSM2 dan MLHI/MLH3. Beberapa jenis protein berparlisipasi dalam eksisi dan resintesis nukleotida. la Nucleotide excision repair (NER) Jalur NER merupakan jalur utama untuk menyingkirkan kerusakan DNA yang besar (bulky) biasanya oligonukleotida dan bekerja pada berbagai lesi DNA yang menyebabkan distorsi heliks DNA yang berakibat gangguan pemasangan basa.23'2a Reparasi DNA dilakukan dengan melibatkan koordinasi berbagai excision nuclease (sistem enzim multisubunit) seperti XPA, XPB, XPC, XPD, XPE, XPE dan XPG, serta kelompok excision repair cross complementation (ERCCl). Protein- protein ini bekerja sama mengenali dan meng-eksisi nukleotida yang rusak, melakukan resintesis dan ligasi untaian DNA. Ada 2 jenis NER pada sel eukariotik, yaitu transcription coupled repair (TCR) dan global genome repair. Global genome repair merupakan proses lambat yang berfungsi mengamati seluruh genom untuk mendeteksi kerusakan, sedangkan TCR sangat spesifik dan efisien dalam menyingkirkan kerusakan pada untaian yang ditranskripsi dari gen yang diekspresikan.3 Langkah-langkah dasar yang dilakuk an adalah a) pengenalan kerusakan (dam a g e re c o gn i t i o n) ; b) dual incision yang mengapit kerusakan dan menyebabkan terbentuknya oligomer sebesar 24-32 nt pada eukariotik); c) penglepasan oligomer yang dipotong; d) sintesis untuk mengisi gap yang terjadi; e) ligasi.\" Homologous recombination repair (HR atau HRR) Bila tidak dimungkinkan untuk memperbaiki DNA sebelum replikasi,DNA dapat diperbaiki dengan cara perbaikan homolog (HR). Akibatkerusakan DNA-polymerase blocking akan terjadi DSBs yang kemudiandiperbaiki dengan HRR. Jalur ini berfungsi memperbaiki doublestrands breaks (DSBs) melalui penyusunan sekuen DNA homolog yangberlangsung pada fase S lanjut hingga fase M dari siklus sel. Ada 3 langkahyang dilakukan, yaitu: a) invasi ke dalam untaian DNA (strand invasion); b)branch migration; c) holliday junction formation yang melibatkan RAD51,RAD52, RAD54, RAD55, RAD57, BRCAI dan BRCA2. Awalnyakompleks RAD50, MREII dan NSBI yang menunjukkan aktivitaseksonuklease 3'-5', meng-ekspos ujung 3' pada kedua sisi DSB. Ujung3' dari untaian itu kemudian diperpanjang oleh DNA polymerase yang\"membaca\" sekuen komplementer. Setelah replikasi melewati ujung DSB,ujung 3' kembali ke kromosom original kemudian replikasi dilanjutkan. 156

Sifat penting dari jalur HR adalah bahwa informasi yang tidak didapatdari dupleks yang putus, ditelusuri lewat dupleks homolog. Pada kasusdimana kedua dupleks tidak benar-benar homolog akan terjadi konversigen. $ S5B r*pair-H$ l-{:i{li':l-':l'i B trSF r'*p*ir-$*FIGJ ffiffi '.'I ld:.i.l,-^' '., \":.t :dr:e '{t.l i- f ill.-:1\"\" I l--.- t Tc r€E* $ BEH rffyi lrT':rrytfitrfftlflir=f .l\J ll-- t.ir .-\"t,:r-,,.rr't,. :' I\" tl II ffli.f:f.i.......j.:.].l.J.i.;....j.;..'j......;.g lrr!t{:m!.lr,F te, !:r,{i ri+.; . 1:\4Frll,,1,! ln FFI:,_l :l!-t-tslrri.. I {nir.ll.t: ti.il ll'-\", * P@lTtm-lFffiffi lffir il:U!r--!r-s!- '1: i;r\"- fl- r'- \".4* :{i: + flfJi lljlxr-ill]rlli!'l]Iiijj;l;l Gambar 7. Berbagai mekanisme DNA repairA: DSB repair-HR; B: DSB repair NHEJ; C: NER; D: BER 1s7

Single strand annealing Ada mekanisme DSB repair yang dianggap jalur transisional antara HR dan NHEJ yang disebut mekanisme single strand annealing. Padajalur ini ujung dupleks dicerna oleh suatu eksonuklease sampai bagian- bagian homolog pada kedua sisi kerusakan terekspose. Bagian-bagian ini kemudian dipasangkan, ekor non-homolog dipangkas sehingga kedua ujung dupleks dapat diligasi.5 No n-homologous end j oinlng' NHEJ) Jalur ini merupakan jalur utama yang lain dalam memperbaiki DSBs. Seperti halnya pada HR, jalur ini penting dalam respons terhadap bahan- bahan yang menyebabkan DSB, misalnya radiasi pengion, bleomycin, topoisomerase, berbagai jenis racun dan anthracyclin. Enzim yang terlibat terdiri atas subunit katalitik dan subunit regulatorik (Ku70/KuB0 heterodimer). Subunit katalitik merupakan serine/threonine kinase yang tergolong dalam keluarga phasphatidyl inositol-3 kinase (PI3-K). KU701 Ku80 heterodimer mempunyai aflnitas yang tidak bergantung pada sekuen (sequence-independent affinity) untukujung-ujung untaian ganda, dan setelah ia berikatan dengan ujung DNA, ia merekrut dan mengaktifkan subunit katalitik. Protein-protein lain diperlukan untuk melengkapi NHEJ, termasuk di antaranya protein artemis dan DNA-ligase IV. Perlu diingat. bahwa perbaikan DNA melalui jalur NHEJ sering mengalami kesalahan. Karena proses perbaikan tidak menggunakan cetakan komplementer, dapat terjadi fusi dari ujung dupleks DNA yang tumpul dan berakibat delesi atau insertion pasangan basa. Trans I es ion synthes is (TLS) Proses TLS merupakan mekanisme lain untuk memperbaiki kerusakan DNA yang berkaitan dengan thymine dimers dan chemical adducts yang besar. Pada garpu replikasi DNA, DNA adducts dapat menyebabkan polymerase replikatif seperti DNA polymerase delta, macet. Tetapi selmemiliki mekanisme canggih untuk \"mematikan\" (switch ffi polymerase replikatif dan o'menyalakan\" (switch on) polymerase altetnatif misalnya polymerase pol B. Pada jalur ini ada kecenderungan untuk terjadi kesalahan. Sel kanker diduga mempunyai ketergantungan tinggi pada salah satu polymerase TLR yang memiliki kecenderungan itu sehingga berakibat terjadinya laju mutasi yang tinggi. r58

KOMPONEN MOLEKULER CHECKPOINT KERUSAKAN Checkpoint kerusakan DNA, seperli halnya jalur transduksi sinyal yanglain, mempgnyai 3 komponen, yaitu sensor, transduser sinyal dan efektor.Walaupun demikian tidak ada batas yang jelas antara ketiga komponen,misalnya sensor kerusakan seperti ATM, juga bisa berfungsi sebagaitransduser. Kemudian ada kelompok protein checkpoint lain, seperti BRCA,claspin, 53BP 1 yang ditempatkan di antara sensor dan transduser dan disebutmediator. Mediator-mediator ini ternyata juga berparlisipasi dalam lebihdari satu langkah dalam respons checkpoint. walaupun checkpoint Gl/S,intra-S dan G2,M berbeda satu dengan yang lain, molekul-molekul sensorkerus akan yang m engakti fl<an berbagai che ckp oin t terny ata berperan padaketiga jalur, atau berperan utama pada salah satu jalur dan berparlisipasidi ialur yang lain. Sama halnya dengan molekul-molekul transduser yangmerupakan kinase dan fosfatase, serla protein efektor dapat berperan padaketiga checkpoint dalam berbagai tingkatan.5MENGUKUR KEMAMPUAN DNA REPAIR Adanya peran DNA repair pada kanker menyebabkan banyak penelitiberusaha mengukur kemampuan DNA repair untuk menghubungkannyadengan risiko kanker.2s Kesulitan dalam mengukur kapasitas DNA repairdalam hubungannya dengan etiologi kanker disebabkan oleh kesulitandalam melakukan pemeriksaan sel secara utuh yang memberikan gambarantentang respons terintegrasi terhadap kerusakan DNA. Di samping itu,hingga saat ini belum ada test genetik yang spesifik, yang sebagian besardifokuskan pada pemeriksaan single nucleotide polymorphisrr (SNPs).Penelitian kapasitas DNA repair dan hubungannya dengan etiologi kankermemerlukan pertimbangan cermat dalam menentukan disain, banyaknyafaktor perancu, dan lebih penting lagi berbagai variabilitas test yangdigunakan, baik intra-individual maupun inter-individual, serta berbagaipengaruh biologik.26 Namun demikian, telah banyak strategi untuk mengukur kapasitasDNA repair yang digunakan di berbagai pusat penelitian, misalnya metodePCR, comet, TLNEL, FISH, flowcytometry, annexin V labeling dan lain-lain. cara PCR walaupun sangat sensitif dan dapat mengukur kerusakanDNA spesifik gen, tidak dapat mengkuantifikasi dan menentukan jeniskerusakan DNA. Test ini hanya berdasarkan aktivitas template DNA yang rusak selama amplifikasi dan analisisnya bergantung pada intensitas band 159

yang diamplifikasi. Metode TLINEL dapat mendeteksi fragmentasi DNA(SSB dan DSB) dengan mewarnai ujung bebas dari DNA dengan fluoresein,tetapi tidak dapat membedakan apoptosis dari nekrosis dan autolisis yangjuga sering menghasilkan fragmentasi DNA. Metode flowcytometry dapatmendetekqi kerusakan DNA hanya pada sel yang mengalami apoptosis.Dengan demikian, masih perlu dicari strategi lain, dengan mengkombinasibeberapa cara deteksi dan mengembangkan cara untuk mendeteksi danmenentukan lokasi kerusakan sefta mengukur proses DNA repair.27PEMANRAATAN BIOMARKER DNA REPAIR UNTUKTERAPI KANKER Mengetahui peran biomarker DNA repair dalam perkembangankanker, implikasinya dalam penatalaksanaan kanker seperti prediksirespons terhadap terapi dan korelasinya dengan luaran klinik merupakan area tlama dalam personalized medicine. Pengrkuran aktivitas jalur DNArepair yang dapat mempengaruhi respons terapi dan memprediksi luaranklinik dapat berpengaruh terhadap pengambilan keputusan klinik dalampenatalaksanaan kanker. Berbagai gen dan protein DNA repair yang telahdiuraikan di atas dapat diukur kadarnya dan digunakan sebagai biomarkerterapi kanker. Di samping itu dengan diketahuinya jalur DNA repair dapatdikembangkan terapi target yang diarahkan untuk mempengaruhi jalur'bersangkutan, salah satu di antaranya adalah menggunakan protein-proteinpenghambat jalur DNA repair. Inhibisi DNA repair pada kanker merupakanstrategi yang menarik untuk meningkatkan efek sitotoksik khemoterapidan radiasi dan karena itu pemanfaatan inhibitor DNA repair merupakansubjek penelitian terapi kanker selama beberapa dekade terakhir. Di antarainhibitor DNA repair yang diketahui, poly-(ADP-ribose)-polymeraseinhib itor (PAR.Pi) merupakan inhibitor DNA repair yang perkembangannyajauh melebihi yang lain dan terbukti sangat menjanjikan pada terapiberbagai jenis kanker termasuk kanker payudara dan ovarium.2r,2S PARPsmerupakan anggota keluarga enzim yang terlibat dalam banyak prosesseluler melalui konversi NAD+ menjadi rantai PAR. Ada 18 jenis proteinPARP, salah satu di antaranya yang paling penting adalah PARPI. PARPIadalah enzim yang diasosiasikan dengan kromatin yang terlibat dalamberbagai fungsi nukleus seperti DNArepair, regulasi struktur kromatin dantranskripsi, ketahanan hidup sel dan apoptosis, memelihara tabilitas genomdan pensinyalan pro-inflamasi. Gambar B menunjukkan peran PARP padaDNArepair dan hubungannya dengan protein lain yang berakibat kematian160 .r

sintetik sel pada terapi kanker. Pada gambar B tampak PARP diaktifkansebagai respons terhadap DNA SSB dengan mendeteksi dan mengikatSSB untuk mengawali proses BER. Aktivitas katalitiknya menghasilkanpoly(ADP-ribosil)-asi pada dirinya sendiri dan protein BER yang lainseperti XRCCl. Aktivasi PARP kemudian merekrut protein DNA repairyang lain melalui poly(ADP-ribosil)-asi dan interaksi langsung untukmenfasilitasi DNA repair. Kadar PAR seluler diatur oleh aksi PARP danPARG yang berlawanan. Degradasi PAR oleh polimer PARG berakibatdilepaskannya protein yang telah berubah oleh DNA yang rusak. InhibisiPARP menyebabkan peningkatan SSB persisten yang dikonversi menjadiDSB. Baik protein HR maupun DDR terlibat dalam perbaikan DSB.Walaupun demikian, sel dengan defisiensi HR atau sel dg BRCA tidakmampu melakukan perbaikan DNA dengan akumulasi DSB akibat inhibisiPARP yang kemudian menyebabkan garpu replikasi kolaps, instabilitaskromosom dan kematian se1.2r \ PersirtentS5B /BRCAnessi;Y\"!l ,@ I DNA0SB I i PARP lnhibilion ,,E-r'r*y-.f.fi r.\" f^uJ, #p / oNA aahace Hffi, fte$ponse {DDR} \"e\" -': h,atrafflit@tPARPA.!'vJtr,,n - :W- - llo6olo8ou5 xF. IEN {Hql nepEirI xRccl ry Synthelic I Lethality i\",ffi::l#i:l\",J,Il ,* /lcdl \PAR.,PN Altenative leilsi. {Error prone N}{U):A..,\"',. collaps€d replication fo.ks Chroft ogome instattililyw #eBaseEici5ionRepalr {BgR) xVE-C\".l &€*d@ I II -.-w--oaJ*&-$1lgpl\"!^:- II J I ,It cellsuruivil : Apoptosis /trell kath :Gambar 8. Peranan PARP pada DNA repair dan interaksinya dengan protein lain.2t lnhibitor PARP (PARPD menyebabkan 1) kematian sintetik sel tumordengan defek HR, dan 2) meningkatkan efek sitotoksik khemoterapi danradiasi. Hingga saat ini PARPi digunakan untuk meningkatkan efektifitaskhemoterapi dan radiasipadapembawa mutasi BRCAl, tetapi lebih jauhlagi PARPi dapat digunakan untuk menghambat kerja berbagai gen DNArepair yang lain tetmasukATM, CHKl, RAD51 dan lain-lain.2s 161

Berbagai penelitian membuktikan bahwa peningkatan kemampuanDNA repair dalam sel kanker diasosiasikan dengan resistensi terhadapkhemoterapi atau radiasi yang secara jelas membatasi keberhasilan terapiitu pada sebagian besar kasus. Tidak semua pasien akan memberi responsterhadap inhibitor PARP-1. Ada beberapa alternatif mekanisme terjadinyaresistensi terhadap inhibitor PARP (gambar 9)21 ! \"**.o-_'*,*-li L i-'**il\"-l L:\"1*rvJ1' erautmienot r\ j r;;;-l i;;;il;i---- --\I\r Analvsis -=' L*.ir',:.::Tj l._..-_._'+ I sacat 1 $Bpl | *utrtionr; * o\"i.,\"\"* + Resistance Aesirta*tlq PAf,P tlhrbiter lheEpy; -/-/t,/ AltsmauwTlsipy ,/ S6ldod i-,-u:r-.j _,/a &her DNA I -,p stn,f ' -t- ,/ l nepair Pad,wavs I ---- nrynt /,tGambar 9. Predisposisi pasien terhadap keberhasilan terapi idengan nhibitor PARP dan terjadinya resistensi.2l Analisis biomarker pada sampel tumor dapat menghasilkan profil DNArepair pada setiap pasien dan dapat memberikan informasi apaloh pasienbersangkutan akan memberi respons terhadap inhibitor PARP.. Tumorpada pasien dengan defisiensi HR dan BRCAness umumnya hipersensitifterhadap PARPi sehingga akan optimal untuk memilih subset pasienseperti itu untuk diberikan PARPi. Di lain fihak, pasien dengan tumor yangmengalami mutasi sekunder BRCA I atau BRCA2 dengan defisiensi 53BP Iatau defek jalur DNA repair yang lain seperti penekanan jalur BER ataupeningkatan jalur HR/FA mungkin akan resisten terhadap PARPi, sehinggatidak ada manfaatnya untuk diberikan inhibitor tersebut.2r162

RINGKASAN Selama kehidupan sel, DNA terus menerus telpapar pada berbagaiperistiwa yang dapat merusak struktur DNA, tetapi tubuh manusiadilengkapi dengan kemampuan untuk mempertahankan integritas strukturdan sekuen DNA melalui mekanisme DNA repair yang merupakan fungsigen DNArepair. Ada berbagai cara dan j alur untuk memperbaiki DNAyangrusak. Gangguan salah satu atau lebih jalur DNA repair dapat berakibatinstabilitas genetik dan karsinogenesis. Jalur DNA repair akhir-akhir inidigunakan sebagai sasaran terapi target.RUefUKAN1. Branzei D, Foiani M. Regulation of repair throughout the cell cycle. Nat Rev Mol Cell Biol 2008; 9:291-3082. Hansen WK, Kelly MR. Review of mammalian DNA repair and translational implications. J Pharmacol Exp Ther 2000;295:1-93. Deng CX, Wang RH. Roles of BRCAI in DNA damage repair: a link between development and cancer. Human Mol Genetics 2003; 12 ( 1): Rl l3 -R I 234. Peterson CI, Cote J. Cellular mechanisms for chromosomal DNA repair. Gene & Developm ent 2004; I 8: 602- 1 65. Sancar A, Lindsay LA, Unsal-Kacmaz K, Linn S. Molecular mechanisms of mammalian DNA repair and the DNA damage checkpoints. Ann Rev Biochem 2004;73:39-856. ' Cohn MA, D'Andrea AD. Chromatin recruitment of DNA repair proteins; lessons from the Fanconi Anemia and double strand break repair pathways. Mol Cell 20A8;32: 306-121. Harper JW, Elledge SJ. The DNA damage response: ten years after. Mol Cell 2007;28 739-458. Kennedy RD, D'Andrea AD. DNA repair pathways in clinical practice: lessons from pediatric cancer susceptibility syndromes. J Clin Oncol 2006; 2aQ3):3799-8089. Vaish M. Mismatch repair deflciencies transforming stem cells into cancer stem cells and therapeutic implications. Mol Cancer 2001;6: 26. Diunduh dari http ://www. molecu la r-ca nce r.com/content/6/l /2610. Bristow RG, Hill RP. Hypoxia, DNA repair and genetic instability. Nature Rev 2008; 8: 180-9211. Heinen CD, Schmutte C, Fishel R. DNArepair and tumorigenesis. Cancer Biol Ther 20A2; 5:41 1 -85 12. Rissinger N{A, Groden J. Crosslink and crosstalk: Human cancer syndromes and DNA repair defects. Cancer Cell 2004; 6: 539-45I13. Swisher EM, Gonzalez RM, Taniguchi T, Garcia RI, Walsh Goff BA, Welesh P. Methylation and protein expression of DNA repair genes: Association with chemotherapy exposure and survival in sporadic ovarian and peritoneal carcinomas. Mol Cancer 2009; 8: 48. Diunduh dari http://www.molecular 163

cancer.com/ ca\tent/ I / I / 48 14. Lahtz C, Pfeiffer GP. Epigenetic changes of DNA repair genes in cancer. J Mol Cell Biol20ll; 3: 5l-58 15. Goode EL, Ulrich CM, Potter JD. Polymorphisms in DNArepair genes and associations with cancer risk. Cancer Epid, Biomarkers & Prev 2002; 11: 1 1 13-50 16. Shin A, Lee KM, Ahn B, Park CG, Park SK, Noh DY, et al. Genotype- phenotype relationship between DNA repair gene genetic polymorphisms and DNA repair capacity. APJ Cancer Prev 2008; 9: 501-5 17. Bernard-Gallon D, Bosviel R, Delort L, Fontana L, Chamoux A, Rabiau N, et al. DNA repair gene ERCC2 polymorphisms and associations with breast and ovarian cancer risk. Mol Cancer 2008;1:36. Diunduh dari http:/1www. molecular cancer.com/content/7/1136 18. Sengupta S, Hanis CC. p53: Traffic cop at the crossroads of DNArepair and recombination. Nat Rev 2005:6: 44-55 19. RuthenburgAJ,LiH,PatelDJ,AllisCD.Multivalentengagementofchromatin modifications by linked binding molecules. Nat Rev Mol Cell Biol 2007; 8: 983-9420. Bristow R, Faulhaber O. genetic/Individualpredictors for prostate cancer radiotherapy. Diunduh dari http://wwwimedex.com/appresources/PDF 21. Wang XZ, Weaver DT. The ups and downs of DNA repair biomarkers for PARP inhibitor therapies. Am J Cancer Res201 I ; l(3): 301-27 22. ChaudryMA. Base excision repairof ionizing radiation-induced DNA damage in Gl and G2 cell cycle phases. Cancer Cell Intl 2007;7:15. Diunduh dari http ://www.ca n cerci.com/ content/71!/15 23. Fuss JO, Cooper PK. DNA repair: dynamic defenders against cancer and aging. PLos Biol 2006; a(Q:899-903,24. Marlin LP. Hamilton TC, Schilder RJ. Platinum resistance: the role of DNA repair pathways. Clin Cancer Res 2008; l4(5): 1291-95 25. Li C, Li E, Wang and Wei Q DNArepair phenotype and cancer susceptibility - a mini review. Int J Cancer 2009:124:999-1007 26. Berwick M, Vineis P. Measuring DNA repair capacity: Small steps. J Nat Cancer Inst 2005; 97(2):84-8527 . Kumari S, Rastogi RP, Singh KL, Singh SP, Sinha RP. DNA damage: detection strategies. EXLI J 2008;7: 44-6228. Javie M, Curtin NJ. The role of PARP in DNA repair and its therapeutic exploitation. Brit J Cancer 2011; 105: lll4-22 164 :