Senin, 17 Oktober 2011

Biologi Farmasi


DNA
BAB I
PENDAHULUAN

1.      Latar Belakang
DNA (deoxyribonucleid acid = asam deoksiribonukleat) dan RNA (Ribonucleic acid = asam ribonukleat), keduanya bertanggung jawab membentuk protein serta mengontrol sifat-sifat keturunan, DNA, dan RNA merupakan materi genetic gen yang berada dalam lokus kromosom.
Ekspresi genetic merupakan proses penentuan sifat dari suatu organisme oleh gen. Proses ekspresi gen merupakan aspek fundamental dalam setiap organisme hidup. Proses ini diduga di kontrol oleh suatu mekanisme yang ada pada aliran informasi genetik. Pada awalnya para ilmuwan menduga protein merupakan satu-satunya molekul yang berperan dalam meregulasi ekspresi gen pada manusia dan organisme kompleks lainnya (eukariotik), seperti halnya pada organisme tingkat rendah (prokariotik).

2.      T ujuan
Dengan adamya presentasi ini mahasiswa diharapkan mampu memahami bagaimana mekanisme ekspresi genetik (transkripsi dan translasi) dan mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kerja ekspresi genetik.

3.   Batasan  Materi
·         Apakah yang dimaksud dengan ekspresi genetik?
·         Bagaimana proses sintesa protein (transkripsi dan translasi) ?
·         Apakah definisi dari promoter, repressor gen, inductor gen, operon ?
·         Perbedaan proses sintesa protein pada organisme eukariotik dan prokariotik ?





BAB II
PEMBAHASAN

Ekspresi gen merupakan proses penerjemahan informasi genetik ada dalam suatu sebuah gen ( dalam bentuk urutan basa ) menjadi protein. Proses ekspresi gen mengikuti tahapan yang sama untuk semua bentuk kehidupan yang disebut dengan Dogma Inti ( Centra Dogma ) dalam genetika.
Sifat yang dimiliki dalam organisme merupakan hasil dari proses metabolisme yang terjadi di dalam sel. Proses metabolisme dapat berlangsung karena ada enzim yang berfungsi sebagai katalisator proses-proses biokimia. Enzim di kontrol oleh suatu atau beberapa gen, jika gen yang dibutuhkan oleh enzim tertentu tidak ada maka enzim tersebut tidak dapat terbentuk sehingga metabolisme tidak mungkin berlangsung. Enzim dan protein lainnya diterjemahkan pada urutan nukleotida yang ada pada molekul mrna  dan mrna itu sendiri sehingga gen menentukan sifat suatu organisme.
Protein mempunyai peranan penting dalam organisme struktural dan fungsional dari sel. Protein structural menghasilkan beberapa komponen sel dan misalnya enzim dan hormone mengawasi hampir semua kegiatan metabolisme, biosintesa, pertumbuhan, pernapasan, dan perkembang biakan dari sel. Sintesa protein menbutuhkan bahan dasar asam amino, dan berlangsung di dalam inti sel dan ribosom. Secara garis besar, sintesis protein berlangsung dalam dua tahap, yaitu transkipsi dan translasi. Sintesis ini melibatkan RNA, DNA dan ribosom.

                              Transkripsi                   translasi
                  DNA ——————→ RNA ——————→ Protein
     

Proses sintesis protein terbagi atas transkripsi dan translasi.

1.      Transkipsi
            Transkipsi merupakan sintesis RNA ( proses pembentukan molekul RNA ) dengan menggunakan DNA sebagai cetakannya. Namun hanya satu dari dua untai DNA yang digunakan sebagi cetakan sintesis RNA yang disebut template sedangkan untai lainnya disebut untai pendamping.
Secara garis besar, terdapat 3 kelompok molekul RNA yang disintesis dalam proses transkripsi, yaitu :
1.      mRNA (messenger RNA)
2.      tRNA (transfer RNA )
3.      rRNA (ribosom RNA)
Molekul mRNA adalah RNA yang merupakan salinan kode-kode genetic pada DNA yang dalam proses selanjutnya, yaitu translasi akan diterjemahkan menjadi urutan asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein tertentu.
Molekul tRNA adalah RNA yang berperan membawa asam-asam amino spesifik yang akan di gabungkan dalam proses sintesis protein (translasi)
Molekul rRNA adalah RNA yang digunakan untuk menyusun ribosom.
Molekul tRNA dan rRNA tidak pernah di translasi Karena molekul yang digunakan adalah RNA-nya itu sendiri.
Dalam proses transkripsi terdapat beberapa komponen utama yang terlibat, diantara nya adalah sebagai berikut :
1.      urutan DNA yang akan di transkripsi  (cetakan/template)
2.      enzim RNA polymerase
3.      factor-faktor transkripsi
4.      precursor untuk sintesis RNA
Secara garis besar, gen yang lengkap terdiri dari tiga bagian, yaitu :
daerah pengendali (regulatory region)
daerah pengendali yang sering disebut sebagai promoter
1.      bagian structural
bagian structural adalah bagian yang terletak di sebelah hilir (downstream) dari promoter
2.      terminator
terminator adalah bagian gen yang terletak di sebelah hilir dari bagian structural yang berperan dalam pengakhiran (terminasi) proses transkripsi.
Transkripsi dilakukan melalui beberapa tahapan, yaitu :
1.      faktor-faktor yang mengendalikan transkripsi menempel pada bagian promoter.
2.      penempelan factor-faktor pengendali transkripsi menyebabkan terbentuknya kompleks promoter terbuka (open promoter complex)
3.      RNA polymerase membaca cetakan (DNA template) dan mulai melakukan pengikatan nukleotida yang komplementer dengan cetakannya
4.      selanjutnya diikuti dengan proses pengakhiran (terminasi) transkripsi yang ditandai dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA yang ditranskripsi
Karakteristik kimiawi sintesis RNA pada prokariot dan eukariot :
1.      Prekursor untuk sintesis RNA adalah empat macam ribonukleotida yaitu 5’-trifosfat ATP, GTP, CTP, dan UTP (pada RNA tidak terdapat thymin)
2.      Reaksi polimerase RNA pada prinsipnya sama dengan polimerase DNA, yaitu dengan arah 5’→ 3’
3.      Urutan nukleotida RNA hasil sintesis ditentukan oleh cetakannya, yaitu urutan DNA yang ditranskripsi. Nukleotida RNA yang digabungkan adalah nukleotida yang komplementer dengan cetakannya. Sebagai contoh, ururtan DNA yang ditranskripsi adalah ATG maka setelah di transkripsi akan menghasilkan urutan nukleotida RNA yang digabungkan adalah UAC
4.      Molekul DNA yang ditranskripsi adalah molekul untai ganda, tetapi yang berperan sebagai cetakan hanya salah satu untainnya yang disebut sebagai template.
5.      hasil dari transkripsi berupa molekul RNA untai tunggal


 













Gambar 2. Transkripsi secara umum, inisiasi, elongasi dan terminasi

EKSPRESI GEN PADA PROKARIOT
Proses ekspresi gen yang terjadi pad prokariotik melalui dua tahapan yaitu: transkripsi dan translasi
Pada umunya, gen yang mengkode protein pada prokariot berupa gen dengan kopi tunggal (single copy), sedangkan untuk gen yang berfungsi sebagai pengkode dari tRNA dan rRNA berupa gen dengan kopi banyak (multiple copies)

A.    Transkripsi Prokariotik
Tahap transkripsi melalui : inisiasi, elongasi dan terminasi. Enzim yang bertanggung jawab atas transkripsi adalah RNA Polimerase yang bergerak di sepanjang gen dari promoternya sampai persis di belakang terminatornya. RNA Polimerase menyusun molekul RNA dengan urutan nukleotida yang berkomplementer dengan untaian cetakan gen tersebut. Rentangan DNA yang ditranskipsi disebut unit transkipsi. Transkripsi dimulai dari sekuen promoter. Promoter mengandung sekuen DNA khusus yang berperan sebagai tempat ikatan dengan RNA Polimerasi.
Proses mekanisme transkripsi pada prokariot terjadi dalam tiga tahapan, yaitu :
1.      inisiasi transkripsi
2.      elongasi transkripsi
3.      terminasi transkripsi


 











Gambar 3

1.      Inisiasi transkripsi
Tahapan inisiasi transkripsi melalui empat tahapan yaitu :
1.      pembentukan kompleks promoter tertutup
2.      pembentukan kompleks promoter terbuka
3.      penggabungan beberapa nukleotida awal
4.      perubahan konfirmasi RNA polimerase karena sub unit σ dilepaskan dari kompleks holoenzim bagian DNA yang terbuka setelah RNA polimerase menempel biasanya terjadi pada daerah sekitar -9 sampai +3 sehingga menjadi struktur tunggal subunit σ mempunyai peranan dalam menstimulasi inisiasi transkripsi tetapi tidak mempercepat laju pertambahan untaian RNA.
Proses inisiasi transkripsi merupakan proses yang menentukan laju transkripsi.inisiasi transkripsi dapat dihambat oleh pemberian antibioitik rifampisin, tetapi antibiotik ini tidak menghambat proses pemanjangan transkrip.
Setelah proses inisiasi transkripsi terjadi, selanjutnya subunit σ terlepas dari enzim inti dan dapat digunakan lagi oleh enzim inti RNA polimerase yang lain.
Siklus subunit σ trsebut dikemukakan oleh Travers dan Burgess tahun 1969, mereka menunjukkan bahwa jika transkripsi berlangsung pada kekuatan ionik yang rendah, maka RNA polimerase inti tidak terlepas dari DNA cetakan pada ujung suatu gen. Hal ini menyebabkan inisiasi transkripsi terhenti.
Jika dimasukkan RNA polimerase initi yang baru, maka transkripsi dapat berjalan kembali.

Elongasi
Pengikatan enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya pada untai DNA cetakan membentuk kompleks transkripsi. Selama sintesis RNA berlangsung kompleks transkripsi akan bergeser di sepanjang molekul DNA cetakan sehingga nukleotida demi nukleotida akan ditambahkan kepada untai RNA yang sedang diperpanjang pada ujung 3’ nya. Jadi, elongasi atau polimerisasi RNA berlangsung dari arah 5’ ke 3’, sementara RNA polimerasenya sendiri bergerak dari arah 3’ ke 5’ di sepanjang untai DNA cetakan.


Terminasi
Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau terlepasnya enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA cetakan. Begitu pula halnya dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika RNA polimerase mencapai urutan basa tertentu yang disebut dengan terminator.

PENGENALAN OPERON
Gen – gen pada prokariot yang bertanggung jawab mengatur jalur biokimia diorganisasikan dalam struktur operon
Operon itu sendiri adalah organisasi beberapa gen struktural yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promoter yang sama.
Sebagai contoh adalah operon yang terjadi pada bakteri Escherichia coli yang disebut sebagai operon lac.
Lactosa adalah gula disakarida yang tersusun atas glukosa dan galaktosa. Lactosa dapat diuraikan menjadi glukosa dan galaktosa dengan bantuan enzim β-galaktosidase. Bakteri E-coli dalam hidupnya dapat memanfaatkan baik lactosa maupun glikosa tergantung gula mana yang tersedia di lingkungan. Bakteri E-coli mempunyai kemampuan mensintesis β-galaktosidase sehingga bila laktosa yang dimenfaatkan sebagai sumber karbon maka bakteri tersebut akan mampu mengubah lakstosa menjadi glukosa dan galaktosa. Namun bila tersedia glukosa dan laktosa maka bakteri akan memilih glukosa sebagai sumber karbon, karena glukosa merupakan gula yang lebih langsung dimanfaatkan dalam proses metabolisme.

Tahapan operon lac :
n  Saat ditranskripsi, operon lac menghasilkan satu mRNA yang membawa kode-kode _olymer untuk 3 macam polipeptida yang berbeda : mRNA polisistronik
n  Dengan demikian, masing-masing polipeptida akan ditranslasi secara olymerase dari satu untaian mRNA yang sama.
n  Kerja gen struktural (gen Z, Y dan A) diatur ekspresinya oleh satu promoter yang sama (p)
n  Operator adalah bagian dari promoter tempat penempelan protein represor yang dikode oleh gen I
n  Transkripsi diawali dari nukleotida yang terletak beberapa basa di sebelah hulu dari gen struktural.
n  Ujung gen struktural berupa kodon STOP (TAA, TAG atau TGA)
n  Transkripsi dilakukan sampai beberapa basa di sebelah hilir dari kodon STOP yaitu sampai pada daerah terminator
n  Salah satu bagian penting promoter disebut kotak Pribnow pada urutan nukleotida posisi -10 dan posisi -35 (letak nukleotida dari titik awal transkripsi + 1) Posisi -10 dan -35 mempunyai urutan nukleotida konsensus yaitu :
n  Posisi -10 : TATAAT; Posisi -35 : TTGACA
n  Disebut juga elemen-elemen promoter inti
ATG                                        STOP
n   Kotak Pribnow merupakan daerah pd promoter yg berperanan dlm mengarahkan enzim RNA _olymerase sehingga arah transkripsinya 5’ ke 3’ sebagaimana pada replikasi
n  Selain itu, daerah ini merupakan tempat pembukaan heliks DNA untuk membentuk kompleks promoter yg terbuka.

Proses operon lac pada prokariotik terbagi menjadi 2, yaitu :
1.      operon lac positif
Selain dikendalikan secara negative, operon lac  juga dikendalikan secara postitif. Dalam sistem semacam ini operon lac diaktifkan kembali setelah sebelumnya ditekan sampai alas yang paling dasar (basal level). Pengendalian semcam ini memberikan keuntungan kepada sel karena operon laktosa tetap dalam keadaan non-aktif selama masih tersedia glukosa dalam jumlah banyak. Dalam operon lac penghilangan reperesor dari operator tidak cukup untuk mengaktifkan operon tersebut sehingga diperlukan susatu sistem yang bekerja secara positif (mempercepat) proses pengaktifan operon. Jika sel masih tersedia glukosa maka, sel tidak perlu mengaktifkan operon laktosa.

2.      operon lac negatif
Sistem operon lac adalah sistem pengendalian gen-gen yang bertanggungan jawab di dalam metabolisma laktosa. Pengendalian operon laktosa secara negatif dilakukan oleh protein reperesor yang dikode oleh gen lacl. Repressor ini menempel pada daereah operator (lacO) yang terletak di sebelah hilir promoter. Penempelan represor semacam ini menyebabkan  RNA polimerase tidak dapat melakukan transkripsi gen-gen struktural lacZ, lacY, dan lacA sehingga operon lac dikatakan mengalami represi. Proses penekanan ini akan terjadi terus menerus selama tidak ada laktosa di dalam sel. Karena tidak ada laktosa maka tidak perlu mengaktifkan operon laktosa sehingga energi selular dapat dihemat. Gen cenderung menggunakan sumber karbon sederhana (glukosa) untuk memenuhi kebutuhan selularnya. Proses pengaktifan operon laktosa semacam ini disebut sebagai proses induksi.

Gambar 4

OPERON TRIPTOPAN
Triptofan merupakan satu dari 20 asam amino penyusun protein yang bersifat esensial bagi manusia. Bentuk yang umum pada mamalia adalah, seperti asam amino lainnya, L-triptofan. Meskipun demikian D-triptofan ditemukan pula di alam (contohnya adalah pada bisa ular laut kontrifan).
Kode genetik triptofan adalah UGG. Triptofan ditemukan pada bakteri Escherchia Coli. Pada bakteri ini terdapaat 5 triptofan, yakni triptofan E (trpE), triptofan D (trpD), triptofan C (trpC), triptofan B (trpB), triptofan A (trpA). Semuanya ditanskripsi dalam satu unit yang disebut operon.

Operon ini berada pada suatu control yang disebut operator


 





Gambar 5








 







Struktur Triptofan

Triptofan-triptofan ini, tidak bisa di transkripsi oleh RNA Polymerase, apabila operator yang ada pada promoter, diikat oleh regulator protein yang disebut represor aktif.


 







Gambar 6

Apabila jumlah triptofan rendah di sekitar (dilingkunagan) maka repressor ini off, dan operon bisa di transkrip oleh RNA Polymerase menjadi RNA Messenger. Adapun apabila jumlah triptofan banyak maka repressor akan mengikat triptofan sehingga repressor on, dan mengikat operator. Sehingga RNA Polimerase tidak dapat metranskripsi operon karena terhalang oleh rep[ressor tadi pada daerah promoter.

Tahap Transkripsi
Transkripsi terjadi pada sel prokariotik dan eukariotik. Proses transkipsi dapat dibagi menjadi beberapa tahapan : (1) tahapan pengakuan cetakan (template recognition), (2) tahapan pengawalan (initiation), (3) tahapan pemanjangan (elongation), (4) tahapan pengakhiran (termination)
Dalam tahapan pengakuan cetakan, RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA, ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung transkripsi. Transkripsi akan berakhir pada saat RNA polimerase mencapai ujung gen yang disebut TERMINATOR. Pada bakteri E. Coli ada dua macam terminator yaitu :
1.      terminator yang tidak tergantung pada protein rho
Rho merupakan protein heksamer yang akan menghidrolisis ATP dengan adanya RNA untai tunggal. pengakhiran terminasi yang tidak tergsntung rho dilakukan tanpa harus melibatkan suatu protein khusus, melainkan ditentukan oleh adanya suatu urutan nukleotida tertentu pada bagian terminator.
Eksperimen yang dilakukan oleh Peggy Farnham dan Terry Platt menunjukkan bahwa pengakhiran transkripsi tanpa protein rho memiliki dua cirri utama, yaitu :
1.      adanya rangkaian basa berulang balik yang dapat membentuk lengkungan
2.      adanya rangkaian basa T pada untaian DNA bukan cetakan sehingga terbentuk rangkaian basa yang lemah antara Ru-dA yang menahan transkrip RNA pada untaian DNA cetakan.
Pada waktu lengkungan RNA terbentuk, maka RNA polymerase berhenti dan ikatan basa yang lemah akan menyebabkan RNA yang baru terbentuk akan terlepas.
Gambar 7

2.      terminator yang tergantung pada protein rho
terjadi pada daerah jeda yang terletak pada jarak tertentu dari promoter. Terminator yang tergantung pada rho terdiri atas suatu urutan berulang balik yang dapat membentuk lengkungan (loop), tetapi tidak ada rangkaian basa T. factor rho diduga ikut terikat pada transkrip dan mengikuti pergerakan RNA polymerase sampai akhirnya RNA polymerase berhenti pada daerah terminator yaitu sesaat setelah menyintesis lengkungan RNA. Kemudian, factor rho menyebebkan destabilitasi ikatan RNA-DNA sehingga transkrip RNA terlepas dari DNA cetakan.

Gambar 8


B.     Transkipsi Eukariotik
Gen pada eukariot bersifat monosistronik artinya satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu macam produk ekspresi
Tidak dikenal adanya sistim operon karena satu gen struktural dikendalikan oleh satu promoter
Gen eukariot mempunyai struktur berselang-seling antara sekuens yang mengkode suatu urutan spesifik (ekson) dan sekuens yang tidak mengkode urutan spesifik (intron)

Gen eukariot dibedakan 3 kelas yaitu
1)      gen kelas I meliputi gen-gen yg mengkode 18SrRNA, 28SrRNA dan 5,8SrRNA (ditranskripsi oleh RNA polimerase I);
2)      Gen kelas II : meliputi semua gen yg mengkode protein dan bbrp RNA berukuran kecil yg terdpt di dlm nukleus (ditranskripsi oleh RNA polimerase II);
3)      Gen kelas III : meliputi gen-gen yg mengkode tRNA, 5S rRNA dan bbrp RNA kecil yg ada di dlm nukleus (ditranskripsi oleh RNA polimerase III)
Pada gen kelas I terdapat dua macam promoter yaitu promoter antara (spacer promoter) dan promoter utama.
Promoter gen kelas II terdiri atas 4 elemen yaitu sekuens pemulai (initiator) yg terletak pd daerah inisiasi transkripsi, elemen hilir (downstream) yg terletak disebelah hilir dari titik awal transkripsi, kotak TATA dan suatu elemen hulu (upstream). Sekuens konsensus TATA : TATAAAA. TATA menentukan ketepatan awal proses transkripsi
Elemen yang terletak didaerah hulu adalah enhancer dan silencer. Enhancer adalah elemen pengatur transkripsi yg dpt bekerja tanpa tergantung pada orientasi, bahkan dpt bekerja di daerah hilir gen.
Elemen lain yg dpt mempengaruhi ekspresi suatu gen adalah silencer yg dpt menghambat ekspresi suatu gen.
Disebelah hilir gen struktural kelas II terdapat urutan nukleotida yg merupakan sinyal poliadenilasi yaitu AATAAA. Sinyal ini akan menambahkan serangkaian nukleotida A pd ujung 3’ Sebagian besar gen kelas III merupakan suatu cluster dan berulang
Pada gen rRNA 5 S terdapat 3 daerah sensitif yg jika diubah akan mengurangi secara nyata fungsi promoter. 3 daerah tersebut adalah : kotak A,elemen antara dan kotak C
Gen tRNA dan RNA VA (virus-associated) mempunyai kotak A dan kotak B. Pengakhiran transkripsi pada gen 5 S dilakukan dengan adanya rangkaian sekuens A di antara dua daerah yg kaya akan GC
Mekanisme transkripsi pada eukariot pada dasarnya menyerupai mekanisme pada prokariot. Proses transkripsi diawali (diinisiasi) oleh proses penempelan faktor-faktor transkripsi dan kompleks enzim RNA polimerase pd daerah promoter. Berbeda dg prokariot, RNA polimerase eukariot tidak menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter, melainkan melalui perantaraan protein-protein lain, yg disebut faktor transkripsi (transcription factor = TF). TF dibedakan 2, yaitu : 1) TF umum dan 2) TF yg khusus untuk suatu gen
TF umum dalam mengarahkan RNA polimerase II ke promoter adalah TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH, TFIIJ

Gambar  struktur dan organisasi gen kelas I

Gambar struktur dan organisasi gen kelas II

Gambar struktur dan organisasi gen kelas III

Tahap transkipsi melalui : inisiasi, elongasi, dan terminal.
Pada prokariot, proses transkripsi dan translasi berlangsung hampir secara serentak, artinya sebelum transkripsi selesai dilakukan, translasi sudah dpt dimulai
Pada eukariot, transkripsi berlangsung di dlm nukleus , sedangkan translasi berlangsung di dlm sitoplasma (ribosom)
Dengan demikian, ada jeda waktu antara transkripsi dengan translasi, yg disebut sebagai fase pasca-transkripsi
Pada fase ini, terjadi proses : 1). Pemotongan dan penyambungan RNA (RNA-splicing); 2). Poliadenilasi (penambahan gugus poli-A pada ujung 3’mRNA); 3). Penambahan tudung (cap) pada ujung 5’ mRNA dan 4).

Penyuntingan mRNA
   
Gambar 9

1.      Inisiasi
Enzim yang menstranskripsi gen pengkode protein menjadi pra mRNA ialah RNA polimerase II. Transkripsi dimulai dari sekuen promoter. Promoter mengandung sekuen DNA khusus ( TATA...........) yang dikenal dengan TATA box, diletakkan kira-kira 25 bp ke arah upstream. TATA box berperan untuk meletakkan RNA polimerase II pada tempat yang tepat sebelum transkripsi.

2.      Elongasi
Untaian yang sedang tumbuh memperlihatkan jejak dari polymerase, panjang setiap untai baru mencerminkan sejauh mana enzim itu telah berjalan dari titik awal di sepanjang cetakan tersebut. Banyaknya molekul polimerase secara simultan mentranskipsi gen tunggal akan meningkatkan jumlah mRNA dan membantu suatu sel membuat protein dengan jumlah yang lebih besar.

3.      Terminasi
Enzim terminai ini terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUUAA di dalam pra-mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10-35 nukleotida, pra-mRNA ini hingga terlepas dari enzim tersebut. Tempat pemotongan pada RNA juga merupakan tempat untuk penambahan ekor poli (A).
Setelah proses transkripsi pada waktu jeda yang dimaksud dengan fase pasca transkripsi. Pada fase ini terjadi beberapa proses yang unik pada eukariotik antara lain :
1.      pemotongan dan penyambungan RNA (RNA splicing)
2.      poliadenilasi (penambahan gugus poli A pada ujung 3’ mRNA)
3.      penambahan tudung (cap) pada ujung 5’ mRNA
4.      penyuntingan mRNA

4.      Translasi
Translasi adalah bergeraknya informasi genetik dari mRNA menjadi protein, selama prosesnya, sel menginterpretasi suatu pesan genetik untuk membentuk protein yang sesuai. Selama proses translasi akan membutuhkan ”faktor” protein yang sesuai sebagai berikut :
§  mRNA merupakan tempat kodon yang melekat
§  tRNA sebagai transport atau yang mengangkat asam amino untuk diletakkan pada kodon mRNA
§  aminoacyl – tRNA merupakan enzim yang bersifat spesifik yang membantu tRNA menggabungkan tiap asam amino
§  rRNA merupakan protein yang terdiri dari sub unit kecil dan besar yang bergabung dan terikat pad mrna sehingga proses translasi dapat dimulai.
Seperti transkripsi, translasi yang akan mesintesis rantai peptida dibagi menjadi 3 tahap, yaiut : inisiasi, elongasi, dan terminasi. Untuk inisiasi dan elongasi, rantai membutuhkan energi yang diperoleh dari GTP ( guanosin triphospate)


 













Gambar 10. Translasi secara umum
1.      Tahap Inisiasi
Inisiasi translasi bermula dari penempelan sub – unit kecil ribosom pada satu tapak pengikatan pada mRNA yang mencakup kode genetika AUG, lebih lanjut N-formyl methyionyl-trna metyl ikut bergabung dengan antikodon AG. Dalam hal ini terdapat 3 protein yang berperan yaitu IF1, IF2, IF3. Pada saat ini N-formyl methyionyl-trna metyl berada pada tapak P dari subunit yang berisi ribosom; kode genetika lain AUG belum berikatan dengan trna berada pada tapak A dari sub unit besar ribosom: kode genetika selanjutnya setelah kodon AUG ini siap berikatan dengan tRNA lain komplementer yang membawa asam amino yang sesuai
Gambar 11. Proses inisiasi translasi
2.      Tahap elongasi
Jika suatu tRNA lain yang membawa asam amino telah menempel pada tapak A dari sub unit besar ribosom, maka selanjutnya akan terbentuk ikatan peptida antara asam amino metionin (yang dibawa oleh tRNA mula-mula) dan asam amino baru tersebut yang dikatalisasi oleh enzim peptidyl tranferase (bagian dari sub unit besar ribosom). Pada saat ini tRNA yang mengangkut asam amino metionin lepas dari ikatannya dengan asam amino itu, dan bersamaan dengan itu ribosom bergerak menguasai mRNA, sehingga kompleks, tRNA dan asam amino yang masih berikatan dengannya menempati tapak P; untuk sementara tapak A kosong dan siap menerima lagi trna yang lain (yang membawa asam amino yang sesuai) yang komplementer dengan kode genetika berikutnya. Jika tapak A yang kosong itu kembali ditempai oleh tRNA yang membawa asam amino yang sesuai, maka proses pembentukan ikatan peptida tadi akan berulang dan ribosom kembali bergerak dan seterunya. Proses elongasi ini juga membentuk protein lain yang disebut EF –Tu dan EF-G maupun GTP (goanosin triphospate). Ribosom yang dibutuhkan juga tidak satu buah melainkan banyak. Proses elongasi ini berlanjut hingga proses terminasi.
Gambar 12. Proses elongasi translasi
3.      Tahapan terminasi
Terminasi translasi akan terjadi jika kode genetika terminasi menempati tapak A dari ribosom. Dalam hal ini ada 3 kode genetika terminasi yaitu UAA,UAG, dan UGA. Kode genetika ini dikenali oleh protein-protein terminasi. Pada E-coli protein-protein ini dikenal sebagai RF1 dan RF2. RF1 mengenali UAA dan UAG, sedangkan RF2 mengenali UAA dan UGA. Dalam hal ini terjadi bahwa bilamana suatu kode genetika terminasi menempati tapak A, maka suatu protein terminasi terakit akan memasuki/menempati tapak A tersebut, maka enzim peptydil transferase tidak bekerjas lagi dan elongasi terhenti yang diikuti oleh lepasnya polipeptida dari trna terakhir melalui proses hidrolisis. Pada akhirnya subunit-subunit ribosom terpisah satu sama lain, dan dapat dimanfaatkan pada proses translasi lain berikutnya. Polyribosom merupakan deretan ribosom yang bekerja mentranslasi pesan pada waktu yang bersamaan. Apabila satu ribosom bergerak melewati kodon inisiasi, maka ribosom kedua akan melakat pada mrna sehingga beberapa ribosom dapat mengikuti disepanjang mRNA. Hasil akhir dari proses translasi adalah rantai polipeptida yang dapat menggulung dan melipat secara spontan menjadi protein yang fungsional.
Gambar 13. Proses terminasi translasi


Proses translasi :

Contoh proses transkipsi dan translasi :
DNA
Utas antisense                        5’- TAS TTT AST GTG SGT – 3’
Utas sense                               3’- ATG AAA TGA SAS GSA – 5’
                                                                                       
                                                Transkripsi
    
mRNA (kodon)                      5’ UAS UUU ASU GUG SGU 3’
                                                           
                                                                                    Translasi

Trna (anti kodon)                  AUG AAA UGA SAS GSA
Asam amino                           Tir – Fen – Tre – Val – Arg

Proses promosi yaitu aktifitas promoter atau hasil dari aktifitas sejenis.
Proses represi gen adalah proses penghambatan transkipsi gen pada suatu operon. Pada sel prokariotik mekanisme mengakibatkan pengikatan operon pada repressor kadang-kadang juga memerlukan pengikatan korepresor atau tidak adanya penginduksi. Hasil akhir pada mekanisme ini adalah penurunan kdar enzim yang sering.
Represor (penahan) adalah suatu zat yang dihasilkan oleh gen regulator yang bekerja melalui sitoplasma untuk menghambat inisiasi oleh gen operator sintesis protein dengan operon.

Definisi :
1.      Promoter
Yaitu sebuah segmen DNA yang biasanya terjadi di atas koding gen dan bekerja sebagai elemen pengontrol dalam ekspresi gen tersebut, yang bertindak mengenali sinyal unutk rna polymerase dan menandai tempat munculnya transkripsi. Suatu promoter menentukan dimana transkrpsi di mulai juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.

2.  Perpesor gen (gen penahan)
Yaitu suatu zat yang dihasilkan oleh gen regulator yang bekerja melalui sitoplasma untuk menghambat inisiasi oleh gen opertor sintesis protein dengan operon.

Induktor gen
Suatu jaringan yang melepaskan bahan kimia yang berefek menentukan pertumbuhan dan diferensiasi bagian-bagian embrio.
Operon
Terdapat di dalam prokariota, segmen kromosom yang merupakan unit transkripsi fungsional dan pengaturan genetik. Terdiri dari satu atau lebih gen structural, promotornya dan daerah operator yang melalui interaksi dengan protein regulator mengatur gen structural.

PERBEDAAN TRANSKIPSI PADA PROKARIOTIK DAN EUKARIOTIK
Prokariotik
Eukariotik
-          dalam proses transkripsi, hanya salah satu untaian DNA yang disalin menjadi urutan nukleotida RNA.
-          RNA polymerase peokariotik langsung menempel di bagian promoter suatu gen
-          Sebelum transkripsi selesai dilakukan proses translasi juga sudah berlangsung
-          RNA polymerase inti tidak terlepas dari DNA cetakan pada ujung suatu gen jika transkripsi berlangsung pada kekuatan ionic rendah
-          Terminasi ada dua, bergantung dengan rho, dan tidak bergantung dengan rho
-          factor transkipsi dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu : a. factor transkipsi umum, mengarahkan RNA polymerase ke promoter, b. factor transkipsi yang khusus untuk suatu gen
-          RNA polymerase tidak menempel langsung pada DNA di daerah promoter, melainkan melalui perantara protein lain yang disebut factor transkripsi
-          Prosestranskripsi terjadi di dalam nucleus, sedangkan trnaslasi terjadi di sitoplasma sehingga proses translasi bisa dilakukan apabila transkripsi sudah selesai.


PERBEDAAN TRANSLASI PADA PROKARIOTIK DAN EUKARIOTIK


KESIMPULAN

Ekspresi genetic merupakan proses penentuan sifat dari suatu organisme oleh gen. Proses ekspresi gen merupakan aspek fundamental dalam setiap organisme hidup
Ekspresi gen merupakan proses penerjemahan informasi genetik ada dalam suatu sebuah gen ( dalam bentuk urutan basa ) menjadi protein. Proses ekspresi gen mengikuti tahapan yang sama untuk semua bentuk kehidupan yang disebut dengan Dogma Inti ( Centra Dogma ) dalam genetika.
Transkipsi merupakan sintesis RNA ( proses pembentukan molekul RNA ) dengan menggunakan DNA sebagai cetakannya. Namun hanya satu dari dua untai DNA yang digunakan sebagi cetakan sintesis RNA yang disebut template sedangkan untai lainnya disebut untai pendamping.

 
DAFTAR PUSTAKA

Adisoemarto, Soenartono. 1988. Genetika Edisi Ketiga Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Suryo. 2001. Genetika Manusia. Yogyakarta  : Gadjah Mada University

Yuwono, Triwibowo. 2005. Biologi Molekular. Jakarta : Erlangga


Tidak ada komentar:

Posting Komentar