Teratologi Molekuler

Teratologi adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pengatuh toksis terhadap formasi perkembangan embrio. Prinsip teratologi molekular adalah bagaimana zat toksis tersebut bekerja pada molekul DNA, RNA, dan protein. Berikut adalah bahasan mengenai teratologi molekuler:

Cacat Akibat Gangguan Sintesis DNA dan RNA

Kelainan perkembangan yang diakibatkan adanya gangguan sintesis DNA dan RNA seperti antimikroba dari golongan aktinomisin, akridin, dan agen alkilasi. Agen alkilasi ini yang mengandung gugus etilamin akan bereaksi dengan NH2 yang terdapat pada DNA. Sebagai hasilnya sintesis DNA akan terganggu dan berdampak pada sintesis mRNA yang membawa kode-kode protein. Aktinomisin juga dapat mengikat DNA dengan cara adanya interkalasi pada basa nitrogen guanin dan sitosin membentuk daktinomisin-DNA. Interkalasi tersebut akan mengganggu proses replikasi DNA dan berdampak pada gangguan pada transkripksi mRNA. Dampak yang ditimbulkan adanya teratogen ini adalah cacat lahir, exencephaly, dan spina bifida. 

Teratogen lain yakni siklofosfamid yang juga mengganggu sintesis DNA dan RNA yang akan menyebabkan cacat lahir berupa hipoplasia jari tangan dan kaki, celah palatum dan bibir sumbing. Logam berat juga dapat mengganggu proses sintesis DNA dan RNA dengan cara mengganggu metabolisme asam folat. Asam folat sangat berguna untuk pembentukan asam amino metionin yang bertindak sebagai kofaktor dalam sintesis DNA dan RNA. Cacat lahit pada bayi yang sering muncul dalam kasus ini adalah bibir sumbing, cacat pada tabung saraf, cacat jantung, dan adanya selah palatum.

 

Toksisitas Genetik

Toksisitas genetik adalah suatu kajian untuk mengetahui pengaruh toksikan terhadap substansi genetik seperti gen dan kromosom yang berkaitan dengan sifat-sifat hereditas. Level toksikologi genetik dalam perkembangan ilmu genetika menempati hirearki genomik dimana toksikan akan mempengaruhi kinerja suatu materi hereditas yakni DNA. Jika materi hereditas terkena toksin mutagen seperti acetilaminoflourine yang dapat mengubah susunan genetis dari suatu kromosom, maka keturunan yang dilahirkan akan mengalami kelainan genetik akibat toksikan tersebut. Inti dari toksisitas genetik adalah pengaruh toksin terhadap sifat-sifat yang akan diwariskan ke generasi berikutnya dengan objek utamanya adalah pengaruh toksin tersebut terhadap generasi ke generasi berikutnya. Contoh untuk mengetahui efek toksisitas genetik yakni dengan menggunakan Escericia coli, Salmonella, Khamir yang mana toksikan berpengaruh terhadap struktur DNA seperti kehilangan pasangan basa. Bila pasangan baru yang hilang dapat direparasi maka kelainan sifat-sifat genetis dapat sembuh. Bila pasangan basa yang hilang tetap ada maka kelainan sifat diturunkan apabila terdapat dalam sel gonad.

Toksisitas Molekuler

Toksisitas molekular adalah suatu kajian yang membahasa pengaruh toksin pada biomolekul seperti DNA, RNA, dan protein pada level transkriptomik (transkripsi), regulomik (regulasi), dan proteomik (ekspresi). Objek yang difokuskan pada toksisitas molekular adalah bagaimana pengaruh toksin terhadap mekasisme transkripsi, regulasi, dan ekspresi suatu biomolekul (DNA, RNA, dan prtotein) terhadap pola atau interaksinya pada suatu efek toksisitasnya. Jika toksin yang dikenai pada awal perkembangan embrio maka toksin tersebut disebut sebagai mutagen atau teratogen jika toksin yang mengenahi pada tahap perkembangan selanjutnya maka disebut karsinogen. 

Untuk mengetahui efek toksisitas molekular maka dapat dilakukan berbagai analsis molekular seperti PCR, microarray, analisis isozim dan allozim, ELISA, dan analisis protein melalui SDS-PAGE. Contohnya adaalah sel normal bisa berubah menjadi onkogen yang berpotensi menimbulkan kanker bila terstimulasi oleh xenobion atau mutagen atau onkogen mengalami mutasi maka terjadilah ekspresi gen (protein) yang menginduksi sel untuk membelah terus menerus menjadi sel kanker sehingga dapat dengan analisis molekular dapat teridentifikasi molekul DNA (oligonukleotida) yang menjadi penyebab mutagenesis tersebut.

Cacat Akibat Gangguan Enzim

Interaksi toksikan dengan enzim dapat menstimulasi cacat ketika toksikan tersebut menghambat proses kerja enzim yang berperan dalam perkembangan dan pertumbuhan embrio. Toksikan yang bertindak sebagai hambatan atau inhibitor tersebut mampu mengganggu proses metabolisme dan dapat menghentikan jalur metabolisme. Inhibitor enzim tersebut dapat bersifat irreversibel atau reversibel.

Contoh interaksi toksikan dengan kerja enzim adalah toksis berupa warfarin yang mampu menghambat kerja enzim vitamin K epoxide reductase (VKOR) yang berfungi untuk mendaur ulang vitamin K. toksikan ini akan menyebabkan pendarahan pada janin, keguguran, embryopathy, kalsifikasi pada columna vertebralis dan tulang paha, hidung menyempit, brakhidatil, dan cacat mata.