Judul : SINERGI RISET KIMIA KOMPUTASI YANG MENDUKUNG RISET PENGARUH UKURAN MOLEKUL PADA AKTIVITAS KURKUMIN DAN TURUNANNYA SEBAGAI INHIBITOR GLUTATION S-TRANSFERASE

Dengan desain obat merupakan proses iteratif yang dimulai dengan senyawa yang menjukkan sifat aktif biologis yang penting dan diakhiri dengan mengoptimasi baik profil aktivitas molekul maupun sintesis kimianya. Proses ini dapat berjalan jika kimiawan menghipotesiskan suatu kaitan struktur kimia dengan suatu molekul dengan aktivitas biologisnya. Tanpa pengetahuan yang rinci tentang proses biokimia maka hipotesis akan diambil berdasar kemiripan strukutur serta perbedaan molekul aktif dan tak aktif. Alternatif untuk dapat mengoptimasi senyawa dalam molekul diskriptor yang dpat diprediksi sifatnya secara mudah maka digunakan komputasi untuk menujukkan tentang sifat tersebut yang digunakan untuk menujukkan sintesis kimia untuk senyawa yang berdaya guna.

Membuat sebuah ide menjadi kenyataan memang membutuhkan sebuah pengorbanan dan biaya yang juga tidak sedikit. Salah satunya adalah jika kita akan membuat obat dari suatu senyawa kimia membutuhkan biaya sekitar US$ 800 juta ( DiMasi dkk, 2003 ). Biaya yang sangat besar, apalagi jika dikaitkan dengan kemampuan ekonomi sebuah negara berkembang seperti Indonesia. Strategi yang efektif dan efisien secara ekonomi sangat diperlukan untuk membuat Indonesia juga ikut diperhatikan dalam penemuan obat-obatan.

Salah satu cara yang dapat digunakan adalah dengan menggunakan komputer sebagai alat bantu dalam penemuan obat. Kemampuan komputasi yang meningkat secara eksponensial merupakan peluang untuk mengembangkan simulasi dan kalkulasi dalam merancang obat. Komputer memberikan metode in silico sebagai komplemen metode in vitro dan in vivo yang biasa digunakan dalam proses penemuan obat. Terminologi in silico, analog dari in vitro dan in vivo, merujuk pada pemanfaatan komputer dalam studi penemuan obat.

Alasan menariknya menggunakan komputer adalah efisiensi biaya. Dengan adanya sebuah komputer yang dilengkapi dengan aplikasi atau software kimia komputasi yang mendukung, oleh ahli kimia komputasi medisinal yang berpengalaman dapat memperlihatkan suatu senyawa secara tiga dimensi ( 3D ) dan melakukan komparasi dengan senyawa-senyawa lain yang sudah diketahui memiliki aktivitas tinggi. Berdasarkan komparasi 3D yang dilengkapi dengan perhitungan similaritas dan energi dapat memberikan gambaran bagian-bagian dan gugus-gugus potensial yang dapat dikembangkan dari senyawa dalam kurkumin. Kemudian berbagai senyawa turunan dan analog disintesis secara in silico atau digambar sesuai persyaratan aplikasi komputer yang digunakan yang untuk selanjutnya disebut senyawa hipotetik.

Pengaruh ukuran molekul pada aktivitas kurkumin dan turunannya sebagai inhibitor glutation S-transferase ( GST ). Hubungan kuantitatif struktur-aktivitas ( HKSA ) kurkumin dan turunannya sebagai inhibitor glutation S-transferase ( GST ) pernah diteliti dengan menggunakan muatan bersih atom sebagai prediktor, namun pengaruh ukuran molekul tidak diperhitungkan dalam penelitian tersebut. Ukuran molekul erat kaitannya dengan parameter sterik ( Es ) yang merupakan salah satu parameter pada analisis HKSA metode Hansch. Meski demikian, fleksibilitas perubahan konformasi molekul obat dan molekul reseptor juga turut berperan dalam kemampuan penetrasi molekul ke sisi aktif enzim. Oleh karena itu, perlu diteliti pengaruh ukuran molekul pada aktivitas kurkumin dan turunannya sebagai inhibitor GST.

Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh ukuran molekul pada aktivitas senyawa-senyawa turunan kurkumin sebagai inhibitor GST. Penelitian ini menggunakan ukuran molekul berupa luas permukaan molekul dan volume molekul yang didapat dengan menggunakan pendekatan kimia komputasi sebagai variabel bebas, dan konsentrasi inhibitor ( kurkumin dan turunannya ) yang menghasilkan 50 % penghambatan aktivitas GST ( IC50 ) sebagai variabel tergantung.
Ukuran molekul sebagai representasi parameter sterik ( Es ) relatif tidak berpengaruh pada aktivitas kurkumin dan turunannya sebagai inhibitor GST dibandingkan dengan parameter elektronik. Hubungan antara ukuran molekul kurkumin dan turunannya dengan aktivitasnya sebagai inhibitor GST cenderung kuadratik. Kurkumin dan turunannya optimal sebagai inhibitor GST pada senyawa yang memiliki luas permukaan molekul antara 410 - 460 Å2 dan atau memiliki volume molekul antara 350 - 400 Å3.

Dalam hal ini komputer membantu untuk mereduksi jumlah senyawa yang diusulkan secara rasional dan diharapkan lebih efektif serta membantu mempelajari interaksi obat dengan targetnya, bahkan kemungkinan sifat toksis senyawa tersebut dan metabolitnya. Dalam waktu satu tahun, Indonesia harus mengimpor alat untuk elusidasi struktur yang sangat jarang dan andaikan ada pun sering tidak dalam kondisi dapat digunakan. Alat itupun rata-rata hanya mampu melaporkan sintesis 3 senyawa sederhana. Sehingga peran komputer dalam hal ini bagi negara berkembang, khususnya di Indonesia dapat dioptimalkan.

Ada dua metode dalam kimia komputasi yang saling melengkapi dalam penggunaan komputer sebagai alat bantu penemuan obat, yaitu:
a. Berdasarkan senyawa yang diketahui berikatan dengan target atau biasa disebut ligan, ligand-based drug designi ( LBDD ). LBDD memanfaatkan informasi sifat fisikokimia senyawa-senyawa aktif sebagai landasan mendesain senyawa baru. Tiga metode LBDD yang lazim digunakan adalah pharmacophore discovery dan hubungan kuantitatif struktur-aktivitas atau quantative structure-activity relationship ( HKSA atau QSAR ), dan docking studies. Pharmacophore discovery yaitu metode mencari kesamaan sifat fisikokimia, antara lain sifat elektronik, hidrofobik dan sterik dari senyawa-senyawa yang dilaporkan aktif kemudian dibangun suatu bagian 3D yang menggabungkan sifat gugus-gugus maupun bagian senyawa yang diduga bertangung jawab terhadap aktivitasnya ( pharmacophore ). Adapun QSAR memadukan statistika dengan sifat fisikokimia senyawa yang dapat dikalkulasi dengan bantuan komputer guna menurunkan suatu persamaan yang dapat digunakan memprediksi aktivitas suatu senyawa. Jika persamaan QSAR telah dihasilkan maka kita dapat mendesain suatu senyawa dengan aktivitas tertentu dan memberikan prediksi tersebut pada ilmuwan sintesis untuk mensintesis senyawa tersebut.
b. Berdasarkan struktur target baik baik berupa enzim maupun reseptor yang bertanggung jawab atas toksisitas dan aktivitas suatu senyawa di dalam tubuh atau rancangan obat berdasarkan struktur target, structure-based drug design ( SBDD ). Struktur protein target dapat dimodelkan dari data yang diperoleh struktur kristalnya maupun hasil analisis nuclear magnetic resonance ( NMR ) maupun data genomic ( bioinformatics ). SBDD memanfaatkan informasi dari struktur protein target guna mencari sisi aktif protein yang berikatan dengan senyawa. Berdasarkan prediksi sisi aktif dapat dirancang senyawa yang diharapkan berikatan dengan protein target tersebut dan memiliki aktivitas biologis.

Dengan memanfaatan informasi dari struktur target maupun sifat fisikokimia ligan dapat dilakukan skrining uji interaksi senyawa-senyawa yang diketahui aktif ( ligan ) pada prediksi sisi aktif protein. Berdasarkan informasi yang diperoleh dirancang senyawa baru yang diharapkan lebih baik dari senyawa-senyawa yang ada. Hal ini juga digunakan untuk studi interaksi ligan dengan protein targetnya. Salah satu kelemahan docking studies untuk studi interaksi adalah asumsi struktur protein yang kaku, yang tidak memfasilitasi efek induced-fit dari interaksi protein dengan ligannya. Fleksibilitas protein dan interaksinya dengan suatu senyawa dapat dianalisis dengan mengaplikasikan Molecular Dynamics ( MD ), simulasi yang melihat perubahan struktur suatu senyawa terhadap waktu berdasarkan parameter-parameter tertentu.

Permasalahan utama untuk pemanfaatan komputer ini adalah keberadaan aplikasi kimia komputasi yang memadai dan lengkap. Salah satu aplikasi kimia komputasi yang cukup memadai untuk penemuan obat adalah Molecular Operating Environment ( MOE ) yang dikembangkan Chemical Computing Group. MOE selain menawarkan fasilitas yang cukup lengkap juga user-friendly sehingga cocok digunakan dalam pembelajaran. Hanya saja aplikasi kimia komputasi yang user-friendly biasanya mahal sehingga alasan efisiensi biaya tidak lagi relevan. Sebagai informasi, biaya lisensi untuk penggunaan akademis ( non komersial ) sekitar US$ 2000 pertahun. Namun demikian di era keterbukaan ini semakin banyak aplikasi-aplikasi kimia komputasi berbasis open source maupun yang menawarkan free academic license ( Geldenhuys dkk., 2006 ). Hanya saja aplikasi-aplikasi tersebut seringkali tidak user-friendly dan untuk memanfaatkannya dibutuhkan kemampuan komputer yang lebih bagus, seperti menguasai LINUX-based operating system dan command line editor bawaan masing-masing aplikasi. Selain tidak user-friendly, aplikasi-aplikasi tersebut seringkali fokus pada satu topik sehingga tidak cukup lengkap digunakan secara komprehensif.

Dengan berbagai data sintesis dan uji aktivitas yang telah dilakukan banyak peneliti yang telah dipublikasikan baik di Indonesia maupun internasional serta data struktur protein yang dapat mudah diakses, berpartisipasi dalam penemuan obat secara efektif dan efisien dengan memanfaatkan CADD merupakan salah satu peluang yang layak dipertimbangkan untuk ditekuni lebih lanjut.

Daftar Pustaka
DiMasi, J.A., et al (2003) The price of innovation: new estimates of drug development costs. J. Health. Econ., 22, 151-185
Geldenhuys, W,J., et al (2006) Optimizing the use of open-source software applications in drug discovery. DDT, 11 (3/4), 127-132
Pranowo, Harno .D, 2004, Kimia Komputasi, Pusat Kimia Komputasi Indonesia- Austria UGM : Yogyakarta

A. Pendahuluan
Stripping analysis merupakan teknik elektroanalitik yang sangat sensitif untuk penentuan trace metals. Teknik ini memungkinkan penentuan multielemen, sehingga anlisisnya bisa lebih cepat dibandingkan dengan AAS dimana setiap logam ditentukan secara terpisah. Dibandingkan dengan analisis stripping voltametri, maka stripping potensiometri mempunyai keunggulan yang lebih yaitu, bisa untuk sampel yang konduktivitasnya rendah, peralatan yang sederhana sehingga bisa untuk analisis sampel yang tidak diserasi, memberikan ketelitian yang bagus karena mekanisme transport dalam fase reduksi dan oksidasi sama. Teknik ini juga memberikan hasil yang akurat karena zat kimia yang ditambahkan ke dalam sampel sangat sedikit, serta limit deteksinya sangat rendah biasanya sampai mg/L bahkan ng/L.

Analisis stripping potensiometri adalah suatu tehnik elektroanalisis yang terdiri dari dua tahap yaitu tahap pertama disebut tahap prekonsentrasi atau elektrolisis dimana ion-ion logam direduksi dengan potesial negatif selama waktu tertentu. Ion-ion logam ini larut dalam merkuri film (membentuk amalgama) dan terkonsentrasi menjadi jauh lebih banyak dari pada yang ada dalam larutan. Dalam tahap kedua, yaitu tahap stripping dimana logam amalgama mengalami reoksidasi secara kimia sehingga ion logam kembali ke dalam larutan. Oksidan yang sering dipakai adalah Hg2+ dan O2. Selama tahap stripping, variasi potensial elektroda kerja dicatat sebagai fungsi waktu. Waktu yang digunakan untuk mereoksidasi setiap logam dari elektroda sebanding dengan jumlah logam yang terdeposisi yang berarti juga sebanding dengan konsentrasi logam dalam larutan sampel.

Teknik stripping potensiometri dapat dilakukan dalam 2 model yaitu stripping potensiometri anodik dan stripping potensiometri katodik. Stripping potensiometri anodik adalah seperti yang telah dibahas di atas, sedangkan stripping potensiometri katodik yang juga sering disebut dengan analisis stripping potensiometri reduktif digunakan untuk trace elements yang tidak dapat dideposisi secara katodik yang disebabkan oleh kurangnya kelarutan logam tersebut dalam merkuri. Teknik ini didasarkan atas prekonsentrasi secara anodik dan stripping reduktif yang dilakukan dengan agen pereduksi.

B. Metode penelitian
Pengukuran elektroanalisis dan pencatatan potensiogram dilakukan dengan alat stripping potensiometri Radiometer TraceLab yang dikomputerisasi dengan program pengontrol Tap2. Sistem tiga elektroda (elektroda konvensional) yang dipakai adalah elektroda glassy karbon 3 mm yang dilapisi film merkuri, kawat platina dan elektroda kalomel jenuh. Semua zat kimia yang dipakai mempunyai derajat pereaksi analisis dan air yang dipakai adalah air Milli-Q. Larutan standar Pb dan Cd 10 mg/L dibuat sesaat sebelum dipakai dengan cara mengencerkan larutan induknya 1000 mg/L. Optimisasi analisis dilakukan dengan menguji beberapa parameter yang mempengaruhi analisis, yaitu pemilihan elektrolit pendukung, konsentrasi oksidan, potensial deposisi, waktu deposisi, masa setimbang, kecepatan pengadukan dan pemilihan konsentrasi galium. Pemilihan kondisi didasarkan atas respon analitik yang resolusinya bagus dan reprodusibel.

Setelah mendapatkan kondisi yang optimum dilakukan pengukuran dengan cara 20 mL sampel air ditambah oksidan 10 mg/L dimasukkan ke dalam beaker. Kondisi optimum untuk penentuan konsentrasi Pb dan Cd, baik dengan elektroda konvensional maupun kombinasi adalah dengan memakai HCl 0,01 M sebagai elektrolit pendukung. Pemakaian elektrolit ini mempunyai beberapa tujuan diantaranya adalah memungkinkan muatan listrik melewati sel elektrokimia dan mengurangi resistance sel.
Untuk pemakaian elektroda kombinasi yang terdiri dari elektroda glassy karbon dengan diameter 1 mm, dua batang Ag/AgCl sebagai elektroda pembanding dan auxiliary yang dikemas dalam satu unit, caranya sama dengan prosedur untuk pemakaian elektroda konvensional, hanya saja jumlah sampelnya 500 mL.

C. Kesimpulan
Metode stripping potensiometri yang dikembangkan dalam studi ini memberikan hasil yang sangat kuat untuk penentuan Pb dan Cd dalam level konsentrasi ultra-trace. Metode ini melibatkan prosedur yang sangat sederhana, dimana dalam perlakuan terhadap sampel hanya diperlukan pengenceran ataupun penambahan asam sampai konsentrasinya 0,01 M, serta memberikan ketepatan dan ketelitian yang tinggi untuk penentuan kedua logam dalam sampel air. Tidak adanya gangguan karena terbentuknya senyawa intermetalik antara Pb dan Cd membuat metode stripping yang dikembangkan di sini kedua logam dapat ditentukan secara bersamaan tanpa didahului dengan pemisahan.

A. Pendahuluan
Barangkali tidak pernah terlintas dalam benak kita, kalau di dalam rumah atau di dalam kantor terdapat berbagai pencemar terperangkap yang dapat mengancam kesehatan atau bahkan mengintai nyawa kita yang dikenal sebagai in door air pollution. Berbagai bahan pencemar dapat berasal dari alam ( natural source ) maupun buatan, seperti senyawa organik, asap rokok, insektisida, mikroorganisme, debu, dan sebagainya.

Gas radon yang bersifat radioaktif dapat berada di sekeliling kita dan dapat menimbulkan efek Sick Building Syndrome ( SBS ), yaitu suatu gejala penyakit yang terjadi di kalangan penghuni rumah atau perkantoran sebagai akibat kualitas udara di dalam ruangan yang tidak memenuhi standar kualitas udara.

B. Sumber Radon
Di dalam bumi, secara alamiah, terdapat radiasi alam, yang sudah ada sejak terbentuknya bumi. Sesuai dengan teori terbentuknya bumi, maka unsur berat akan berada di bagian dalam perut bumi, sedangkan unsur ringan akan berada di bagian luar. Gas radon berpotensi keluar dari perut bumi karena berbagai peristiwa geologi atau ulah manusia. Radon merupakan hasil peluruhan uranium-238 ( U-238 ). Uranium-238 muncul secara alami di permukaan bumi dengan konsentrasi 3 ppm. Saat peluruhan U-238 menjadi radium-226 yang mana radium tersebut memiliki waktu paruh sekitar 1600 tahun dan terdapat pada batuan sedimen. Kemudian radium meluruh menjadi radon-222 dengan mengemisikan partikael alfa.

Rumah yang dekat dengan pertambangan atau terletak di atas batuan metamorf merupakan daerah rawan polusi radon. Radon yang terkonsentrasi pada suatu daerah tertutup tergantung pada konstruksi bangunan tersebut. Tren terbaru dari konstruksi bangunan saat ini adalah tahan terhadap cuaca yang mengurangi pelepasan panas dan menghemat biaya bahan bakar. Jika radon terperangkap dalam bangunan jenis ini maka radon akan bertahan dalam waktu yang lama, sedangkan radon yang terdapat dalam rumah model lama dapat keluar dari jendela, pintu, maupun ventilasi.

Jumlah konsentrasi radon dalam ruangan juga tergantung pada keadaan cuaca. Selama musim dingin, konsentrasi radon sekitar dua kali konsentrasi radon pada musim panas. Hal ini dikarenakan pada musim panas pemilik rumah cenderung untuk membuka pintu dan jendela sehingga radon bisa keluar.
Variasi konsenrasi radon pada lantai yang berbeda pada suatu bangunan yang sama telah diteliti. Konsentrasi dari peluruhan radon yang terletak di basement 50 % lebih tinggi dari lantai satu. Pada lantai kedua memiliki konsentrasi radon 50 % lebih sedikit dari lantai satu. Sedangkan lantai dua ke atas tidak terdeteksi adanya radon karena radon delapan kali lebih berat dari udara sehingga tidak dapat naik ke ketinggian yang lebih tinggi.

Radon dikenal sebagai unsur radioaktif dan mempunyai waktu paruh 3,82 hari. Artinya, aktivitas radon dalam waktu 3,82 hari akan tinggal separuhnya. Dalam suhu kamar, radon selalu berupa gas dan tidak berwarna. Dalam kondisi lingkungan normal, tentu kita tak dapat melihat, mencium dan merasakannya, tetapi dapat menimbulkan masalah di dalam rumah kita. Inilah yang seharusnya perlu kita waspadai saat ini.

Radon dapat masuk ke dalam rumah atau gedung melalui retakan, celah, sambungan konstruksi, celah lantai, celah dalam pipa, dan lubang air sumur yang kemudian terperangkap di dalam rumah. Penanaman tiang pancang pada gedung-gedung bertingkat juga akan menjadi sumber potensial masuknya radon. Biasanya tekanan udara di dalam rumah kita lebih kecil daripada tekanan tanah sehingga menyebabkan gas radon akan terdorong ke permukaan.

C. Fakta Radon di Lingkungan
Radon bersifat inert, dan karenanya tidak dapat berikatan dengan protein, enzim, asam nukleat, dan biomolekul lainnya. Oleh karenanya, senyawa ini tidak menimbulkan efek beracun, seperti yang dimiliki senyawa kimia lainnya. Meskipun begitu, radon-222, isotop yang menyebabkan polusi di dalam ruangan, memiliki waktu paruh 3,82 hari. Senyawa ini dapat mengurai dalam suatu seri radioisotop dengan waktu hidup yang singkat. Kelompok ini dinamakan radon progenies ( senyawa-senyawa yang terbentuk akibat keberadaan radon ).

Tidak seperti radon, radon progenies dapat mengurai menjadi produk yang padat dan reaktif. Ketika terhirup, radioisotop tersebut dapat masuk ke paru-paru. Polonium dapat berikatan dengan jaringan dalam paru-paru dan menimbulkan efek radioaktif yang merusak. Sebagian besar dampak terhadap kesehatan dari radon sesunguhnya timbul dari polonium.

D. Analisis Radon
Radon dalam ruangan ( indoor radon ) dapat dites dengan charcoal canister kit. Tesnya berdasar pada prinsip bahwa karbon aktif dapat mengadsorbsi radon dari udara terpolusi. Alat tersebut diletakkan pada lantai terendah pada rumah. Menutup semua jendela dan pintu selama 12 jam sebelum tes dimulai. Analisis tidak boleh dilakukan ketika hari berangin karena konsentrasi radon menjadi tidak valid.

Alat tersebut diletakkan pada ketinggian sekitar 20 cm dari permukaan lantai selain itu alat ini tidak boleh diletakkan di dapur karena dengan adanya panas, maka radon dapat didesorbsi, selain itu juga tidak boleh diletakkan di kamar mandi . Setelah 2 hingga 3 hari , alat dibawa ke laboratorium dan dilakukan analisis.

Ketika adsorben yaitu karbon aktif dipanaskan pada keadaan vakum bersuhu 8000 K, radon yang sebelumnya melekat akan dilepaskan. Gas mulia dapat digunakan untuk membawanya ke tabung evakuasi, yang mana lapisan dalamnya dilapisi materi scintillation. Ketika radon mengurai, parikel a dihasilkan dan memancarkan cahaya pada dinding tabung bagian dalam. Suatu alat fotomultiplier menghitung jumlah kilatan cahaya yang dihasilkan.

Sesuai aturan, jumlah dari kilatan yang dihasilkan sebanding dengan jumlah partikel a, sehingga sebanding juga dengan konsentrasi dari nukleida yang diemisikan. Pada kasus radon, tidak berlaku aturan ini. Karena partikel a tidak hanya diemisikan oleh radon tapi juga oleh produk disintegrasi dengan waktu paruh pendek. Fotomultiplier karenanya memberikan jumlah total dan bukan hanya partikel yang diemisikan oleh radon.

Untuk memecahkan persoalan ini, kilatan cahaya tidak hanya dhitung sekali, tapi dihitung secara regular pada interval waktu tertentu. Grafik kemudian diplot antara jumlah kilatan dan waktu. Kurva kemudian diekstrapolasikan ke to, waktu dimana charcoal canister kit diletakkan pada area rumah. Ini akan memberikan suatu nilai konsentrasi empirik dari radon di dalam bangunan.

E. Efek Radon
Radon bersifat karsinogen. Radon merupakan penyebab penyakit kanker paru-paru. Gejala yang terjadi sangat lambat, sehingga sulit untuk mendeteksinya ( no immediate symptoms ). Menurut hasil penelitian di Amerika Serikat, gas radon memberikan kontribusi terjadinya kanker paru-paru sejumlah 7000 sampai 30.000 kasus setiap tahunnya. Organisasi kesehatan dunia ( WHO ) dan EPA ( Environmental Protection Agency ) telah mengklasifikasikan gas radon sebagai bahan karsinogen ( penyebab kanker ) ”kelas A”, dan di Amerika Serikat termasuk penyebab kanker paru kedua setelah rokok. Pernyataan ini telah didukung oleh studi epidemiological evidence para pekerja tambang yang terpapar radiasi dari gas radon secara lebih intensif, melalui uji cause-effect antara paparan radon dan angka kematian kanker paru-paru.

Efek radon dalam jumlah aktivitas yang kecil ( dari alam ), bersifat probabilistik ( stokastik ), artinya peluang atau kebolehjadian terkena efek tergantung pada dosis yang diterima. Semakin besar dosis yang diterima, berarti peluang terkena kanker paru-paru akan semakin besar, namun tidak ada kepastian untuk terkena efek tersebut.

Meskipun resiko gas radon bersifat probabilistik, namun angka penderita kanker paru-paru akibat paparan gas radon tersebut harus tetap kita waspadai. Terlebih lagi kita tinggal di daerah vulkanik dan rentan gempa, yang sangat memungkinkan terjadinya emanasi gas radon. Asap rokok dikombinasikan dengan paparan radiasi radon akan memberikan efek sinergistik terjadinya kanker paru.

Di samping efek negatifnya, alam selalu memberikan keseimbangan. Radon sangat bermanfaat sebagai alat pendeteksi dini kegiatan vulkanik, sehingga dapat berperan dalam memitigasi bencana gunung api, meskipun sampai saat ini masih dalam skala eksperimen. Di bawah ini merupakan efek radon bagi perokok.

F. Masuknya Radon ke Paru-Paru
Radon tidak menyebabkan kerusakan pada pernapasan karena radon bersifat inert dan non polar di alam. Karena produk peluruhannya yang berupa polonium dapat merusak dan mengganggu paru-paru. Polonium dapat masuk dan tersangkut di dalam paru-paru melalui dua tahap. Pertama, radon dapat meluruh pada bangunan dan terbentuk polonium yang dapat menyerap partikulat-partikulat yang ada di udara. Pada sistem pernapasan, partikulat-partikulat ini dibawa menuju paru-paru. Kedua, radon dapat hancur di dalam tubuh, yaitu sebelum dikeluarkan dari sistem pernapasan. Pada kejadian yang demikian, polonium secara langsung menemukan tempat dalam paru-paru.

Polonium merusak paru-paru dengan dua cara. Pertama, polonium mengkoordinasi biomolekul-biomolekul yang menyusun jaringan paru-paru dan merubah fungsi dari biomolekul-biomolekul tersebut. Polonium-214 dan polonium-218 mempunyai potensial yang sama untuk berikatan dengan jaringan paru-paru. Bagaimanapun, waktu paruh dari polonium-214 yaitu hanya 2x10-4 detik dan oleh karena itu polonium-214 akan meluruh sebelum menyebabkan kerusakan. Di sisi lain, polonium-218 mempunyai waktu paruh sekitar 3 menit dan ini merupakan penyebab utama kerusakan pada paru-paru.
Kedua, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1, polonium akan meluruh dengan sendirinya dengan memancarkan partikel α. Pada keadaan normal, partikel α yang bermuatan positif dan relatif besar dengan cepat kehilangan energi tanpa menyebabkan efek buruk. Bagaimanapun, ketika partikel-partikel ini membebaskan energi saat terlekat pada paru-paru, ikatan kimia dari struktur biomolekul-biomolekul menjadi putus. Pada proses ini dihasilkan ion-ion berbahaya dan radikal-radikal bebas.

Perubahan-perubahan yang disebabkan oleh polonium dan/atau partikel α dalam paru-paru mempengaruhi replikasi sel dan menyebabkan pertumbuhan kanker. Pada kenyataannya, radon dipercaya menjadi penyebab utama kanker paru-paru pada non perokok. Tingkat keaktifan radon adalah pasti yaitu pada 4 pikocuries per liter (4 pCil-1). Ini berarti bahwa jika tubuh mempunyai radon 4 pCil-1 atau lebih, maka dengan segera harus dilakukan tindakan untuk mengurangi konsentrasi radon tersebut.

Menghirup udara yang mengandung 4 pCil-1 radon dan produk peluruhannya secara terus menerus dengan radiasi sekitar 2 rem per tahun. Hal ini setara dengan resiko dari merokok sekitar 6 rokok sehari atau sekitar 200 sinar-X dalam setahun. Hal ini menghasilkan resiko seumur hidup terhadap 2 dari 1000 penderita kanker paru-paru pada non perokok dan terhadap 29 dari 1000 perokok.

G. Contoh Kasus
Indonesia sebagai negeri vulkanik terkaya di dunia serta daerah gempa mempunyai potensi ancaman besar dari gas radon ini. Radon akan mudah keluar ke permukaan berkaitan dengan aktivitas vulkanik. Pada suhu yang tinggi, radon akan terlepas dari perangkap batuan dan keluar melalui saluran yang ada.

Sebuah penelitian yang dilakukan oleh BATAN ( Sjarmufni dkk ) yang dilakukan pada tahun 2001 dan 2002 di daerah Gunung Rowo dan patahan Tempur, Muria - Jawa Tengah, menunjukkan hasil pengukuran gas radon yang cukup signifikan. Gas tersebut terlepas sebagai akibat kegiatan magmatik dan aktivasi patahan. Pengukuran menunjukkan bahwa aktivitas gas radon mencapai sekitar 10-50 pCi. Zona-zona patahan dan rekahan ( sheared fault zone ) juga perlu diwaspadai karena merupakan jalan yang baik bagi radon untuk lepas ke permukaan.  

Radon bersifat sangat toksik, dikarenakan sifat radioaktivitasnya yaitu sebagai radiasi partikel alfa. Sinar radiasi ini akan berbahaya sebagai sumber internal, yaitu apabila kita menghirup udara ( inhalasi ), gas radon dapat masuk ke dalam paru-paru kita. Selain karena radiasi alfa dari radon itu sendiri, anak luruh radon seperti polonium yang juga radioaktif dan Pb-204 yang bersifat toksik akan terdeposit di paru-paru. Sel didominasi oleh air, sehingga interaksi radiasi dengan air akan menghasilkan berbagai ion, radikal bebas dan peroksida yang bersifat oksidator kuat. Molekul-molekul protein, lemak, enzim, DNA dan kromosom ini akan terserang oleh radikal bebas dan peroksida, dalam proses biokimia, yang akan berakibat pada efek somatik dan genetik.
Dalam sebuah eksperimen yang dilakukan oleh Bradford D. Loucas, seorang ilmuwan dari Columbia University, Amerika Serikat, penyinaran radiasi partikel alfa dengan energi 90 keV/mm telah mengakibatkan pengaruh yang signifikan pada kondensasi dan fragmentasi kromosom. Bandingkan dengan partikel alfa yang dipancarkan oleh anak luruh radon di dalam jaringan yang setara dengan 90 sampai 250 keV/mm.

Kasus lain kontaminsi radon terjadi pada bulan Januari di Bayertown, Pennsylvania, sebuah keluarga harus dievakuasi dari rumah mereka yang terkontaminasi radon. Departemen Lingkungan hidup memastikan bahwa keluarga itu terpapar radioisotop yang sebanding dengan 455.000 kali kekuatan sinar-X. Boyertown terletak di atas formasi batuan ( ’Reading Prong’ ) yang melintasi Pennsylvania, New Jersey, dan New York dimana konsentrasi radon di permukaannya di atas normal. Pada Oktober, 3500 rumah dan bangunan di Pennsylvania di sepanjang Reading Prong di tes, sekitar 40 % ditemukan memiliki level radon yang lebih tinggi dibanding normal. EPA memastikan bahwa 1 juta rumah di USA mungkin terkontaminasi radon, dan hal ini mungkin penyebab 20.000 kematian akibat kanker paru-paru di USA setiap tahun.

Pada awal Oktober, terungkap bahwa EPA menyiapkan proposal untuk 5 tahun senilai 11 juta dolar untuk progam pengurangan gangguan kesehatan masyarakat akibat radon. Dalam proposal tersebut, disebutkan bahwa negara bagian memiliki tanggung jawab terbesar dalam penanggulangan kontaminasi radon pada bangunan. Pemerintahan federal akan menetapkan guideline nasional tentang penanganan, training, asistensi teknik, dan identifikasi area dengan resiko tinggi. Akhir-akhir ini EPA sudah bekerja di Pennsylvania untuk mengatasi problem kontaminasi radon sepanjang Reading Prong.

H. Mengurangi polusi radon
EPA telah merekomendasikan bahwa jika di dalam rumah Anda aktivitas gas radon melebihi 4 pCi/liter, maka harus ada perbaikan rumah. Cara mengurangi kadar radon di dalam rumah antara lain dengan penyediaan ventilasi yang cukup agar radon terdilusi dan terjadi sirkulai udara. Cara lain misalnya dengan membuat pompa penghisap pada sumber radon dan mengalirkannya ke luar, atau pemilihan desain pondasi yang tepat. Tes kadar radon secara periodik menggunakan detektor sintilasi perlu dipertimbangkan untuk mengetahui anomali kadar radon, sehingga dapat diambil tindakan secepatnya. Di negara maju, tes radon di rumah-rumah sudah jamak dilakukan. Rumah dan gedung perkantoran akan mempunyai nilai jual yang lebih tinggi jika tidak mempunyai problem radon.Tingkat polusi dalam rumah dapat dibatasi dengan cara sebagai berikut :
a. Dengan menutup retakan-retakan dalam pondasi.
b. Dengan menyegel celah-celah di sekitar pipa-pipa.
c. Dengan melindungi dinding basement dan lantai dengan suatu pelapis plastik atau cat epoxy.
d. Dengan membuat sub-ventilasi pada pondasi. Ini dibuat dengan mengebor suatu lubang di bawah lantai rumah. Lubang tersebut berfungsi sebagai tempat untuk memusatkan radon yang kemudian dikeluarkan melalui pipa yang tersegel tadi. Pipa tersebut bisa dilengkapi dengan suatu kipas angin untuk meningkatkan laju alir dari gas radon. Sistem ini disebut sub slab suction.
e. Dengan menambah ventilasi ruangan di dalam rumah. Sistem menambah ventilasi dengan menangkap udara yang digunakan untuk menghangatkan atau mendinginkan rumah tersebut.

Kromosom adalah bangunan dalam sel eukariotik yang terdiri atas satu atau lebih molekul DNA spiral-rangkap yang besar, yang dikaitkan dengan RNA dan histon. DNA kromosom berisi gen dan berfungsi menyimpan dan meneruskan informasi genetik organisme itu. Genom manusia terdiri dari 23 pasang kromosom yang terpisah-pisah. Dari semua ini 22 pasangan diberi nomor berdasarkan urutan, sedangkan sepasang sisanya terdiri dari sepasang kromosom seks : dua kromosom X yang besar pada wanita, satu X dan satu Y pada pria. Pada tulisan ini kami fokus pada gen yang terletak di kromosom 11.

Pada kromosom 11 ada gen D4DR yang terletak di lengan pendek kromosom 11. Gen ini merupakan resep untuk 1 protein yang disebut reseptor dopamin, dan gen ini teraktifkan dalam sel-sel bagian-bagian tertentu otak tetapi tidak pada yang lain. Tugasnya adalah menguak membran sebuah neuron di pertemuannya dengan sebuah neuron lain ( disebut sinaps ), siap untuk mengikatkan diri dengan sebuah bahan kimia kecil yang disebut dopamin. Dopamin adalah sebuah neurotransmiter yang dilepaskan dari ujung-ujung neuron-neuron lain melalui sinyal listrik. Ketika reseptor dopamin bertemu dengan dopamin ia membuat neuronnya sendiri melepaskan sebuah sinyal listrik. Itulah cara otak kita bekerja. Secara singkatnya dopamin merupakan bahan kimia perangsang otak. Jika bahan itu terlalu sedikit, orang yang bersangkutan kurang inisiatif dan kurang motivasi. Dalam bentuk ekstrim kasus ini dikenal sebagai penyakit Parkinson. Jika terlalu banyak, yang bersangkutan mudah bosan dan sering sengaja mencari petualangan baru. Kelebihan dopamin dalam bentuk ekstrim dapat menyebabkan skizofrenia.

D4DR memiliki satu urutan variabel di bagian tengah, sepanjang 48 huruf yang berulang antara 2 hingga 11 kali. Kebanyakan kita memiliki 4 atau 7 salinan ini, tetapi sebagian orang ada yang memiliki 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10, atau 11. Semakin besar jumlah perulangan, semakin tidak efektif kerja resetor dopamin dalam menangkap dopamin. Gen D4DR yang panjang menyiratkan kurang aktifnya penangkapan dopamin di bagian-bagian tertentu otak. Sementara gen D4DR yang pendek menyiratkan aktifitas penangkapan dopamin yang tinggi.

Orang dengan gen D4DR panjang kurang responsif dalam menangkap dopamin, maka mereka perlu mengambil pendekatan petualangan lebih banyak dalam hidup ini guna merasakan gairah dopamin yang sama seperti dialami oleh para pemilik gen-gen pendek dari kegiatan-kegiatan biasa. Di antara laki-laki heteroseksual, mereka yang memiliki D4DR panjang 6 kali, labih mungkin bercinta dengan sesama pria dibanding laki-laki pemilik gen pendek. Di antara laki-laki homoseksual yang memiliki gen-gen panjang 5 kali lebih mungkin bercinta dengan lawan jenis dibanding pemilik gen-gen pendek. Dalam kedua kelompok, orang-orang bergen panjang memiliki mitra seksual lebih banyak daripada orang bergen pendek.

Selain gen D4DR, dalam kromosom 11 juga terdapat gen globin beta. Adanya kelainan atau mutasi pada gen globin beta menyebabkan penyakit thalassemia. Thalassemia adalah penyakit keturunan dengan gejala utama pucat, perut tampak membesar karena pembengkakan limpa dan hati. Jika tidak diobati dengan baik akan terjadi perubahan bentuk tulang muka dan warna kulit menjadi menghitam. Penyebab penyakit ini adalah kekurangan salah satu zat pembentuk hemoglobin ( Hb ) sehingga produksi hemoglobin berkurang. Pengurangan hemoglobin ini disebabkan oleh kelainan gen globin beta. Sehingga produksi rantai globin tersebut berkurang atau sama sekali tidak ada. Akibat produksi Hb berkurang, sel darah merah mudah sekali rusak atau umurnya lebih pendek dari sel darah normal. Umur sel darah normal adalah 120 hari. Penyakit talasemia diturunkan melalui gen yang disebut gen globin beta, dan letaknya pada kromosom 11. Pada manusia, kromosom itu selalu ditemukan berpasangan. Gen globin beta bertugas mengatur pembentukan salah satu komponen pembentuk Hb. Bila hanya sebelah gen globin beta yang mengalami kelainan disebut thalassemia beta.

Seorang pembawa sifat talasemia (disebut minor) tampak normal dan sehat, sebab masih mempunyai 1 belah gen dalam keadaan normal. Seorang pembawa sifat talasemia jarang memerlukan pengobatan.Tetapi bila gen globin terjadi pada kedua kromosom, maka dinamai penderita talasemia mayor (homosigot). Kedua belah gen yang sakit tersebut berasal dari kedua orang tua masing-masing membawa sifat talasemia. Bila kedua orang tuanya membawa sifat talasemia, pada setiap pembuahan akan terdapat beberapa kemungkinan. Kemungkinan pertama, si anak mendapat gen globin beta yang berubah menjadi gen talasemia dari bapak dan ibunya. Anak tersebut akan menderita talasemia mayor.Jika anak hanya mendapat sebelah gen talasemia apakah dari ibu atau ayah, anak hanya membawa penyakit ini (talasemia minor). Kemungkinan lain adalah anak mendapat gen globin beta normal dari kedua orang tuanya. Kemungkinan anak dari pasangan pembawa sifat talasemia beta adalah 25% normal, 50% pembawa sifat talasemia beta (minor), dan 25% talasemia beta mayor dengan anemia berat.

Thalasemia yang secara umum dan untuk mudahnya diketahui ditentukan oleh gen dominan autosomal Th. Orang normal mempunyai genotip thth. Bayi homozigotik domonan ThTh (thalasemia mayor) menderita anemia berat, sehingga berakibat fatal. Individu heterozigotik Thth menderita thalasemia minor, anemia tidak berat, sehingga masih dapat bertahan hidup. Bila suami-istri masing-masing menderita thalasemia minor, maka ada kemungkinan 25% dari jumlah anak mereka akan meninggal dunia karena menderita anemia berat, yaitu Thalasemia mayor.
Diagram perkawinan dari suatu keluarga penderita Thalasemia minor, kemungkinan
25 % dari jumlah anaknya meninggal waktu bayi karena menderita Thallasemia Mayor.

Daftar Pustaka
Ridley, Matt, 2005, Genom Kisah Spesies Manusia dalam 23 Bab, PT. Gramedia Pustaka Utama : Jakarta
dmitrilessy.multiply.com/journal
http://alchemize.multiply.com/reviews/item/9
http://kupubiru.blogspot.com/2006_01_01_archive.html