DISERTASI ANALISIS DNA TULANG DAN GIGI PADA LOKUS...

DISERTASI

ANALISIS DNA TULANG DAN GIGI PADA LOKUS SHORT TANDEM REPEAT-COMBINED DNA INDEX SYSTEM (STR-CODIS),

Y-CHROMOSOME STRs & MITOCHONDRIA DNA ( mtDNA ) AKIBAT EFEK PAPARAN PANAS SUHU TINGGI

AHMAD YUDIANTO

PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS AIRLANGGA

SURABAYA 2010

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Desertasi ANALISIS DNA TULANG DAN GIGI ..... YUDIANTO, AHMAD

DISERTASI


Y-CHROMOSOME STRs & MITOCHONDRIA DNA (mtDNA) AKIBAT EFEK PAPARAN PANAS SUHU TINGGI

AHMAD YUDIANTO


SURABAYA 2010

i




Y-CHROMOSOME STRs & MITOCHONDRIA DNA (mtDNA) AKIBAT EFEK PAPARAN PANAS SUHU TINGGI

DISERTASI

Untuk memperoleh Gelar Doktor dalam Program Studi Ilmu Kedokteran

pada Program Pascasarjana Universitas Airlangga telah dipertahankan di hadapan panitia ujian Doktor Tahap II (terbuka)

Pada hari: Rabu Tanggal: 28 Juli 2010

Pukul: 10.00 wib

Oleh

AHMAD YUDIANTO NIM 090710351/D


SURABAYA 2010

ii



Lembar Pengesahan

Disertasi ini telah disetujui

Tanggal : 19 Agustus 2010

OLeh

Promotor

Prof.Dr.Med.HM.Soekry Erfan Kusuma,dr.,SpF(K).,DFM NIK 139080851

Ko promotor I

Prof.Retno Handajani,dr.,MS.,Ph.D NIP 19481012 197603 2 001

Ko promotor II

Prof. Dr.Ni Nyoman Tripuspaningsih,dra.,MSi. NIP 19630615 198701 2 001

iii



Telah diuji pada ujian tertutup (tahap 1)

Tanggal 15 Juni 2010

Panitia Penguji Disertasi

Ketua : Prof.H.Kuntoro,dr.,MPH.,DR(PH)

Anggota :Prof.Dr.Med.HM.Soekry Erfan K,dr.,SpF(K).,DFM

Prof.Retno Handajani, dr.,MS.Ph.D

Prof.Dr.Ni Nyoman Tripuspaningsih,dra.,MSi

Prof.Dr.Aulanni’am,drh.,DES

Dr.Afaf Baktir.,MSi

I Ketut Suardita,drg.,SpKG.,Ph.D

Yudha Nurhantari,dr.,SpF.,Ph.D

Surat Keputusan Rektor Universitas Airlangga Surabaya

Nomor : 637/H3/KR/2010 Tanggal : 25 Juni 2010

iv



UCAPAN TERIMA KASIH

Pertama-tama saya ucapkan puji syukur ke hadirat Allah yang

Maha Pengasih lagi Penyayang atas rakhmat dan karunia-Nya sehingga

disertasi ini dapat diselesaikan. Disertasi ini dapat diselesaikan tidak

lepas dari dorongan, bimbingan, arahan, saran dan koreksi dari tim

promotor, karena itu dengan segala kerendahan hati, perkenankan saya

menghaturkan trima kasih yang tulus serta penghargaan setinggi-

tingginya kepada yang terhormat:

Terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya serta rasa

hormat saya sampaikan kepada Prof.Dr.Med.HM.Soekry Erfan Kusuma,

dr.SpF(K).,DFM atas kesediaannya sebagai promotor, yang penuh

perhatian, pengertian dan kesabaran memberikan dukungan mental,

meluangkan waktu untuk berdiskusi serta saran-saran sampai dengan

selesainya disertasi ini.

Terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya saya

sampaikan kepada Prof. Retno Handajani,dr.,MS.,Ph.D sebagai

Kopromotor I yang dengan penuh perhatian, pengertian dan kesabaran

telah memberikan dorongan, bimbingan dan saran penyusunan disertasi

selama pendidikan doktor.

Terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya saya

sampaikan kepada Prof. Dr. Ni Nyoman Tripuspaningsih,dra.,MSi. sebagai

Kopromotor II yang dengan penuh perhatian, pengertian dan kesabaran

v



telah memberikan dorongan, bimbingan dan saran penyusunan disertasi

selama pendidikan doktor.

Dengan telah selesainya pendidikan program pendidikan doktor ini

perkenankanlah saya mengucapkan terima kasih setinggi-tingginya

kepada yang terhormat :

- Prof.Dr.Fasichul Lisan,Apt. selaku Rektor Universitas Airlangga atas

kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada saya untuk

mengikuti dan meyelesaikan pendidikan doktor pada Program

Pascasarjana Universitas Airlangga.

- Prof.Dr.Hj.Sri Hajati,SH.,MH selaku Direktur Program Pascasarjana

Universitas Airlangga dan seluruh pimpinan serta staf Program

Pascasarjana Universitas Airlangga atas kesempatan dan fasilitas

yang diberikan kepada saya untuk menjadi calon doktor pada


- Prof.Dr.H.Harjanto JM,dr.,AIFM selaku ketua Program Studi Ilmu

Kedokteran, Prof.Dr.Mandojo Rukmo,drg.,M.Sc.,SpKG(K) mantan

ketua Program Studi Ilmu Kedokteran PPs UNAIR yang telah

membantu dalam proses pendidikan, pelaksanaan ujian kualifikasi,

proposal dan disertasi.

- Prof.Dr.Muhammad Amin,dr.,SpP(K) selaku Dekan Fakultas

Kedokteran Universitas Airlangga yang telah memberikan

kesempatan pada saya untuk mengikuti pendidikan program doktor

pada Pascasarjana Universitas Airlangga.

vi



- H. Agus Moch Algozi,dr.,Sp.F(K).,DFM.,SH selaku Ketua Departemen

Ilmu Kedokteran Forensik & Medikolegal, Prof.H.Soedjari

Solichin,dr.,Sp.F(K) mantan Ketua Departemen Ilmu Kedokteran

Forensik & Medikolegal beserta staf dan karyawan Ilmu Kedokteran

Forensik & Medikolegal FK UNAIR yang telah memberikan

kesempatan dan dukungan kepada saya untuk mengikuti pendidikan

doktor pada Program Pascasarjana Universitas Airlangga.

- Dr.H.Nasronudin,dr.,Sp.PD.,K-PTI selaku ketua Lembaga Penyakit

Tropis Universitas Airlangga yang telah memberikan kesempatan

kepada saya untuk menggunakan fasilitas laboratorium human

genetik untuk melaksanakan penelitian disertasi.

- Dr.Sri Widyarti,M.Si selaku kepala Laboratorium Biologi Molekuler

FMIPA Universitas Brawijaya Malang beserta staf yang memberikan

kesempatan kepada saya untuk menggunakan fasilitas laboratorium

biologi molekuler untuk melaksanakan penelitian disertasi.

- Staf Pengajar di Program Pascasarjana Universitas Airlangga:

Prof.Purnomo Suryohudoyo,dr.,Sp.BK, Prof.Dr.H.J.Glinka SVD,

Prof.Dr.Suhartono Taat Putra,dr.,MS, Prof.Dr.Lasio,MA,

Prof.Dr.M.Zainuddin,Apt,WidodoJ.Pudjirahardjo,dr.,MS.,MPH.,Dr.PH.,

Dr.Siti Pariani,dr.,MS.,MSc, Prof.Dr.L.Dison,MS, Dr.Toetik

Koesbardiati,dra.,DFM, Myrtati Dyah Artaria,dra.,MA.,Ph.D,

Prof.Soetjipto,dr.,MS.,Ph.D., Prof.Dr.Hj.Juliati Hood Assegaf, dr., MS,

Sp.PA(K).,FIAC, Prof.Dr.Fedik A Rantam, drh, Prof.Helmult Kunt,

Dr.Sunaryo,dr.,MS.,MSc, Dr.F.Sustini,dr.,MS.

vii



- Prof.H.Kuntoro,dr.,MPH.,Dr.(PH) dosen FKM Universitas Airlangga

yang telah bersedia menjadi dosen MKPD tentang statistika & logika

sains serta tim penguji kualifikasi, proposal, penilaian naskah

disertasi dan ketua tim penguji ujian tahap satu saya.

- Prof.Dr.Aulanni’am,drh.,DES dosen FMIPA Universitas Brawijaya

yang telah bersedia menjadi dosen MKPD tentang laboratorium

teknologi DNA serta menjadi tim penguji dalam proposal, penilaian

naskah disertasi dan ujian tahap satu saya.

- Dr.Afaf Baktir,M.Si dosen FSAINTEK Universitas Airlangga yang telah

bersedia menjadi dosen MKPD teknologi PCR serta tim penguji

kualifikasi, proposal, penilaian naskah disertasi dan ujian tahap satu

saya.

- I Ketut Suardita,drg.,Sp.KG.,Ph.D dosen FKG Universitas Airlangga

yang telah menjadi tim penguji penilaian disertasi dan ujian tahap

satu saya.

- Yudha Nurhantari,dr.,Sp.F.,Ph.D dosen FK Universitas Gajah Mada

yang telah menjadi tim penguji ujian tahap satu saya.

- Teman-teman Program Pendidikan Doktor Program Studi Ilmu

Kedokteran Angkatan 2007/2008 PPs UNAIR, yang telah memberi

motivasi dan kerjasama dalam melaksanakan pendidikan doktor di


- Sdr Reni Prastyani,dr.,Sp.M staf pengajar Ilmu Penyakit Mata FK

UNAIR dan mahasiswa program magister statistika FKM UNAIR,

yang telah banyak membantu dalam hal statistik pada disertasi ini.

viii



- Sdr Indah Nuraini,S.Si, Bpk Khusen, Ibu Koen dan Amin,S.Si selaku

tenaga analis di Lembaga Penyakit Tropis yang telah banyak

meluangkan waktu dan tenaganya untuk membantu pemeriksaan

DNA dalam penelitian ini, serta Susiati,S.Si tenaga analis di

Laboratorium Biomol FMIPA Universitas Brawijaya yang telah

membantu pemeriksaan optimasi PCR dalam penelitian disertasi ini.

Bpk Abu manu, teknisi otopsi di Instalasi/Departemen Ilmu

Kedokteran Forensik dan Medikolegal FK UNAIR-RSU dr Soetomo

Surabaya yang telah membantu pengumpulan sampel penelitian

serta Yuniati tenaga analis di Laboratorium Kesehatan Surabaya

yang telah membantu dalam perlakuan sampel penelitian ini.

- Kedua orang tua saya, Ayahanda Hasan dan ibunda Yusmani

(almarhumah) yang telah mengasuh, mendidik, menafkahi, memberi

tauladan yang baik dengan penuh pengertian belas kasihan, dalam

saya menjalani kehidupan dan pendidikan serta doa restunya. Saya

mohon maaf banyak waktu tidak dapat berkumpul bersama-sama

pada saat saya sedang menyelesaikan disertasi ini dan bapak

mertua saya (Bpk Suparno) terima kasih atas doa restunya.

- Adik-adik kandung saya: Akhmad Hadiyanto,Spd, Desi Hasaniah,

dan Rahmad Hamdhan, S.Kom serta para keponakan yang telah

memberi motivasi dan dorongan serta doa restunya dalam

pendidikan program doktor ini.

- Isteri tercinta Drg Ayu Nawang Setyariny dan anak-anak tersayang:

Kiky, Alfian, Alqaf yang telah memberikan semangat, dorongan,

ix



- Keluarga, handai taulan dan semua pihak yang telah ikut membantu

baik langsung maupun tidak langsung dan memberikan doa kepada

saya untuk menyelesaikan program pendidikan doktor ini.

Akhir kata, semoga Allah SWT melimpahkan Rahmat dan KaruniaNya

kepada semua pihak yang telah membantu saya dengan ihklas dalam

menyelesaikan pendidikan doktor ini.

Amien, amien ya robbal aalamien.

x



xi

Keyakinan, ketekunan dan kerajinan

Hanya dapat selangkah memahami pengetahuan

Makin dalam menggali ilmu

Makin dirasakan kebesaran Tuhan Yang Esa

(Satyanegara)

Ku persembahkan kepada :

Kedua orang tua dan adik-adik kandung tercinta

Almamater

Para guru-guru

Isteri & anak-anakku tersayang



ABSTRACT

ANALYSIS OF HIGH-TEMPERATURE EXPOSED BONE AND DENTAL DNA OF LOCI STR CODIS, Y-CHROMOSOME STRs AND mtDNA

Ahmad Yudianto

High-temperature exposure is one of factors for DNA degradation.

Bone and dental tissues are among materials most resistant to this DNA degradation. Bone and teeth are the most solid of human body due to its containing hydroxyapatite and extracellular matrices that provides protection for DNA (nuclear DNA and mtDNA). To date, DNA degradation due to the effect of high-temperature exposure on samples of bone and dental DNA in forensic identification has been extensively unknown.

The purpose of the present research was to analyze and elucidate DNA loci detectable subsequent to high-temperature exposure to samples of bone and dental DNA on the basis of loci STR CODIS, Y-STRs, and mtDNA.

Laboratory experimental in order to analyze DNA degradation of bone and dental materials due to effect of high-temperature exposures (500C, 750C, 1000C, and 1250C for 20, 30, and 40 minutes) on the basis of the loci STR and mini-STR CODIS (CSF1PO, D18S51, D21S11, FGA, D8S1179, D5S820, D7S820, D13S317, D16S539), Y-STRs (DYS19, DYS389, DYS390) and 143-bp and 126-bp mtDNA. Samples consisted of 24 ribs and 24 molars from 7 cadavers.

Teeth were more resistant than bones in protecting DNA from high-temperature exposure. This could be seen in the number of presentation positively detected from loci STR, Y-STRs and mtDNA. Loci of STR CODIS of bone materials detected by standard primer were D3S1358, D16S539 (1250C-20’) and CSF1PO (500C-40’); those of dental materials were D7S820, D8S1179 (1250C-40’), D3S1358 (1250C-20’), D13S317 (1000C-40’), D16S539 (750C-40’), CSF1PO (750C-20’). Loci of STR CODIS of bone materials detected by mini primer were D16S539 (750C-40’), CSF1PO, D12S137 (500C-40’), and D3S358 (500C-30’); those of dental materials were CSF1PO (1250C-40’), D16S539 (1000C-20’), D13S317 (750C-40’), D3S1358 (750C-20’), D5S818, D7S820, D8S1179, D18S51 (500C-40’). The detected locus of Y-STRs of bone materials was DYS389I (1250C-20’); that of dental materials was DYS389I (1250C-40’). mtDNA was detected at 143 bp (750C-40’ for bone materials and 1250C-30’ for dental materials) and at 126 bp (750C-40’ for bone materials and 1000C-30’ for dental material).

Undetected mini primer on DNA amplification of high-temperature exposed bones and teeth might be due to complete degradation resulting in DNA fragments to lose their annealing sites of primer. Successful

xxv



xxvi

detection of those loci at the maximum exposure of the research was supported by differences in amplicon products, GC content. In publication, The ratio of GC content for CSF1PO was 42.6%, D8S1179 was 30.9% and D7S820 was 28.6%, and had power discriminant of different. In conclusion, dental materials that remained capable of detection were loci D7S820 and D8S1179 with standard primer, CSF1PO with mini primer and DYS389I at the maximum temperature exposure (1250C for 40 minutes) of the research. Keywords: High-temperature exposure, STR-mini STR CODIS, Y-STRs,

mtDNA, bone and dental DNA.



RINGKASAN

ANALISA DNA TULANG DAN GIGI PADA LOKUS SHORT TANDEM REPEAT- COMBINED DNA INDEX SYSTEM (STR-CODIS), Y-CHROMOSOME STRs &

Mitochondria DNA (mtDNA) AKIBAT EFEK PAPARAN SUHU TINGGI

AHMAD YUDIANTO

Seringkali proses pemeriksaan analisis DNA dihadapkan pada kondisi

bahan atau spesimen DNA tidak dalam kondisi segar atau fresh untuk

dilakukan DNA typing atau dikenal dengan istilah DNA degraded (degradasi

DNA) (Butler et al, 2003). Kondisi degradasi DNA terutama dijumpai pada

kasus dengan jenasah terbakar yang hebat. Kondisi spesimen mengalami

degradasi DNA akibat paparan suhu tinggi juga merupakan suatu kendala

dalam analisis DNA.

Upaya untuk mengatasi identifikasi dengan DNA yang mengalami

kerusakan adalah dengan merancang produk amplikon yang lebih pendek

dibandingkan dengan yang sering digunakan sebelumnya, yang dapat

diperoleh dengan penggunaan mini primer STR set. Mini primer STR ini

pada sampel dalam kondisi DNA yang terdegradasi masih dapat

diamplifikasi dengan Polymerase Chain Reaction (PCR) sehingga identifikasi

forensik masih dapat dilakukan (Coble & Butler, 2005). Mini primer untuk

mtDNA ditujukan pada daerah hypervariable 1 (HV1) ataupun (HV2)

displacement-loop (d-loop), sehingga didapatkan amplikon dengan ukuran

yang lebih pendek (Gabriel et al, 2001). Sejauh ini identifikasi forensik

molekuler pada kerusakan DNA sebagai efek paparan suhu tinggi pada

sampel DNA tulang dan gigi dalam belum banyak diketahui.

Diharapkan dari hasil penelitian yang akan dilakukan ini membantu

memecahkan berbagai kasus forensik yang melibatkan pemeriksaan DNA

forensik dengan spesimen DNA inti dan mitokondria yang terdegradasi

sebagai akibat paparan suhu tinggi, serta dapat memberi informasi

xii



ketahanan tulang dan gigi dalam melindungi DNA didalamnya terhadap

paparan suhu tinggi.

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis lokus DNA tulang dan gigi

yang masih dapat terdeteksi sebagai efek paparan suhu 5000C, 7500C,

10000C dan 12500C selama 20,30 dan 40 menit pada sampel DNA pada

identifikasi forensik molekuler, berdasarkan lokus STR CODIS dan mini

primer STR CODIS (D3S1358, FGA, CSF1PO, D5S818, D7S820, D8S1179,

D13S317, D16S539, D18S51 dan D21S11), Y-STRs (DYS19, DYS389 dan

DYS390) serta mtDNA 143 bp dan 126 bp

Jenis Penelitian ini adalah eksperimental laboratories dengan

rancangan penelitian Randomized post test only control group design.

Sampel penelitian yakni DNA yang berasal dari tulang rusuk dan gigi molar

dua yang diambil dari jenasah yang terlantar di Departemen/Instalasi Ilmu

Kedokteran Forensik & Medikolegal FK-UNAIR/RSUD dr Soetomo

Surabaya dengan melalui uji kelaikan etik. Dari hasil perhitungan diketahui

jumlah sampel yang diperlukan 24 tulang rusuk dan 24 gigi molar 2. Sampel

berasal dari 7 jenasah.

Dari hasil penelitian, pengukuran berat sampel menunjukkan adanya

penurunan 65.1%-91.8% tulang setelah perlakuan berbagai suhu (5000C,

7500C, 10000C dan 12500C) dan waktu (20’, 30’ dan 40’) sedangkan gigi

28,6%-66,7%. Hasil pengukuran kadar DNA dengan menggunakan UV-

Spektrofotometer menunjukkan adanya pengaruh perlakuan paparan suhu

dan waktu yang bermakna terhadap penurunan kadar DNA tulang (p:0.000)

dan gigi (p:0.000).

Hasil deteksi DNA lokus STR CODIS efek paparan suhu tinggi (suhu

5000C, 7500C, 10000C dan 12500C selama 20’, 30’ dan 40’) pada bahan

tulang dengan primer standar, yang masih terdeteksi adalah D3S1358

(41,67%), CSF1PO (16,67%) dan D16S539 (58,53%). Dari ke 3 lokus

tersebut, yang menunjukkan adanya pengaruh interaksi bermakna akibat efek

perlakuan (suhu dan waktu papaan) hanya lokus CSF1PO (p: 0.018). Pada

xiii



bahan gigi hasil deteksi DNA setelah paparan (suhu 5000C, 7500C, 10000C

dan 12500C selama 20’, 30’ dan 40’) adalah D3S1358 (41,67%), CSF1PO

(29,17%), D7S820 (62,50%), D8S1179 (66,67%), D13S317 (37,50%),

D16S539 (41,67%). Dari ke 6 lokus pada gigi yang menunjukkan adanya

pengaruh interaksi bermakna akibat efek perlakuan (suhu dan waktu

paparan) hanya lokus CSF1PO (p: 0.037).

Pada penggunaan mini primer, hasil deteksi DNA lokus STR CODIS

efek perlakuan yang masih terdeteksi pada bahan tulang adalah D3S1358

(8,33%), CSF1PO (12,50%), D13S317 (12,50%) dan D16S539 (37,50%),

sedangkan pada bahan gigi adalah D3S158 (16.67%), FGA (7.12%),

CSF1PO (41,67%), D5S818 (7,12%), D7S820 (7,12%), D8S1179 (7,12%),

D13S317 (45,63%), D16S539 (29,17%), D18S51 (7,12%). Dari ke 9 lokus

STR CODIS pada bahan gigi menunjukkan adanya pengaruh interaksi

bermakna akibat efek perlakuan hanya lokus D13S317 (p: 0.033).

Hasil deteksi DNA lokus Y-STRs akibat efek paparan suhu tinggi yang

masih terdeteksi pada bahan tulang hanya lokus DYS389I (58,30%),

sedangkan pada bahan gigi adalah DYS19 (8,33%), DYS389I (58,33%) dan

DYS390 (4,16%). Dari ke 3 lokus Y-STR bahan gigi menunjukkan adanya

pengaruh interaksi bermakna akibat efek perlakuan hanya DYS19 (p: 0.018).

Hasil deteksi mtDNA 143 bp akibat efek paparan suhu tinggi yang

masih terdeteksi pada bahan tulang adalah 25%, sedangkan pada bahan

gigi adalah 54.50%, sedangkan pada mtDNA 126 bp bahan tulang adalah

25% dan bahan gigi adalah 41,70%.

Hasil uji Chi Square pada kekuatan deteksi DNA bahan tulang dan gigi

pada lokus STR CODIS dan mtDNA dengan dan tanpa perlakuan

menunjukkan terdapat perbedaan yang bermakna terhadap deteksi lokus

D7S820 (p:0.000), D8S1179 (p:0.000) dan D13S317 (p:0.013) dan deteksi

mtDNA 143 bp (p:0.006). Hasil uji Chi Square pada kekuatan deteksi DNA

bahan tulang lokus STR CODIS pada penggunaan primer standar dan mini

primer dengan dan tanpa perlakuan,yang menunjukkan perbedaan bermakna

xiv



pada tulang hanya lokus D3S1358 (p:0.020), sedangkan pada bahan gigi

lokus D7S820 (p:0.001) dan D8S1179 (p:0.000).

Kerusakan DNA yang disebabkan oleh paparan-paparan yang

abnormal contohnya suhu yang tinggi, (Watson et al, 1987) disebabkan oleh

rusaknya hydrogen bond DNA yang irreversible. Paparan yang ada ini

mengakibatkan kerusakan pasangan purin-primidin pada DNA. Pasangan

purin-primidin merupakan komponen utama pada struktur DNA, dimana

adenin selalu berpasangan timin dan guanin selalu berpasangan sitosin.

Efek lingkungan dalam hal ini suhu serta lama paparan dalam penelitian ini

terbukti berpengaruh terhadap kadar DNA yang terkandung diukur dengan

Spektrofotometri menunjukkan penurunan kadar pada sampel-sampel DNA

tulang dan gigi yang cukup signifikan. Adanya penurunan kadar tersebut,

bukan merupakan suatu hambatan pemeriksaan DNA lebih lanjut sebab

kadar-kadar DNA yang tersisa masih memungkinkan untuk dilakukan

pemeriksaan DNA profiling. Dikemukan bahwa pemeriksaan DNA profiling

memerlukan kadar DNA minimal 50 ng (Notosoehardjo,1999). Pada

penelitian lain mengemukan bahwa kadar DNA yang dibutuhkan pada

pemeriksaan STR berbasis Polymerase Chain Reaction (PCR) minimal

adalah berkisar antara 0,25-2 ng (Simun et al, 2005). Di samping kadar DNA

sampel pada pemeriksaan DNA berbasis PCR juga perlu dipertimbangkan

kualitas DNA yang mencukupi. Kualitas DNA yang dimaksud yakni DNA

yang digunakan dalam analisis harus dalam kondisi yang tidak terdegradasi.

Jika DNA mengalami degradasi parah, maka akan mengakibatkan primer

tidak dapat menempel (annealing) pada target DNA yang akan digandakan.

Pada penelitian ini dilakukan analisis STR, karena pada umumnya

sampel-sampel forensik yang akan dilakukan pemeriksaan DNA, 40% sudah

mengalami degradasi atau kontaminasi (Notosoehardjo, 1999b). Analisis

STR pada DNA yang mempunyai core sequences kurang 1 kb (kilobase)

sangat efektif dengan nilai keberhasilan cukup tinggi, terutama pada DNA

yang mengalami degradasi/ terfragmentasi menjadi fragmen yang pendek-

xv



pendek. Hal ini dibuktikan dengan terdapat PCR yang positif pada kontrol

DNA tak terpapar

Kegagalan deteksi fragmen DNA dengan primer STR CODIS pada

penelitian dengan paparan suhu tinggi diatas 10000C ini, dilanjutkan dengan

pemeriksaan menggunakan mini primer STR CODIS yang akan

mengamplifikasi fragmen DNA yang lebih pendek. Penggunaan mini primer

ternyata memiliki potensi yang tinggi untuk mendeteksi fragment DNA

tersebut. Hal ini memberikan gambaran bahwa paparan suhu tinggi yang

merusak DNA dapat menyebabkan kegagalan dalam proses identifikasi

secara keseluruhan. Untuk mtDNA amplifikasi dengan mini primer akan

menghasilkan fragmen dengan ukuran daerah HV1 ataupun HV2 lebih

pendek (Gabriel, 2001; Butler, 2003).

Kegagalan deteksi dalam pemeriksaan DNA dengan metode PCR

dapat disebabkan beberapa faktor (Bartlett dan Stirling, 2003) yaitu sedikitnya

jumlah DNA target, DNA target telah mengalami degradasi atau damage,

enzim DNA polymerase yang tidak mencukupi, kurangnya siklus PCR atau

adanya inhibitor PCR.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa terdapat pengaruh paparan

suhu tinggi terhadap kadar DNA tulang dan gigi, namun dengan beberapa

lokus STR CODIS, Y-STRs dan mtDNA masih dideteksi. Lokus DNA yang

masih terdeteksi pada paparan maksimal penelitian (12500C-40’) dengan

menggunakan primer standar hanya dari bahan gigi yakni: D7S820,

D8S1179 dan DYS389I serta CSF1PO menggunakan mini primer, sehingga

keempat lokus tersebut merupakan temuan baru dalam penelitian ini. Letak

lokus-lokus tersebut adalah pada autosomal kromosom (STR: D7S820,

D8S1179, CSF1PO) dan Y-STRs (DYS389I), sehingga metode pemeriksaan

melalui lokus ini sangat potensial dimanfaatkan untuk pemeriksaan

identifikasi terutama dalam kondisi sampel terdegradasi akibat efek paparan

suhu tinggi.

xvi



Dalam hasil penelitian ini gigi, memiliki kekuatan yang lebih kuat

karena faktor kandungan hydroxyapatite dan kadar ’mineral hard tissue’ yang

lebih tinggi pada gigi daripada tulang, sehingga mampu melindungi DNA

dalam gigi. Disamping itu pula gigi memiliki mineral sekunder penting yang

lebih tinggi dari tulang yakni : calcite, limonite, pyrite dan vivianite sehingga

gigi memiliki suatu pertahanan atau perlindungan yang lebih kuat terhadap

pengaruh-pengaruh dari luar.

Perbedaan lokus STR yang dapat dideteksi efek paparan suhu tinggi

pada sampel DNA tulang dan gigi, adalah karena adanya perbedaan GC

content masing-masing lokus. Menurut Bartlett dan Stirling (2003) serta

Muladno (2002), GC content atau ikatan guanin sitosin memiliki tingkat

kestabilan yang tinggi terhadap factor denaturasi dibandingkan dengan ikatan

antara adenin dan timin

Menurut Butler (2003) kegagalan deteksi DNA sampel pada

pemeriksaan forensik dapat disebabkan adanya degradasi DNA yaitu

keutuhan DNA berkurang sehingga sulit diamplifikasi. Kegagalan amplifikasi

DNA dengan mini primer DNA tulang maupun gigi yang terpapar suhu tinggi,

diakibatkan karena DNA sampel telah mengalami degradasi lebih parah

sehingga tidak memungkinkan lagi mini primer menempel pada fragmen

DNA. Mini primer merupakan alternatif sebagai pengganti primer standar

dalam kondisi DNA mengalami degradasi, dimana primer standar pada

kondisi tersebut memberikan keberhasilan rendah (Chung et al, 2004; Butler,

2003).

Kesimpulan dalam penelitian pengaruh berbagai paparan suhu ini,

adalah hasil amplifikasi lokus STR CODIS pada bahan tulang yang

terdeteksi dengan primer standar: D3S1358 dan D16S539 (paparan suhu

12500C-20’); CSF1PO (paparan suhu 5000C-40’) dan pada bahan gigi:

D7S820 dan D8S1179 (paparan suhu 12500C-40’); D3S1358 (paparan suhu

12500C-20’); D13S317 (paparan suhu 10000C-40’); D16S539 (paparan suhu

7500C-40’); CSF1PO (paparan suhu 7500C-20’).

xvii



Deteksi lokus STR CODIS pada bahan tulang dengan mini primer:

D16S539 (paparan suhu 7500C-40’); CSF1PO dan D13S317 (paparan suhu

5000C-40’); D3S1358 (paparan suhu 5000C-30’), sedangkan dari bahan gigi:

CSF1PO (paparan suhu 12500C-40’); D16S539 (paparan suhu 10000C-20’);

D13S317 (paparan suhu 7500C-40’); D3S1358 (paparan suhu 7500C-20’);

D5S818, D7S820, D8S1179 dan D18S51 (paparan suhu 5000C-40’).

Lokus Y-STRs pada bahan tulang yang terdeteksi: paparan suhu

12500C-20’ dan pada bahan gigi paparan suhu 12500C-40’ adalah DYS389I.

Untuk mtDNA 143 bp dari bahan tulang masih terdeteksi pada paparan suhu

7500C-40’ dan dari bahan gigi pada paparan suhu 12500C-30’, sedangkan

mtDNA 126 bp dari bahan tulang masih terdeteksi setelah paparan suhu

7500C-40’ dan bahan gigi setelah paparan suhu 10000C-30’

xviii



SUMMARY

ANALYSIS OF HIGH-TEMPERATURE EXPOSED BONE AND DENTAL DNA OF LOCI STR CODIS, Y-CHROMOSOME STRs AND mtDNA

Ahmad Yudianto

Process of DNA analysis is frequently confronted by a condition of

non-fresh specimens of DNA examination for DNA typing, a condition

being called degraded DNA (Butler et al. 2003). For the most part,

condition of degraded DNA is found in severely burnt human corpses.

Degraded DNA due to high-temperature exposure also brings with it a

challenge in DNA analysis.

The challenge in the identification of degraded DNA was addressed

by the use of shorter amplicons than those commonly used previously,

the ones being called mini STR set. The mini STR set in samples of

degraded DNA remained to be capable of amplification by the use of

polymerase chain reaction (PCR), enabling forensic identification (Coble

and Butler, 2005). In addition, the size of the region hypervariable 1

(HV1) or hypervariable 2 (HV2) at the displacement loop (d-loop) of

mitochondrial DNA was reduced as its amplicons (Gabriel et al. 2001). To

date, degraded DNA of bone and dental samples due to the effect of

high-temperature exposure in molecular forensic identification has been

extensively unknown.

Results of the present investigation were expected to be useful in

solving forensic cases involving DNA forensic examination for nuclear

DNA and mitochondrial DNA degraded by effect of high-temperature

exposure and to provide information on bone and dental resistance in

providing protection for DNA therein against high-temperature exposure.

The purpose of the present research was to analyze and elucidate

DNA loci remained to be capable of detection subsequent to high-

temperature exposures of 500C, 750C, 1000C and 1250C for 20, 30,

xix



and 40 minutes on samples of bone and dental DNA in molecular forensic

identification on the basis of loci STR CODIS and mini-STR CODIS

(CSF1PO, FGA, D3S1358, D5S818, D7S820, D13S317, D16S539,

D8S1179, D18S51 and D21S11), Y-STRs (DYS19, DYS389 and DYS390),

143-bp and 126-bp mtDNA.

The present research was of laboratory experimental by means of

randomized post test only control group design. Sample was DNA originated

from ribs and molars of abandoned cadavers in the Department of Forensic

Medicine and Medico-legal of Airlangga School of Medicine/Dr. Soetomo

General Hospital Surabaya. Sample consisted of 24 ribs and 24 molars from 7

cadavers.

Weighing of sample mass indicated a post-treatment reduction of

65.1% to 91.8% for bone and 28.6% to 66.7% for teeth. Quantification of

DNA contents by means of UV-spectrophotometer indicated an effect of

treatment (temperature exposure) on a decrease in content of bone (p:

0.000) and dental (p:0.000) DNA.

DNA detection with standard primer of locus STR CODIS for high-

temperature exposed (500C, 750C, 1000C, and 1250C for 20, 30, and

40 minutes) on bone materials indicated loci remaining detectable were

D3S1358 (41.67%), CSF1PO (16.67%), and D16S539 (58.53%), Of those

three loci, it was only CSF1PO that indicated a presence of a significant

(p = 0.018) interactional effect of the treatment (temperature and duration

exposure). DNA detection for dental material subsequent to exposure

(500C, 750C, 1000C, and 1250C for 20, 30, and 40 minutes) indicated

that loci remaining detectable were D3S1358 (41.67%), CSF1PO

(29.17%), D7S820 (62.50%), D8S1179 (66.67%), D13S317 (37.50%),

D16S539 (41.67%). Of those six loci, it was only CSF1PO that indicated a

presence of a significant interactional effect of the treatment.

DNA detection with mini primer of locus STR CODIS for high-

temperature exposed bone materials indicated that locus remaining

xx



detectable was D3S1358 (8.33%), CSF1PO (12.50%), D13S317

(12.50%) and D16S539 (37.50%); whereas for dental material, it was

D3S1358 (16.67%), FGA (7.12%), CSF1PO (41.67%), D5S818 (7.12%),

D7S820 (7.12%), D8S1179 (7.12%), D13S317 (45.63%), D16S539

(29.17%) and D18S51 (7.12%). Of those nine loci of STR CODIS for

dental materials, it was only D13S317 that indicated a presence of a

significant interactional effect of the treatment (p: 0.033).

DNA detection of locus Y-STRs for high-temperature exposed bone

materials indicated that only locus remaining detectable was DYS389I

(58.30%); whereas for dental materials, it was DYS19 (8.33%), DYS389I

(58.33%) and DYS390 (4.16%) . Of those three loci of Y-STRs for dental

materials, it was only DYS19 that indicated a presence of a significant

interactional effect of the treatment (p: 0.018).

DNA detection of mtDNA 143 bp for high-temperature exposed

bone materials indicated that locus remaining detectable was 25%;

whereas it was only 54.50% for dental materials. DNA detection of

mtDNA 126 bp for high-temperature exposed bone materials indicated

that locus remaining detectable was 25%; whereas it was only 41.70%

for dental materials.

The Chi-square test of the robustness of DNA detection of bone

and dental materials of locus STR CODIS with and without treatment

indicated a significant difference for locus D7S820 (p: 0.000), D8S1179

(p: 0.000), D13S317 (p: 0.013) and mtDNA 143 bp (p: 0.006). The Chi-

square test of the robustness of DNA detection with standard primer

and mini primer of bone materials of locus STR CODIS with and

without treatment indicated a significant difference for locus D3S1358

(p: 0.020); whereas it was only locus D7S820 (p: 0.001) and D8S1179

(p: 0.000) for dental materials.

DNA degradation subsequent to abnormal exposures, such as high

temperature, results from irreversibly damaged hydrogen bond of DNA.

xxi



Those exposures lead to damaged purine-pyrimidine pairs of DNA.

Purine-pyrimidine pairs are the main components of DNA structure, in

which adenine always pair with thymine and guanine with cytosine. The

present research demonstrated environmental effects of temperature and

duration of exposure on DNA levels. Spectrophotometry indicated

adequately significant decreases in DNA levels of samples of bone and

dental materials. Those decreases in DNA levels did not represent an

obstacle to further DNA analysis since the remaining DNA levels allowed

DNA profiling. It was suggested that DNA profiling requires minimally

DNA level of 50 ng (Notosoehardjo, 1999). Other reports indicated that

DNA level required for PCR-based STR analysis was minimally in a range

of 0.25 to 2.0 ng (Simun et al, 2005). In addition to DNA level of the

samples, an adequate quality of DNA was needed to be taken into

account. In this case, DNA used in the analysis must not be in a

degraded condition. Severely damaged DNA caused primers incapable of

annealing the target DNA to be amplified.

The present research used STR analysis since 40% of forensic

samples for DNA identification were degraded or contaminated

(Notosoehardjo, 1999b). STR analysis of DNA with core sequences of

less than 1 kb was effective and had an adequately high rate of success,

particularly those DNA being degraded into short segments. This was

demonstrated by the presence of positive PCR for unexposed DNA

controls.

Failure in detecting DNA fragments by the use of primers of STR

CODIS exposed to high temperature above 1000C in the present research

warranted analyses by means of mini primers of STR CODIS that would

amplify shorter DNA fragments. In fact, the use of mini primers possessed a

high potential to detect those DNA fragments. This provided an indication

that high-temperature exposure that degraded DNA was capable of leading

to failure in the overall identification processes. mtDNA amplification by

xxii



means of mini primers would produce fragments with shorter regional sizes

of HV1 or HV2 (Gabriel, 2001; Butler, 2003).

Failure of detection in DNA analysis with PCR was caused by

several factors (Bartlett and Stirling, 2003). Those factors were limited

amount of target DNA, degraded or damaged target DNA, limited quantity

of DNA polymerase, inadequate PCR cycles, and presence of PCR

inhibitors.

This research indicated presence of an effect of high-temperature

exposure on DNA levels of bone and dental materials, but with several

loci of STR CODIS, Y-STRs, and mtDNA remained detectable. The DNA

loci remaining detectable with the use of standard primers at the

maximum exposure of the research (1250C for 40 min) were only of

dental materials, namely D7S820, D8S1179, DYS389I and CSF1PO (with

mini primer), which used set so that those four loci represented novel

findings in the this research. Sites of those loci were at autosomal

chromosomes (STR: D7S820, D8S1179, CSF1PO) and Y-STRs

(DYS389I) so that an analytical method through those loci would be

highly potential for the purpose of identifying primarily degraded materials

due to an effect of high-temperature exposure.

Findings of the present research indicated that dental materials

were more solid due to the fact hydroxyapatite and mineral hard tissue

that dental materials had higher contents and levels of tissues than bone

materials that were capable of preserving DNA in dental materials.

Additionally, teeth had a higher content of an important secondary

mineral, calcite, limonite, pyrite and vivianite which constituted a more

resistant protection against external influences.

Difference in loci of STR capable of detection in samples of high-

temperature exposed bone and dental DNA was due to a difference in GC

of individual loci. GC content or guanine-cytosine bonds had high extent

xxiii



xxiv

of stability to denaturing factors relative to adenine-thymine bonds

(Bartlett and Stirling, 2003; Muladno, 2002).

Failure in detection of DNA samples in forensic identification could

result from DNA degradation, in which DNA was of less integrity that made it

difficult to be amplified (Butler, 2003). Failure in DNA amplification with mini

primers of high-temperature exposed bone and dental DNA was caused by

the fact that the DNA was severely degraded that made it impossible for mini

primers to anneal DNA fragments. Mini primer constituted an alternative to

standard primer with regard to degraded DNA, since the use of the latter

demonstrated a low rate of success ( Chung et al, 2004; Butler, 2003)

In conclusion, amplification with standard primers of loci STR

CODIS for bone materials detected locus of D3S1358 and D16S539

(at 1250C for 20 min), CSF1PO (at 500C for 40 min) and it was D7S820

and D8S1179 (at 1250C for 40 min), D3S1358 (at 1250C for 20 min),

D13S317 (at 1000C for 40 min), D16S539 (at 750C for 40 min),

CSF1PO (at 750C for 20 min), for dental materials. DNA detection with

mini primer of locus STR CODIS for bone materials indicated that locus

remaining detectable was D16S539 (at 750C for 40 min) and it was

CSF1PO (at 1250C for 40 min), D16S539 (at 1000C for 20 min),

D13S317 (at 750C for 40 min), D3S1358 (at 750C for 20 min), D5S818,

D7S820, D8S1179 and D18S51 (at 500C for 40 min) for dental

materials. DNA detection of locus Y-STR for temperature-exposed bone

materials indicated that locus DYS389I remaining detectable was 12500C

for 20 min and for dental material was 12500C for 40 min. mtDNA 143 bp

of bone material remained detectable at 750C for 40 min and at 12500C

for 30 min for dental materials. And mtDNA 126 bp of bone material

remained detectable at 750C for 40 min and at 10000C for 30 min for

dental materials.



DAFTAR ISI

Halaman

Sampul Dalam ..................................................................................................................

Prasyarat Gelar ................................................................................................................

Lembar Pengesahan …………...……………….……………………….....…...................… iii

Susunan Panitia Penguji Disertasi Tahap I ...................................................................... iv

Ucapan Terima Kasih........................................................................................................

Ringkasan ........................................................................................................................ xii

Summary .......................................................................................................................... xix

Abstract............................................................................................................................. xxv

Daftar Isi ……………………….….………….....…………………………….....….........…… xxvii

Daftar Gambar ……………….…….…...…….…....……………………....…….....…........… xxxi

Daftar Tabel ..................................................................................................................... xxxvi

Daftar Lampiran ............................................................................................................... xxxix

Daftar Singkatan .............................................................................................................. xl

Bab 1. Pendahuluan ……..………………………….....…………………......…............…… 1

1.1. Latar Belakang ……………………………....………………………......……..........

1.2. Rumusan Masalah ...…………………………………………………..................…. 9

1.3. Tujuan Penelitian ..................…………………………...………….....….........…… 10

1.3.1. Tujuan Umum …………………..………………...…………........…........… 10

1.3.2. Tujuan Khusus ……………….…………………...…..………...............….. 10

1.4. Manfaat Penelitian...........................................……..………………..............….. 11

Bab 2. Tinjauan Pustaka .................................................................................................. 12

2.1. Peranan DNA Sebagai Bahan Identifikasi Forensik ............................................ 12

2.2. Prinsip Dasar Analisis DNA untuk Identifikasi Forensik ..................................... 21

2.3. Kerusakan DNA sebagai kendala Analisis DNA pada Identifikasi Forensik ......... 27

2.4. Pemeriksaan Analisis DNA dalam Identifikasi Forensik ...................................... 30

2.4.1. Autosomal Short Tandem Repeats (STRs) ................................................ 31

2.4.2. Y Chromosome Short Tandem Repeats(Y-STRs) ...……...…………..….... 38

2.4.3. DNA mitokondria (mtDNA) manusia.......................................................... 40

i

ii

v

1

xxvii



2.5. Amplifikasi DNA dalam Identifikasi Forensik Dengan Metode

Polymerase Chain Reaction (PCR) ..................................................................... 45

2.6. Tulang dan Gigi sebagai Sumber DNA dalam Identifikasi Forensik...................

Bab 3. Kerangka Konseptual .......................................................................................... 53

Bab 4. Metode Penelitian ................................................................................................. 57

4.1. Jenis dan Rancangan Penelitian ........................................................................ 57

4.1.1. Jenis Penelitian .....................................................................................

4.1. 2. Tempat Penelitian ..................................................................................

. 57

. 57

4.1.3. Rancangan Penelitian ............................................................................

4.2. Sampel Penelitian dan Besar Sampel .............................................................. 59

4.2.1. Sampel Penelitian ...................................................................................... 59

4.2.2. Besar Sampel ...........................................................................................

4.3. Variabel Penelitian ............................................................................................. 60

4.3.1. Variabel Bebas ........................................................................................... 60

4.3.2. Variabel Tergantung .................................................................................. 60

4.3.3. Variabel Kendali ......................................................................................... 60

4.4. Definisi Operasional Penelitian ……...……............…………………......…........ 60

4.5. Bahan Penelitian ............................................................................................... 62

4.5.1.Analisis Polymerase Chain Reaction (PCR) ................................................ 62

4.5.2. Untuk Elektroforesis Hasil PCR .................................................................. 68

4.6. Instrumen Penelitian ......................................................................................... 68

4.6.1. Untuk Pemeriksaan PCR ............................................................................ 68

4.6.2. Untuk Elektroforesis Hasil PCR .................................................................. 68

4.7. Pelaksanaan Penelitian ................................................................................... 68

4.7.1. Perlakuan Sampel ....................................................................................... 68

4.7.2. Pemeriksaan Laboratorium ......................................................................... 69

4.7.2.1. Isolasi dan Visualisasi DNA dari Tulang Rusuk dan Gigi Molar Dua ..................................................................................................... 69 4.7.2.2. Amplifikasi dan Visualisasi PCR untuk lokus STR CODIS, Y-STRs dan mtDNA 143 bp ................................................................ 4.7.2.3. Amplifikasi dan Visualisasi PCR untuk Lokus STR CODIS, Y-STRs dan mtDNA 143 bp (nt16268-16410) ......................................

78

47

58

59

74

xxviii



4.9. Analisis Data Penelitian .................................................................................

Bab 5. Hasil Penelitian ………………………………………………....………....…...…… 86

5.1. Hasil pengukuran berat bahan sampel .....................................................

5.2. Hasil pengukuran kadar DNA bahan tulang dan gigi.......................................

5.2.1. Analisis pengaruh suhu dan waktu paparan terhadap kadar DNA Bahan tulang ............................................................................................ 5.2.2. Analisis pengaruh suhu dan waktu paparan terhadap kadar DNA Bahan tulang ............................................................................................ 5.3. Efek paparan suhu tinggi pada DNA tulang dalam lokus STR CODIS, Y-STRs dan DNA mitokondria (mtDNA)......................................................... 5.3.1. Lokus-lokus STR CODIS .........................................................................

5.3.2. Lokus-lokus Y-Chromosome STRs .........................................................

5.3.3. Lokus-lokus DNA mitokondria (mtDNA)..................................................

5.4. Efek paparan suhu tinggi pada DNA gigi dalam lokus STR CODIS, Y-STRs dan DNA mitokondria (mtDNA).......................................................... 136 5.4.1. Lokus – lokus STR CODIS ...................................................................... 136

5.4.2. Lokus-lokus Y-Chromosome STRs……………..………………………..…

5.4.3. Lokus-lokus DNA mitokondria (mtDNA)..................................................

5.5. Analisis beda efek paparan suhu tinggi terhadap DNA tulang dan gigi dalam deteksi pada lokus-lokus STR CODIS , Y-STRs dan mtDNA 143 bp ................................................................................................. 173 5.5.1. Lokus-lokus STR CODIS ........................................................................ 173

5.5.2. Lokus-lokus Y-Chromosome STRs ……………..………………...………. 175

5.5.3. Lokus-lokus mtDNA amplicon product 143 bp ....................................... 176

5.6. Analisis beda efek paparan suhu tinggi terhadap DNA tulang dan gigi dalam deteksi pada lokus-lokus STR CODIS dan mtDNA dengan menggunakan primer standard dan mini primer .................................

177

5.6.1. Lokus-lokus STR CODIS ........................................................................ 177

5.6.2. DNA mitokondria (mtDNA) ..................................................................... 181

85

86

87

88

93

99

99

127

132

164

169

4.8. Alur Operasional Penelitian ............................................................................ 84

4.7.2.4. Proses Sekuensing DNA ..................................................................... 80

xxix



6.2. Analisis efek paparan suhu tinggi dan lama waktu paparan terhadap kadar DNA bahan tulang dan gigi.......................................... ........................

189 6.3. Analisis efek paparan suhu tinggi pada DNA tulang dalam lokus STR CODIS, Y-STRs dan DNA mitokondria (mtDNA) ................................... 6.4. Analisis efek paparan suhu tinggi pada DNA gigi dalam lokus STR CODIS, Y-STRs dan DNA mitokondria (mtDNA).................................... 6.5. Analisis beda efek paparan suhu tinggi terhadap DNA tulang dan gigi dalam deteksi pada lokus-lokus STR CODIS , Y-STRs dan mtDNA amplicon product 143 bp.............................................................

209 6.6. Analisis beda efek paparan suhu tinggi terhadap DNA tulang dan gigi dalam deteksi pada lokus-lokus STR CODIS dan mtDNA dengan menggunakan primer standar dan mini primer ................................

212

6.7. Penemuan baru dalam disertasi ini : Lokus-lokus DNA yang potensial dalam degradasi DNA ..................................................................................

Bab 7. Penutup .............................................................................................................. 226

7.1. Kesimpulan ................................................................................................... 226

7.2. Saran ............................................................................................................ 227

DAFTAR PUSTAKA …………………………………..……………………………...………

LAMPIRAN

198

207

222

229

6.1. Analisis Hasil kemurnian DNA bahan tulang dan gigi .................................. 189

Bab 6. Pembahasan ...................................................................................................... 186

5.7. Analisis hasil sekuensing ................................................................................. 183

xxx



DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Struktur DNA …………………………………………………….………….. 15

Gambar 2.2. Perubahan warna tulang setelah dilakukan pemanasan berdasarkan lingkungan sekitarnya dan setelah pemanasan 1-3 jam berdasarkan lingkungan sekitarnya (Walker. Philip L,2003) ...................................... 28

Gambar 2.3. Ilustrasi perulangan pada lokus Short Tandem Repeat (STR) ............ 32

Gambar 2.4. Lokasi lokus DNA inti pada kromosom manusia .................................. 33

Gambar 2.5. Ilustrasi pengurangan ukuran primer STR (miniSTR) …….…..………... 36

Gambar 2.6. Lokus pada Y Chromosome .................................................................. 39

Gambar 2.7. Struktur Mitochondrial DNA (mtDNA).................................................... 42

Gambar 2.8. Pemetaan daerah dari DNA mitokondria pada D loop yang digunakan

sebagai dasar disain mini primer DNA mitokondria .................................. 44

Gambar 2.9. Skema PCR ............................................................................................ 47

Gambar 2.10. Histologi Tulang .................................... ............................................... 49

Gambar 2.11. Tingkat keberhasilan pemeriksaan DNA (Edson, 2004) ....................... 50

Gambar 2.12. Struktur Penampang Gigi Molar............................................................. 51

Gambar 5.1. Perubahan warna pada bubuk tulang dan gigi sesuai tingkat perubahan Suhu dan waktu........................................................................................ 87 Gambar 5.2. Grafik pengaruh suhu dan lama waktu paparan terhadap kadar DNA bahan tulang.......................................................................... 90 Gambar 5.3. Grafik pengaruh suhu dan lama waktu paparan terhadap Kadar DNA bahan gigi.............................................................................. 96 Gambar 5.4. Visualisasi hasil PCR lokus D3S1358 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 100 Gambar 5.5. Visualisasi hasil PCR lokus FGA dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 101 Gambar 5.6. Visualisasi hasil PCR lokus CSF1PO dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 102 Gambar 5.7. Visualisasi hasil PCR lokus D5S818 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 103

xxxi



Gambar 5.8. Visualisasi hasil PCR lokus D7S820 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 104 Gambar 5.9. Visualisasi hasil PCR lokus D8S1179 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 105 Gambar 5.10. Visualisasi hasil PCR lokus D13S317 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 106 Gambar 5.11. Visualisasi hasil PCR lokus D16S539 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 107 Gambar 5.12. Visualisasi hasil PCR lokus D18S51 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 108 Gambar 5.13. Visualisasi hasil PCR lokus D21S11 dengan primer standar pada bahan tulang ............................................................................... 109 Gambar 5.14. Visualisasi hasil PCR pada lokus D5S818, FGA, D7S820 dan D8S1179 dengan mini primer pada bahan tulang paparan 5000C-20, 30 dan 40 menit............................. 113 Gambar 5.15. Visualisasi hasil PCR pada lokus D3S1358, CSF1PO, D13S317, D16S539 dan D21S11 dengan mini primer pada bahan tulang paparan 5000C-20, 30 dan 40 menit............................... 114 Gambar 5.16. Visualisasi hasil PCR lokus D3S1358 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 115 Gambar 5.17. Visualisasi hasil PCR lokus FGA dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 116 Gambar 5.18. Visualisasi hasil PCR lokus CSF1PO dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 117 Gambar 5.19. Visualisasi hasil PCR lokus D5S818 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 118 Gambar 5.20. Visualisasi hasil PCR lokus D7S820 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 119 Gambar 5.21. Visualisasi hasil PCR lokus D8S1179 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 120 Gambar 5.22. Visualisasi hasil PCR lokus D13S317 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 121

xxxii



Gambar 5.23. Visualisasi hasil PCR lokus D16S539 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 122 Gambar 5.24. Visualisasi hasil PCR lokus D18S51 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 123 Gambar 5.25. Visualisasi hasil PCR lokus D21S11 dengan mini primer pada bahan tulang .............................................................................. 124 Gambar 5.26. Visualisasi hasil PCR lokus DYS19 pada bahan tulang .................... 128 Gambar 5.27. Visualisasi hasil PCR lokus DYS389I pada bahan tulang ................. 129 Gambar 5.28. Visualisasi hasil PCR lokus DYS390 pada bahan tulang ................. 130 Gambar 5.29. Visualisasi hasil PCR mtDNA amplicon product 143 bp pada bahan tulang .............................................................................. 133 Gambar 5.30. Visualisasi hasil PCR mtDNA amplicon product 126 bp pada bahan tulang .............................................................................. 134 Gambar 5.31. Visualisasi hasil PCR lokus D3S1358 dengan primer standar pada bahan gigi .................................................................................. 137 Gambar 5.32. Visualisasi hasil PCR lokus FGA dengan primer standar pada bahan gigi .................................................................................. 138 Gambar 5.33. Visualisasi hasil PCR lokus CSF1PO dengan primer standar pada bahan gigi .................................................................................. 139 Gambar 5.34. Visualisasi hasil PCR lokus D5S818 dengan primer standar pada bahan gigi.... .............................................................................. 140 Gambar 5.35. Visualisasi hasil PCR lokus D7S820 dengan primer standar pada bahan gigi.... .............................................................................. 141 Gambar 5.36. Visualisasi hasil PCR lokus D8S1179 dengan primer standar pada bahan gigi.... .............................................................................. 142 Gambar 5.37. Visualisasi hasil PCR lokus D13S317 dengan primer standar pada bahan gigi.... .............................................................................. 143 Gambar 5.38. Visualisasi hasil PCR lokus D16S539 dengan primer standar pada bahan gigi................................................................................... 144

xxxiii



Gambar 5.39. Visualisasi hasil PCR lokus D18S51 dengan primer standar pada bahan gigi.... .............................................................................. 145 Gambar 5.40. Visualisasi hasil PCR lokus D21S11 dengan primer standar pada bahan gigi.... .............................................................................. 146 Gambar 5.41. Visualisasi hasil PCR pada lokus D3S1358, FGA, CSF1PO, D5S1818 dan D7S820 dengan mini primer pada DNA bahan gigi paparan 5000C-20, 30 dan 40 menit......................... 150 Gambar 5.42. Visualisasi hasil PCR pada lokus D8S1179, D13S317, D16S539 D18S51 dan D21S11 dengan mini primer pada DNA bahan gigi paparan 5000C-20, 30 dan 40 menit......................... 151 Gambar 5.43. Visualisasi hasil PCR lokus D3S158 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 152 Gambar 5.44. Visualisasi hasil PCR lokus FGA dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 153 Gambar 5.45. Visualisasi hasil PCR lokus CSF1PO dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 154 Gambar 5.46. Visualisasi hasil PCR lokus D5S818 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 155 Gambar 5.47. Visualisasi hasil PCR lokus D7S820 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 156 Gambar 5.48. Visualisasi hasil PCR lokus D8S1179 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 157 Gambar 5.49. Visualisasi hasil PCR lokus D13S317 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 158 Gambar 5.50. Visualisasi hasil PCR lokus D16S539 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 159 Gambar 5.51. Visualisasi hasil PCR lokus D18S51 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 160 Gambar 5.52. Visualisasi hasil PCR lokus D21S119 dengan mini primer pada bahan gigi.... .............................................................................. 161 Gambar 5.53. Visualisasi hasil PCR lokus DYS19 pada bahan gigi.... ... ................. 165

xxxiv



Gambar 5.54. Visualisasi hasil PCR lokus DYS389I pada bahan gigi.... .................. 166 Gambar 5.55. Visualisasi hasil PCR lokus DYS390 pada bahan gigi..... .................. 167 Gambar 5.56. Visualisasi hasil PCR mtDNA amplicon product 143 bp pada DNA bahan gigi ............................................................................................ 170 Gambar 5.57. Visualisasi hasil PCR mtDNA amplicon product 126 bp pada DNA bahan gigi ............................................................................................ 171

xxxv



DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Informasi 13 lokus CODIS ……………………………………….……………. 31

Tabel 2.2. Informasi tentang marker Y-STRs .............................................................. 40

Tabel 2.3. Perbedaan DNA inti dan mtDNA manusia ................................................... 43

Tabel 2.4. Kadar DNA berdasarkan jenis sampel ......................................................... 52

Tabel 5.1. Hasil rerata pengukuran berat bahan tulang dan gigi sebelum dan sesudah perlakuan....................................................................................... 86 Tabel 5.2. Kemurnian DNA dari bahan tulang ................………………………………… 88 Tabel 5.3. Rerata kadar DNA dari bahan tulang ......... ………………………………….. 89 Tabel 5.4. Hasil uji t pada kadar DNA bahan tulang ........……………………………….. 92 Tabel 5.5. Kemurnian DNA dari bahan gigi .............……………………………………… 94 Tabel 5.6. Rerata kadar DNA dari bahan gigi............ ................................................... 95 Tabel 5.7. Hasil uji t pada kadar DNA bahan gigi..............……..………………………... 98 Tabel 5.8. Hasil deteksi DNA lokus STR CODIS efek paparan suhu tinggi pada bahan tulang dalam berbagai perlakuan suhu dan waktu paparan dengan

primer standar…………………………………...………...……………………110

Tabel 5.9. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan tulang pada lokus STR CODIS dengan

primer standar ….................................................................................… 112 Tabel 5.10. Hasil deteksi DNA lokus STR CODIS efek paparan suhu tinggi pada

bahan tulang dalam berbagai perlakuan suhu dan waktu paparan dengan mini primer ………… ……………………...………………………….125

Tabel 5.11. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan tulang pada lokus STR CODIS dengan mini primer ……..……………………………………………….................... 127 Tabel 5.12. Hasil deteksi DNA pada Y-STRs efek paparan suhu tinggi pada

bahan tulang dalam berbagai perlakuan suhu dan waktu paparan pada lokus DYS19, DYS389I dan DYS390……....………………………….131

xxxvi



Tabel 5.13. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan tulang pada lokus DYS19, DYS389I dan

DYS390……….…………………………………………….......................... 132 Tabel 5.14. Hasil deteksi mtDNA amplicon product 143 bp dan 126 bp efek paparan

suhu tinggi pada bahan tulang dalam berbagai perlakuan suhu dan waktu paparan ………………................................................................................135

Tabel 5.15. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan tulang pada mtDNA amplicon product 143 bp dan 126 bp ....................................................................................136 Tabel 5.16. Hasil deteksi DNA Lokus STR CODIS efek paparan suhu tinggi terhadap DNA bahan gigi dalam berbagai perlakuan suhu serta lama paparan dengan primer standar ............................................ 147 Tabel 5.17. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan gigi pada lokus STR CODIS dengan primer standar .......................................................................................... 149 Tabel 5.18. Hasil deteksi DNA Lokus STR CODIS efek paparan suhu tinggi terhadap DNA bahan gigi dalam berbagai perlakuan suhu serta lama paparan dengan mini primer ............................................... 162 Tabel 5.19. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan gigi pada lokus STR CODIS dengan mini primer ................................................................................................ 164 Tabel 5.20. Hasil deteksi DNA pada Y-STRs efek paparan suhu tinggi pada

bahan gigi dalam berbagai perlakuan suhu dan waktu paparan pada lokus DYS19, DYS389I dan DYS390......... ..................................... 168

Tabel 5.21. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan gigi pada lokus DYS19, DYS389I dan DYS390............................................................................................. 169 Tabel 5.22. Hasil deteksi mtDNA amplicon product 143 bp dan 126 bp efek paparan suhu tinggi pada bahan gigi dalam berbagai perlakuan suhu dan waktu paparan........................................................ 172 Tabel 5.23. Hasil Kruskall Wallis test interaksi pengaruh perbedaan suhu dan waktu terhadap DNA bahan gigi pada mtDNA amplicon product 143 bp dan 126 bp ................................................................................... 173 Tabel 5.24. Kekuatan deteksi DNA bahan tulang dan gigi pada STR CODIS dengan dan tanpa paparan ..................................................................... 174

xxxvii



Tabel 5.25. Kekuatan deteksi DNA bahan tulang dan gigi pada lokus DYS19, DYS389I dan DYS390 dengan dan tanpa paparan................................................. 176 Tabel 5.26. Kekuatan deteksi mtDNA bahan tulang dan gigi pada amplicon product 143 bp dan 126 bp dengan dan tanpa paparan....................................... 177 Tabel 5.27. Kekuatan deteksi DNA bahan tulang lokus STR CODIS dengan menggunakan primer standar dan mini primer dengan dan tanpa paparan.......................................................................................... 179 Tabel 5.28. Kekuatan deteksi DNA bahan gigi lokus STR CODIS dengan menggunakan primer standar dan mini primer dengan dan tanpa paparan.......................................................................................... 180 Tabel 5.29. Kekuatan deteksi mtDNA bahan tulang pada penggunaan amplicon product 143 bp dan 126 bp dengan dan tanpa paparan.......................... 182 Tabel 5.30. Kekuatan deteksi mtDNA bahan gigi pada penggunaan amplicon product 143 bp dan 126 bp dengan dan tanpa paparan.......................... 183 Tabel 6.1. Deteksi lokus STR dalam primer standar menunjukkan deteksi negatif dan dilanjutkan mini primer menunjukkan hasil deteksi positif ................... 205 Tabel 6.2. Lokus yang terdeteksi pada tiap paparan suhu dan waktu tertentu pada tulang dan gigi, dengan primer standar maupun mini primer .............223

xxxviii



DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 : Hasil uji statistik pengaruh paparan suhu dan lama waktu paparan

terhadap kadar DNA bahan tulang dan gigi Lampiran 2 : Hasil uji statistik efek paparan suhu tinggi pada DNA tulang dalam lokus

STR CODIS, Y-STRs dan mtDNA Lampiran 3 : Hasil uji statistik efek paparan suhu tinggi pada DNA gigi dalam lokus

STR CODIS, Y-STRs dan mtDNA Lampiran 4 : Analisa beda efek paparan suhu tinggi terhadap DNA tulang dan gigi

dalam deteksi pada lokus-lokus STR CODIS, Y-STRs dan mtDNA. Lampiran 5 : Analisa beda efek paparan suhu tinggi terhadap DNA tulang dan gigi

dalam deteksi pada lokus-lokus STR CODIS dan mtDNA dengan menggunakan primer standar dan mini primer.

Lampiran 6: Urutan nukleotida STR CODIS, Y-STRs dan mtDNA serta tabel

GC Content Lampiran 7 : Hasil Sekuensing beberapa lokus Lampiran 8 : Keterangan kelaikan etik Lampiran 9 : Surat keterangan pelaksanaan kegiatan penelitian

xxxix



xl

DAFTAR SINGKATAN

AFDIL : Armed Forces DNA Identification Laboratory

AM : Ante Mortem

bp : Base pair

CODIS : Combined DNA Index System

DNA : Deoxyribonucleic acid

d-Loop : Displacement loop

EDTA : Ethylene Diamine Tetra Acetic Acid

EDNAP : European DNA Profiling Group

ENSFI : European Network of Forensic Science Institute

FBI : Federal Bureau Investigation

HV1-2 : Hypervariable 1-2

ISFG : International Society of Forensic Genetic

ITD : Institute of Tropical Disease

mtDNA : Mitochondrial DNA

nt : nucleotide

NIST : National Institute of Standards and Technology

kb : kilo base

LTR : Long Tandem Repeats

PCR : Polymerase Chain Reaction

RFLP : Retriction Fragment Lenght Polymorphisms

RNA : Ribonucleic acid

STR : Short Tandem Repeats

TBE : Tris Boric acid EDTA

PAGE : Polyacrylamid Gel Electrophoresis

PM : Post Mortem

VNTR : Variable Number of Tandem Repeats



DISERTASI ANALISIS DNA TULANG DAN GIGI PADA LOKUS...

Documents

Transcript of DISERTASI ANALISIS DNA TULANG DAN GIGI PADA LOKUS...