DNA

DNA, or deoxyribonucleic acid, is the hereditary material in humans and almost all other organisms. Nearly every cell in a person’s body has the same DNA. Most DNA is located in the cell nucleus (where it is called nuclear DNA), but a small amount of DNA can also be found in the mitochondria (where it is called mitochondrial DNA or mtDNA).

The information in DNA is stored as a code made up of four chemical bases: adenine (A), guanine (G), cytosine (C), and thymine (T). Human DNA consists of about 3 billion bases, and more than 99 percent of those bases are the same in all people. The order, or sequence, of these bases determines the information available for building and maintaining an organism, similar to the way in which letters of the alphabet appear in a certain order to form words and sentences.

DNA bases pair up with each other, A with T and C with G, to form units called base pairs. Each base is also attached to a sugar molecule and a phosphate molecule. Together, a base, sugar, and phosphate are called a nucleotide. Nucleotides are arranged in two long strands that form a spiral called a double helix. The structure of the double helix is somewhat like a ladder, with the base pairs forming the ladder’s rungs and the sugar and phosphate molecules forming the vertical sidepieces of the ladder.

An important property of DNA is that it can replicate, or make copies of itself. Each strand of DNA in the double helix can serve as a pattern for duplicating the sequence of bases. This is critical when cells divide because each new cell needs to have an exact copy of the DNA present in the old cell.

BIomoL Replikasi DNA

Replikasi

      Replikasi adalah proses duplikasi DNA secara akurat. genom manusia pada satu sel terdiri sekitar 3 milyar dan pada saat replikasi harus diduplikasi secara akurat (persis tidak boleh ada yang salah). Replikasi adalah transmisi vertical (dari sel induk ke sel anak supaya informasi genetik yang diturunkan sama dengan sel induk). Replikasi hanya terjadi pada fase S (pada mamalia), Replikasi terjadi sebelum sel membelah dan selesai sebelum fase M.

    Salah satu sumber kesalahan DNA adalah pada kesalahan replikasi yang dipengaruhi oleh berbagai factor, diantaranya karena kondisi lingkungan dan kesalahan replikasi sendiri sehingga menyebabkan terjadinya mutasi. Supaya replikasi sel dari generasi ke generasi tidak terjadi kesalahan maka perlu ada repair DNA. Selain karena kesalahan replikasi, DNA juga sangat rentan terhadap bahan kimia, radiasi maupun panas (hal yang dapat menyebabkan mutasi pada DNA pada saat replikasi).

Replikasi terjadi dengan proses semikonservatif karena semua DNA double helix. Hasil replikasi DNA double strand. Kedua DNA parental strand bisa menjadi template yang berfungsi sebagai cetakan untuk proses replikasi: Semikonservaative process. Primer strand : Pada 3’ dia akan melepaskan 2P dipakai sebagai energy untuk menempelkan, tetapi pada 5’ P tidak bisa dilepas karena ketiga P dibutuhkan sehigga tidak ada energy sehingga tidak pernah terjadi sintesis dari 3’-5’, tetapi dari 5’-3’, jadi yang menambah selalu ujung 3’

Perbedaan Replikasi DNA dan Trankripsi DNA yaitu :

Enzim yang berperan dalam proses transkripsi dan replikasi berbeda Pada proses transkripsi, enzim yang berperan RNA polymerase. transkripsi DNA : terjadi pada saat akan terjadi sintesis protein (ekspresi gen); yang dipakai cetakan hanya salah satu untai DNA(3’-5’)

replikasi DNA : sebelum fase mitosis (fase S) dalam siklus sel; kedua untai induk dipakai sebagai cetakan untuk di replikasi.

DNA polymerase

Pada proses replikasi DNA terdapat enzim sentral, yaitu DNA polymerase. Pada proses replikasi, DNA polymerase hanya bisa menempel pada gugus OH (hidroksil) dimana gugus OH hanya ada pada ujung 3’ sedangkan ujung 5’ adalah ujung fosfat. (ciri utama DNA polymerase). Ciri kedua: DNA polymerase tidak bisa mensintesis/ menempelkan DNA ke pasangan-nya kalau tidak ada primer (lokomotif). Sifat dari DNA polymerase dia hanya bisa mensintesis DNA dari arah 5’-3’ sehingga pertumbuhan dari 5’-3’ karena penambahan pada ujung 3’, dimana pada ujung 3’ ada ujung hidroksil.

    Ciri lain DNA polymerase: membutuhkan primer, tidak bisa mensintesis DNA tanpa adanya primer, primer yang dipakai adalah RNA (sekitar 4-5 basa dan dilanjutkan DNA). DNA yang dibutuhkan adalah DNA primase untuk meletakkan RNA pada tempatnya. DNA primase untuk mensintesis RNA sebagai lokomotif (4-5 basa). Bila lokomotif sudah jadi maka akan di-take over oleh DNA polymerase, dan yang ditambahkan adalah DNA.

Pada Proses replikasi di butuhkan titik awal (replication origin) biasa di singkat ORI. Contoh pada plasmid (prokariot), terdapat proses replikasi yang dimulai pada replication origin dan mengembang sampai dihasilkan 2 plasmid yang sama persis. Tetapi pada eukariot (mamalia) lebih kompleks tetapi tetap membutuhkan replication origin.

Pada mamalia ada beberapa replication origin (replication bubble) yang akan bergabung satu sama lain. DNA harus terbuka dahulu baru bisa digandakan. Origin replication disebut sebagai unique sequence yang merupakan pertanda sebagai tempat proses/titik mulai terjadinya replikasi, dimana ada protein tertentu yang akan mengenali sequence. Pada bakteri (prokariot) hanya butuh satu titik ORI (origin of replication) sedangkan pada mamalia (eukariot) butuh beberapa ORI karena kalau hanya 1 ORI akan butuh waktu 3 minggu untuk mereplikasi 3 milyard DNA. Sehingga pada mamalia ada 30.000 titik ORI yang bekerja secara bersamaan sehingga fase S untuk replikasi hanya butuh beberapa jam saja.

     Untuk replikasi perlu sequence tertentu yaitu yang disingkat (ACS) merupakan urutan basa yang sangat terjaga karena urutan basa tersebut dikenali oleh protein Origin Recognition Complex (ORC) sehingga bila ORC mengenali sequence maka replikasi dapat dimulai. ORI lebih global sedangkan ACS sudah pada sequence (pada urutan basa tertentu). Replikasi terjadi pada fase S sedangkan transkripsi bisa terjadi pada fase S atau G1 dimana terjadi sintesis protein maka bisa terjadi transkripsi.

     Saat awal akan di mulainya repliaksi, pada G1 akhir ORC mengenali sequence ACS, kemudian ada molekul lain, juga helikase yang membentuk pre-replicative complex (pre-RC). selanjutnya pada fase S degradasi fosporilasi ORC, degradasi fosforilasi Cdc6 maka terbentuk bubble replication. Helikase membuka pilinan, topoisomerase yang memotong pada titik tertentu.

secara singkat dalam siklus sel : Pada fase G2/M sudah ada 2 copy. Pada fase G1 persiapan, S proses replikasi, G2/M sudah selesai

Proses replikasi DNA

Pertama adanya replication origin, kemudian pembukaan local DNA helix dan adanya RNA primer synthesis. Replikasi:> ORC menempel pada ACS (ORI) :> sehingga pilinan membuka dengan bantuan helikase. Helikase akan menempel untuk membuka pilinan (helix). DNA double helix (bentuk terpilin). Untuk mereplikasi bila bentuknya terpilin tidak akan pernah bisa sehingga perlu dibuka pilinannya. Bila membuka pilinan pada salah satu ujung maka ujung yang lain akan semakin kuat pilinannya sehingga perlu daerah tertentu yang dipotong untuk membuka pilinan tesebut yang dilakukan oleh helikase. Perlu DNA primase untuk membuat RNA primer sintesis, karena DNA polymerase tidak bisa mensintesis tanpa ada primer.

Kemudian terjadi proses replikasi. Karena arah DNA anti parallel maka perlu Leading-strand dan lagging strand. Dari ORI didapatkan 2 replication fork.

Ada ORI dan helikase yang membuka pilinan terus sampai terbentuk replication bubble.

  Proses replikasi yang di perlukan utama:

   1. ORI

   2. Helikase

   3. Replication bubble

Selanjutnya perlu primase untuk membuka primary. Merah RNA, Biru DNA. Bubble semakin besar, replikasi berlanjut dan 1 ORI akan membentuk 2 replication fork.

Replication fork pada plasmid

Terdapat 2 parental strand (run occusite direction) yang bersifat antiparalel: 5’-3’ dan 3’-5’. DNA polymerase hanya mensintesis/mempolimerasi dari arah 5’-3’. Satu strain bisa secara kontinyu disintesis yaitu yang 5’-3 (leading strain). Sementara yang 3’-5’ tidak bisa dibentuk, tetapi tetap harus dibentuk dengan 5’-3’, sehingga perlu satu strain yang terbentuk dari small discontinue peaces yang disebut sebagai lagging strain. Small peaces disebut okazaki fragmen.

Pada leading strand karena arahnya sudah dari 5’-3’ maka tinggal menambah saja. Sedangkan pasangannya (lagging strain) karena arahnya 3’-5’ maka hanya diam, tetapi pada titik tertentu akan ditambahkan primase lagi dan akan mensintesis lagi dari arah 5’-3’ (okazaki fragmen: fragmen2 potongan kecil yang terjadi pada saat replikasi pada lagging strain)-> Pada lagging strand arahnya dari 3’-5’

Okazaki fragment: fragment potongan kecil pada saat replikasi yang terjadi pada lagging strand template. Yang terjadi pd Okazaki fragment (OF): kita punya RNA primer sehingga di OF ada RNA-DNA hybrid. Tetapi RNA harus dibuang oleh RNase H. Setelah itu untuk menggantikan RNA dibutuhkan polymerase delta (delta) yang bisa bersifat exonuclease tetapi juga bisa bersifat endonuclease, yaitu mereplace atau menempatkan dNTP. Pada saat RNA dibuang maka akan digantikan dengan DNA polymerase delta yang baru sampai hilang sama sekali. Tetapi masih belum lengkap karena masih ada celah sehingga perlu DNA ligase untuk menempelkan. Akhirnya diperoleh 2 strain yang sama persis.

Protein yang dibutuhkan dalam replication fork yaitu:

- Helicase: fungsinya untuk membuka (unwinding) parental DNA

- Single-stranded DNA-binding protein: untuk menstabilisasi unwinding, untuk mencegah DNA yang single-stranded agar tetap stabil (tidak double straded lagi).

- Topoisomerase: untuk memotong (breakage) pada tempat-tempat tertentu.

DNA Polimerase yang memiliki DNA single-strand binding protein monomer yang bertugas untuk mencegah supaya DNA tidak hanya menempel dengan lawannya tetapi juga bisa membentuk hairpins.

Karena sudah terbuka sehingga ada basa-basa tertentu yang saling berpasangan sehingga terbentuk hairpins. Supaya tidak terbentuk hairpins maka didatangkan single strand binding protein supaya tetap lurus dan tidak berbelok-belok.

Topoisomerase, cirinya memotong DNA pada tempat tertentu sehingga mudah untuk memutar karena sudah dipotong. Tugasnya adalah memasangkan kembali DNA yang terpotong.

Protein aksesori:

1. Brace protein, : Replication factor C (RFC), supaya DNA polimerasenya menempelnya stabil (tidak mudah terlepas dari DNA template).

Sliding-clamps protein, supaya kedudukannya stabil dan tidak goyang2.

Proses pada leading dan lagging strand berlangsung secara bersamaan, tetapi proses pada lagging bertahap. Ada DNA polimerase dan sliding clamps. Sintesis terjadi pada leading strand terlebih dahulu. Pada tahap tertentu DNA primase akan ditambahkan sehingga clamps-nya datang lagi. Setelah proses replikasi selesai maka RNA akan segera dibuang digantikan dengan DNA yang baru.

Perangkat untuk replikasi: DNA polimerasi, brace, clamp, DNA helicase, single-strand binding protein, primase, topoisomerase.

Setelah direplikasi ujung DNA harus ada telomere (ujung DNA). Bila tidak ada telomere maka kromosom akan saling menempel sehingga kromosom tidak 46 tetapi dalam bentuk gandeng2 (tidak diketahui).

2. Chromosome end:

Pada lagging strand, di akhir replikasi ujungnya akan dihilangkan, RNA juga akan dihilangkan, sehingga hasil replikasi menjadi lebih pendek. Hal ini terjadi karena menggunakan primer RNA untuk proses replikasi, dan RNA primer setelah replikasi harus dibuang dan tidak bisa digantikan. Untuk mengatasinya maka diadakan telomerase yang dibuat berkali-kali. (slide 76: TTGGGGTTGGGTTGGGG). Telomer dibuat oleh enzim telomerase. Telomer: ujung yang merupakan non coding DNA sehingga kalau memendek tidak akan menjadi masalah karena tidak mengkode apapun. Telomer diadakan untuk mengantisipasi pada saat replikasi karena DNA akan memendek. EXTENDS 3’ PRIMARY GENE --> TELOMERE, dan enzim yang membuatnya : telomerase. Semua sel selain stem sel tidak punya telomere. Pada saat sel replikasi maka akan selalu memendek. Sampai pada suatu titik tertentu yang merupakan signal bagi sel untuk berhenti membelah. Karena kemampuan sel untuk membelah dibatasi oleh panjangnya telomerase. Pada saat telomere memendek sampai batas tertentu maka akan memberikan sinyal bagi sel untuk berhenti membelah. Sedangkan pada stem sel yang memiliki telomerase, maka kemampuan membelahnya tidak terbatas karena pada saat telomere habis maka telomerase akan membentuk telomere baru. Hal ini yang dimanfaatkan oleh sel kanker karena sel kanker memiliki telomerase sehingga sel kanker dapat terus membelah. Manusia memiliki kemampuan replikasi sel yang terbatas karena keterbatasan telomere, shg bila telomere habis sel akan berhenti membelah.

Denaturasi,Renaturasi, dan perbaikan DNA

Denaturasi  DNA

Denaturasi adalah untai ganda molekul DNA yang dapat dipisahkan dengan perlakuan suhu maupun senyawa alkali sehingga konformasinya berubah dan dapat hampir menjadi acak. Tingkat denaturasi DNA tergantung pada tingginya suhu. Perubahan tingkat denaturasi DNA dapat diikuti dengan memperlakukan DNA pada suhu yang bertingkat, kemudian diukur absorbansinya (A) pada panjang gelombang 260. Perlu diketahui bahwa basa asam nukleat menyerap dengan kuat cahaya pada panjang gelombang 260. Kurva hubungan antara peningkatan suhu dengan suhu dengan nilai A₂₆₀ menunjukkan perubahan tingkat denaturasi DNA. Banyaknya cahaya dapat diserap oleh molekul DNA tergantung pada struktur molekulnya. Semakin teratur molekulnya maka semakin sedikit cahay yang diserap. Oleh karena itu nukleotida bebas menyerap cahaya lebih besar daripada molekul DNA untai tunggal atau RNA. Nilai serapan cahaya oleh molekul DNA dengan struktur DNA tetapi dengan konsentrasi yang sama (50mg/ml) adalah sebagai berikut :

            DNA untai ganda A₂₆₀ = 1,0

            DNA untai tunggal A₂₆₀ = 1,37

            Nukleotida bebas A₂₆₀ = 1,60

Beberapa hal penting dalam kurva diatas antar lain :

1.      Nilai A₂₆₀ tidak berubah sampai keadaan suhu yang umumnya dijumpai pada sel hidup dialam.

2.      Peningkatan nilai A₂₆₀ terjadi dalam kisaran 6 sampai 8˚C.

3.      Nilai A₂₆₀ maksimum sekitar 37% lebih besar dibandingkan dengan nilai awalnya.

Aspek Fisiologis Denaturasi DNA

            Proses denaturasi DNA sebenarnya juga terjadi dalam kondisi fisiologis dan bahkan merupakan bagian dari proses fisiologis yang penting. DNA sebenarnya merupakan struktur yang dinamis. Bagian tertentu struktur gelembung untai tunggal. Fenomena ini disebut breathing. Dalam aktivitas fisiologis jasad hidup, keadaan semacam ini sangat penting artinya karena DNA dapat  berinteraksi dengan banyak protein, misalnya dalam proses replikasi dan transkripsi. Fenomena breathing lebih banyak terjadi pada bagian yang kandungan A T nya lebih tinggi. Dengan adanya breathing maka protein yang terlibat dalam proses replikasi dan transkripsi dapat  berinteraksi dengan molekul DNA.

Renaturasi DNA

Renaturasi adalah proses pembentukan kembali struktur untai ganda dari keadaan terdenaturasi. Renaturasi merupakan suatu proses yang dapat terjadi secara in vivo maupun in vitro. Renaturasi in vitro merupakan suatu fenomena yang sangat berguna untuk analisis molekuler, misalnya untuk mengetahui kesamaan atau kedekatan genetis antara suatu organisme dengan organisme lain, untuk mendeteksi macam RNA tertentu, untuk mengetahui apakah suatu urutan nukleutida tertentu ada lebih dari satu pada suatu jasad, serta untuk mengetahui lokasi spesifik suatu urutan nukleutida pada genom . Dalam bagian ini merupakan proses renaturasi secara in vitro.

            Tahapan renaturasi :

1.      Untai tunggal DNA (sense) bertemu dengan untai tunggal lainnya (antisense) secara acak

2.      Jika urutan Nukleotida kedua untai tunggal tersebut komplementer, maka akan terjadi ikatan hidrogen dan terbentuk struktur untai ganda pada suatu bagian. Pembentukan ikatan hidrogen kemudian akan dilanjutkan pada bagian yang lain secara cepat sehingga terbentuk struktur untai ganda yang lengkap

Tahapan yang menentukan kecepatan renaturasi bukan proses pembentukan untai gandanya melainkan proses tumbukan antara molekul untai tunggal dengan untai tunggal yang lain. Renaturasi dipengaruhi oleh hambatan friksional. Proses ini berlangsung secara acak sehingga sangat ditentukan oleh konsentrasi DNA.

Syarat Renaturasi

1. Konsentrasi garam cukup tinggi (0,15 sampai 0,5 M). Ion Na+ yang bersifat positif akan menetralkan gugus fosfat DNA yang bermuata negatif sehingga tidak terjadi saling tolak antar untaian DNA yang satu dengan untaian DNA yang lain.
2. Suhu renaturasi harus cukup tinggi (20 sampai 25˚C dibawah nilai Tm).
3. Konsentrasi DNA, semakin tinggi konsentrasinya maka probabilitas tumbukan antar molekul untai tunggal DNA menjadi semakin besar.
4. Kecepatan perlakuan renaturasi. Jika suatu molekul DNA didenaturasi dengan perlakuan suhu tinggi kemudian suhunya diturunkan secara cepat, maka probabilitas molekul DNA sense untuk berpasangan dengan molekul antisense secara akurat akan lebih kecil. Oleh karena itu proses renaturasi biasanya dilakukan dengan menurunkan suhunya secara bertahap.

Perbaikan DNA

DNA sebagai materi genetic yang selalu mengalami berbagai reaksi kimia dan selalu melakukan kopi DNA. Perubahan struktur DNA ini disebut mutasi DNA yang dapat terjadi pada saat proses replikasi DNA. Untuk menstabilkan hal tersebut maka DNA memiliki kemampuan untuk memperbaiki (repair) kesalahan yang terjadi pada dirinya sendiri. Jika mutasi DNA yang terjadi cukup banyak dan DNA tidak sempat untuk memperbaiki (repair) dirinya sendiri maka akan terjadi kelainan ekspresi genetic bahkan menyebabkan terjadinya penyakit genetik. Konsumsi makanan yang bergizi serta istirahat yang cukup memungkinkan tubuh untuk dapat melakukan repair DNA.

DNA repair merupakan suatu mekanisme perbaikan DNA yang mengalami kerusakan / kesalahan yang diakibatkan oleh proses metabolisme yang tidak normal, radiasi dengan sinar UV, radiasi ion, radiasi dengan bahan kimia, atau karena adanya kesalahan dalam replikasi DNA. Mekanisme perbaikan yang terdapat ditingkat selular secara garis besar disesuaikan dengan jenis kerusakan yang tentu saja terkait erat dengan jenis factor penyebabnya. Sel-sel menggunakan mekanisme-mekanisme perbaikan DNA untuk memperbaiki kesalahan-kesalahan pada sekuens basa molekul DNA. Kesalahan dapat terjadi saat aktivitas selular normal, ataupun dinduksi. DNA merupakan sasaran untuk berbagai kerusakan: baik eksternal agent maupun secara spontan.

Apabila ada kesalahan / kerusakan DNA, sel mempunyai dua pilihan :

1. Kesalahan tersebut diperbaiki dengan cara mengaktifkan DNA repair. Namun apabila kesalahan yang ada sudah tidak mampu lagi ditanggulangi, sel memutuskan untuk beralih ke pilihan kedua.
2. Apabila DNA tidak mampu diperbaiki lagi, akibat dari adanya kesalahan yang fatal maka akan  dimatikan daripada hidup membawa pengaruh yang buruk bagi lingkungan sekelilingnya. Kemudian sel dengan DNA yang normal akan meneruskan perjalanan untuk melengkapi siklus yang tersisa yaitu S (sintesis) G2 (Gap 2) dan M (Mitosis).

Proses perbaikan DNA itu harus melibatkan berbagai macam komponen, yang sangat berperan penting dalam mekanisme perbaikan DNA tersebut. Komponen-komponen yang terlibat dalam mekanisme perbaikan DNA dapat dijelaskan secara rinci pada penjelasan berikut ini.

Komponen yang Terlibat dalam Proses DNA Repair

Repair system	Enzim/protein	Repair sistem	Enzim/protein
Base excision	DNA glycosylase	Mismatch	Dam metilase
	AP Endonuklease		MutS,MutL,MutH
	DNA Polymerase I		Exonuclease
	DNA ligase		DNA Helicase II
Nucleotid exicion	UVrA,UVrB,UVrC		SSB Protein
	DNA polymerase I		DNA plomerase III
	DNA Ligase		DNA Ligase

Mekanisme DNA repair

Pada dasarnya perbaikan DNA dapat dikelompokkan  menjadi 3 yaitu :

1. Demage reversal : penggantian secara langsung, photoreactivation merupakan cara perbaikan DNA dengan melibatkan pembuangan atau pembalikan DNA yang rusak oleh sebuah enzim tunggal yang tergantung oleh cahaya. Pada bakteri E. Coli enzim itu dikodekan oleh gen phr. Adanya kerusakan pada suatu segmen pirimidin (timin dan sitosin) yang telah berpasangan (dimer) pada suatu struktur DNA, akan mengaktifkan suatu proses perbaikan dimana suatu kompleks protein enzim fotoreaktif akan memutuskan ikatan hydrogen tetapi tanpa memutuskan ikatan fosfodiester antar nukleotida. Perubahan urutan akan diperbaiki dengan pergantian sesame nukleotida dengan basa pirimidin, dan akan diikuti proses penangkupan kembali celah yang semula tercipta.
2. Demage removal : proses ini lebih kompleks karena melibatkan replacing atau penggantian dengan dipotong-potong. Pada excision repair diawali dengan proses pengidentifikasian ketidaksesuaian sekuen / urutan DNA dalam suatu proses pengawasan yang dilakukan oleh endonuklease perbaikan DNA. Kompleks enzim tersebut akan menginisiasi proses pemisahan DNA heliks utas ganda menjadi suatu segmen utas tunggal. Proses ini akan diakhiri dengan pertautan kembali antara dua utas tunggal tersebut untuk kembali menjadi bagian dari heliks utas ganda, dengan perantaraan enzim DNA ligase.
3. Demage tolerance : Mentoleransi kesalahan.Hal ini dilakukan bila kesalahan tidak dapat diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa ditoleransi dan yang terotong adalah kedua strand. Mekanisme ini adalah sebentuk replikasi rawan kesalahan (error-phone) yang memprbaiki kerusakan-kerusakan pada DNA tanpa mengembalikan sekuens basa awal. Tipe perbaikan ini bisa dipicu oleh kerusakan DNA dalam tingkat tinggi. Pada bakteri E. Coli, system tersebut diatur oleh gen-gen recA dan umu yang dihipotesiskan mengubah fidelitas (ketepatan) polymerase DNA setempat. Dalam rose situ, polymerase melakukan replikasi melewati kerusakan DNA, sehingga memungkinkan sel untuk bertahan hidup atau sintas. Jika sel tersebut berhasil sintas melalui seluruh kerusakan DNA, besar kemungkinan sel itu mengandung satu atau lebih mutasi.

Ada 3 tipe demage removal yaitu :

a. Base excision repair, hanya 1 basa yang rusak dan digantikan dengan yang lain. Basa-basa DNA dapat dirusak melalui deaminasi. Tempat kerusakan basa tersebut dinamakan dengan”Abasic site” atau “AP site”. Pada E.coli enzim DNA glycosilase dapat mengenal AP site dan membuang basanya. Kemudian AP endonuklease membuang AP site dan Nukleotida sekitarnya. Kekosongan akan diisi dengan bantuan DNA Polymerase I dan DNA Ligase. DNA polymerase I berperan didalam mensintesis atau menambahkan pasangan basa yang sesuai dengan pasangannya.sedangkan DNA Ligase berperan dalam menyambungkan pasangan basa yang telah disintesis oleh DNA polymerase I.

            b. Nucleotide excision repair, adalah  memotong pada  bagian / salah  satu  segmen DNA, dari DNA yang  mengalami kerusakan. Kerusakan nukleotida yang disebabkan oleh sinar UV, sehingga terjadi kesalahan pirimidin dimer (kesalahan dua basa tetangga). Pada E. Coli terdapat protein yang terlibat dalam proses pembuangan atau pemotongan DNA yang mengalami kerusakan, protein tersebut adalah UVrA, UVrB, UVrC, setelah protein tersebut mengenali kesalahan, maka nukleotida yang rusak tersebut dihilangkan (dipotong) sehingga terjadi kekosongan pada segmen untaian nukleotida tersebut. Selanjutnya untuk mengisi kekosongan tersebut maka RNA polymerase I mensintesis nukleotida yang baru untuk dipasangkan pada segmen DNA yang mengalami kekosongan tadi, tentu saja dengan bekerja sama dengan DNA ligase dalam proses penyambungan segmen DNA tersebut.

c. Mismatch repair. Pada tahap ini yaitu memperbaiki kesalahan-kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin. Selama replikasi DNA, DNA polymerase sendirilah yang melakukan perbaikan salah pasang. Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida terhadap cetakannya begitu nukleotida ditambahkan pada untaian. Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangannya tidak benar, polymerase memindahkan nukleotida tersebut kemudian melanjutkan kembali sintesis, (tindakan ini mirip dengan mengoreksi kesalahan pada pengolah kata dengan menggunakan tombol “delete” dan kemudian menuliskan kata yang benar). Protein-protein lain selain DNA polymerase juga melakukan perbaikan salah pasang. Para peneliti mempertegas pentingnya protein-protein tersebut ketika mereka menemukan bahwa suatu cacat herediter pada salah satu dari protein-protein ini terkait dengan salah satu bentuk   dari kanker usus besar. Rupanya cacat ini mengakibatkan kesalahan penyebab kanker  yang berakumulasi di dalam DNA. Pada intinya mekanisme perbaikan mismatch ini mendeteksi terlebih dahulu pasangan basa yang tidak “cocok (matched)” atau tidak berpasangan dengan benar. Kesalahan berpasangan basa atau mismatch dapat terjadi saat replikasi ataupun rekombinasi DNA, dimana untuk memperbaiki basa yang tidak berpasangan, terlebih dahulu harus diketahui pasangan basa mana yang mengalami kesalahan basa pada untai DNA. Caranya segmen DNA yang membawa basa yang salah dibuang, sehingga terdapat celah (gap) di dalam untai DNA. Selanjutnya dengan bantuan enzim polymerase celah ini akan diisi oleh segmen baru yang membawa basa yang telah diperbaiki, yang kemudian dilekatkan dengan bantuan enzim ligase.