Dalam biologi molekuler, kodon adalah unit dasar dalam kode genetik yang terdiri dari tiga nukleotida (triplet) pada rantai RNA atau DNA. Setiap kodon mengkode satu asam amino, yang merupakan komponen penyusun protein. Urutan kodon dalam gen menentukan jenis dan urutan asam amino yang akan disusun, sehingga menentukan bentuk dan fungsi protein yang dihasilkan.
Mutasi genetik terjadi ketika urutan kodon berubah akibat kesalahan dalam replikasi DNA, pengaruh radiasi, bahan kimia, atau bahkan faktor keturunan. Perubahan satu atau lebih kodon dapat berdampak ringan, berat, atau bahkan fatal tergantung pada fungsi protein yang dipengaruhi. Dalam banyak kasus, mutasi kodon menjadi penyebab langsung berbagai penyakit genetik.
Fungsi Kodon dalam Sintesis Protein
Sintesis protein dimulai dengan transkripsi, di mana DNA disalin menjadi RNA, dan dilanjutkan dengan translasi, di mana ribosom membaca kodon pada RNA untuk merangkai asam amino menjadi rantai polipeptida.
Contoh Ilustratif: Kodon AUG dan Start Translasi
Kodon AUG memiliki fungsi khusus sebagai kodon inisiasi yang menandai dimulainya sintesis protein dan mengkode asam amino metionin. Jika kodon ini tidak ada atau tergantikan oleh mutasi, proses pembentukan protein tidak akan dimulai dengan benar.
Misalnya, jika dalam gen tertentu kodon AUG bermutasi menjadi ACG, maka ribosom tidak akan mengenali sinyal mulai, dan protein tidak terbentuk. Dampaknya bisa sangat serius jika protein tersebut bersifat esensial, seperti enzim metabolik atau faktor pertumbuhan.
Jenis Mutasi Kodon dan Dampaknya
1. Mutasi Substitusi (Penggantian Satu Nukleotida)
Ini terjadi ketika satu nukleotida dalam kodon diganti oleh nukleotida lain, yang bisa menghasilkan perubahan asam amino (missense), kodon stop (nonsense), atau tidak ada perubahan (silent).
Contoh Ilustratif: Anemia Sel Sabit (Sickle Cell Anemia)
Penyakit ini disebabkan oleh mutasi missense pada gen beta-globin (HBB), di mana kodon GAG (asam glutamat) berubah menjadi GTG (valin). Perubahan satu asam amino ini membuat hemoglobin menjadi lengket dan membentuk sel darah merah berbentuk bulan sabit.
Akibatnya, sel darah merah mudah rusak, menyumbat pembuluh darah, dan mengganggu aliran oksigen ke jaringan tubuh, menyebabkan nyeri, kelelahan, dan kerusakan organ.
2. Mutasi Nonsense (Kodon Menjadi Stop Prematur)
Mutasi ini mengubah kodon biasa menjadi kodon stop (UAG, UAA, atau UGA), menghentikan translasi lebih awal dan menghasilkan protein pendek yang tidak fungsional.
Contoh Ilustratif: Distrofi Otot Duchenne (Duchenne Muscular Dystrophy)
Pada banyak kasus DMD, mutasi nonsense terjadi pada gen distrofin, menyebabkan pembentukan kodon stop prematur. Distrofin adalah protein penting yang menstabilkan struktur sel otot. Tanpa distrofin, sel otot menjadi rapuh dan mudah rusak saat kontraksi.
Anak-anak dengan DMD biasanya mengalami pelemahan otot progresif dan kehilangan kemampuan berjalan di usia dini, serta mengalami kegagalan jantung atau pernapasan di masa remaja atau dewasa muda.
3. Mutasi Silent (Perubahan Kodon Tapi Tidak Mengubah Asam Amino)
Karena sifat degenerasi kode genetik, beberapa asam amino dikode oleh lebih dari satu kodon. Perubahan pada kodon yang masih mengkode asam amino yang sama disebut mutasi silent.
Contoh Ilustratif: Kodon GGU dan GGC
Keduanya mengkode asam amino glisin. Jika mutasi terjadi dari GGU menjadi GGC, tidak akan ada perubahan pada protein akhir. Namun, dalam beberapa kasus, mutasi silent dapat memengaruhi kecepatan translasi atau lipatan protein.
Pada kondisi seperti cystic fibrosis, mutasi silent tertentu diketahui memengaruhi efisiensi pengikatan RNA atau struktur sekunder mRNA, yang berdampak pada produksi protein CFTR.
4. Mutasi Frameshift (Pergeseran Rangka Baca)
Terjadi akibat insersi atau delesi satu atau dua nukleotida, yang menggeser urutan pembacaan kodon dan mengubah seluruh rangkaian asam amino setelah titik mutasi.
Contoh Ilustratif: Tay-Sachs Disease
Pada penyakit ini, mutasi frameshift di gen HEXA menyebabkan kegagalan dalam pembentukan enzim hexosaminidase A, yang diperlukan untuk memecah zat lemak dalam otak. Akumulasi lipid ini merusak sel-sel otak, menyebabkan kehilangan penglihatan, pendengaran, dan keterbelakangan mental.
Frameshift dapat menghasilkan protein nonfungsional atau bahkan menghasilkan kodon stop secara acak, yang mengakhiri sintesis protein terlalu awal.
Hubungan Kodon, Mutasi, dan Pengobatan
Pemahaman tentang bagaimana mutasi kodon menyebabkan penyakit telah membuka jalan untuk terapi gen dan pengobatan berbasis genetik.
Contoh Ilustratif: Terapi Antisense Oligonukleotida
Beberapa terapi kini dirancang untuk menarget kodon spesifik pada mRNA yang rusak. Antisense oligonukleotida dapat menutupi kodon mutan atau mengubah pembacaan mRNA sehingga protein normal tetap bisa diproduksi.
Pada pasien spinal muscular atrophy (SMA), terapi nusinersen bekerja dengan menstabilkan transkripsi gen SMN2 untuk meningkatkan produksi protein SMN yang vital untuk sel saraf motorik.
Editing Gen CRISPR dan Kodon
Teknologi CRISPR-Cas9 memungkinkan ilmuwan mengedit kodon pada DNA secara presisi, baik untuk mengganti kodon mutan, menghapus kodon yang salah, atau menambahkan kodon yang hilang.
Contoh Ilustratif: Uji Klinis CRISPR untuk Beta Thalassemia
Dalam uji klinis, sel punca pasien dengan beta thalassemia dimodifikasi menggunakan CRISPR untuk memperbaiki mutasi pada gen beta-globin. Perbaikan kodon ini memungkinkan tubuh mulai memproduksi hemoglobin normal, mengurangi atau bahkan menghilangkan kebutuhan transfusi darah rutin.
Kesimpulan
Kodon adalah unit informasi genetik yang sangat vital karena menentukan urutan asam amino dalam protein. Mutasi pada kodon dapat menyebabkan perubahan fungsi protein dan memicu berbagai penyakit, dari yang ringan hingga yang mengancam jiwa seperti anemia sel sabit, DMD, atau Tay-Sachs.
Memahami peran kodon dan jenis mutasinya—substitusi, nonsense, silent, hingga frameshift—membantu ilmuwan dan dokter mengenali penyebab penyakit genetik dan mengembangkan strategi pengobatan yang lebih canggih. Terapi gen, editing genetik, dan modifikasi mRNA kini menjadi bagian penting dari masa depan pengobatan presisi, semuanya bermula dari pemahaman mendalam tentang kodon dan bagaimana mereka bekerja.
Dengan demikian, kodon bukan sekadar triplet nukleotida, melainkan kunci kehidupan dan kesehatan manusia di tingkat paling fundamental.