POST-TRANSLASI DAN PENGENDALIAN EKSPRESI GEN (Post-translation and Gene Regulation)

Transkripsi

1 POST-TRANSLASI DAN PENGENDALIAN EKSPRESI GEN (Post-translation and Gene Regulation) MAKALAH Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Biokimia Yang dibina oleh Prof. Dr. Subandi, M.Si dan Suharti,M.Si, Ph.D Oleh: Hanie Vidya Christie ( ) Ika Budi Yuliastini ( ) UNIVERSITAS NEGERI MALANG PROGRAM PASCASARJANA PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA Maret 2016

2 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada pembahasan tentang asam nukleat telah dijelaskan bahwa gen mengandung informasi-informasi genetik yang akan diwariskan dari suatu organisme atau diekspresikan dalam wujud sifat-sifat yang dapat diamati pada suatu organisme. Gen merupakan segmen atau bagian dari molekul DNA (deoxyribonucleic acid) yang mengandung semua informasi genetik yang diperlukan untuk sintesis produk. Sebagai materi genetika, gen dalam DNA memiliki beberapa fungsi, yaitu; 1. Fungsi Genotip: penyimpan informasi genetika yang akan diturunkan dari induk kepada keturunannya dari generasi ke generasi yang akan menentukan ekspresi karakteristik tertentu (fenotip) dari keturunannya. Fungsi ini dilaksanakan melalui replikasi DNA 2. Fungsi Fenotip: DNA berfungsi untuk mengatur perkembangan fenotip organisme. sifat yang muncul merupakan hasil interaksi gen dengan faktor lingkungannya. Fungsi ini dilaksanakan melalui ekspresi gen. 3. Fungsi Fungsi evolusioner: DNA harus mampu berubah sewaktu-waktu sehingga organisme yg bersangkutan dapat beradaptasi dengan kondisi lingkungannya yang terus berubah. Ekspresi gen adalah rangkaian proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa pada DNA atau RNA) menjadi produk sintesis berupa protein atau polipeptida, dan lebih jauh lagi fenotipe. Informasi yang dibawa bahan genetik tidak bermakna apa pun bagi suatu organisme apabila tidak diekspresikan. Proses ekspresi gen akan menentukan sifat yang muncul dari suatu organisme. Sifat yang dimiliki oleh suatu organisme merupakan hasil proses metabolisme yang terjadi di dalam sel. Sel secara tepat mampu mengatur ekspresi gen. Sel prokariot dan eukariot mampu mengatur pola ekspresi gen dalam merespon perubahan kondisi lingkungan. Secara umum, proses ekspresi gen terdiri atas tahapan transkripsi DNA dan translasi mrna menghasilkan protein. Protein merupakan merupakan produk dari aliran informasi genetik. Lebih lanjut proses ekspresi gen terdiri dari tahapan yang

3 lebih spesifik, antara lain transkripsi DNA (menghasilkan primary RNA), post transcription modification (menghasilkan mrna), translasi mrna (menghasilkan polipeptida), dan post translation modification (menghasilkan polipeptida fungsional). Setelah mengalami proses translasi, sebagian besar polipeptida mengalami suatu proses lebih lanjut sebelum menjadi protein fungsional (tahap post-translasi). Proses post-translational adalah satu komponen yang penting dari tahapan ekspresi genom, dan menguraikan fitur kunci dari lipatan protein, pengolahan protein oleh pembelahan proteolitik dan modifikasi kimia, dan intein penyambung. Hal pertama kali adalah polipeptida akan diarahkan ke berbagai macam komponen selular. Kedua, sebagian besar polipeptida akan mengalami substitusi melalui reaksi kimiawi tertentu sebelum membentuk protein aktif. Dan ketiga, protein akan mengalami mekanisme degradasi yang terprogram. Langkah-langkah tersebut membutuhkan mekanisme regulasi yang mana regulator tersebut tersusun dari urutan asam amino yang disebut dengan signal sequence (Kalthoff, 2001). Ekspresi gen diatur untuk mampu melakukan adaptasi, perkembangan dan diferensiasi. Proses pengendalian ekspresi gen dalam menerjemahkan informasi genetik disebut proses regulasi ekspresi gen. Regulasi ekspresi gen memiliki fungsi utama dalam mengendalikan ketepatan dan kecepatan ekspresi gen atau penghambatan ekspresi suatu gen. proses ini merupakan proses pengendalian gen yang berfungsi memunculkan fenotip dari genotipnya. Regulasi ekspresi gen terjadi pada semua tahap sintesis protein. Proses pengaturan ini dilakukan dengan cara menghentikan produksi enzim, melalui penghentian gen penyandinya. Regulasi ekspresi gen pada bakteri dimulai dari proses transkripsi. Ini artinya jika suatu protein (yang dikodekan oleh gen) diperlukan, protein akan ditranskripsi. Sedangkan jika suatu protein (yang dikodekan oleh gen) tidak diperlukan, maka protein tidak akan produksi. Organisme eukariotik dan prokariotik mengatur ekspresi gennya sejak periode perkembangannya. Setiap organisme multisel yang tumbuh berasal dari satu sel yang identik yang berarti memiliki kandungan informasi genetik yang identik. Melalui proses diferensiasi dihasilkan berbagai jaringan dan organ yang mempunyai bentuk dan fungsi yang berbeda-beda. Dalam suatu organ disintesis

4 suatu produk, sedangkan organ lain disintesis produk yang lain. Hal ini hanya mampu dilakukan dengan mengendalikan ekspresi gen. Saat suatu gen aktif mensintesis protein yang dibutuhkan, gen lainnya dapat tidak aktif (tidak diekspresikan), meskipun berasal dari satu sel genetik yang sama. Jadi walaupun sebagian besar sel dalam suatu organisme memiliki rangkaian genetik yang sama atau identik, hanya sejumlah kecil gen yang diekspresikan pada waktu yang bersamaan dan pada organ tertentu. B. Rumusan Masalah Dalam makalah ini dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut: 1. Apa saja tipe-tipe modifikasi post translasi? 2. Bagaimana perbedaan post translasi pada Golongan Darah O, A, B dan AB? 3. Bagaimana merancang percobaan untuk membedakan keempat golongan darah? 4. Bagaimana sistem ekspresi gen pada sel prokariotik dan eukariotik 5. Bagaimana proses pengendalian ekspresi gen bagi sel? 6. Bagaimana mekanisme pengendalian lac operon pada bakteri? 7. Bagaimana aplikasi pengendalian ekspresi gen dalam bioteknologi? C. Tujuan Tujuan penulisan makalah ini adalah: 1. Menjelaskan tipe-tipe modifikasi post translasi 2. Menjelaskan perbedaan post translasi pada Golongan Darah O, A, B dan AB 3. Merancang percobaan untuk membedakan keempat Golongan Darah 4. Mengetahui sistem ekspresi gen pada sel prokariotik dan eukariotik 5. Menjelaskan pentingnya pengendalian ekspresi gen bagi sel. 6. Menjelaskan mekanisme pengendalian lac operon pada bakteri 7. Memberikan contoh aplikasi pengendalian ekspresi gen dalam bidang bioteknologi.

5 BAB II PEMBAHASAN A. Post Translasi Protein adalah polimer yang berfungsi sebagai penyususn protoplasma dan struktur tubuh lainnya, yang dapat berupa enzim atau hormon. Mekanisme sintesis pada protein terjadi melalui dua tahap utama yaitu transkripsi dan translasi. Transkripsi adalah pencetakan mrna oleh DNA, sedangkan translasi adalah penerjemahan kode oleh trna berupa urutan yang dikehendaki. Translasi pada sintesis protein mengacu pada fase perakitan protein dalam sel yang melibatkan ribosom di mana RNA diterjemahkan untuk menghasilkan rantai asam amino.translasi bukan akhir jalur ekspresi genom. Polipeptida hasil translasi tidak langsung aktif, untuk menjadi protein aktif atau fungsional dalam sel maka protein harus diproses sekurang kurangnya satu satu dari empat tipe pemrosesan pada post translasi. 1. Definisi Post Translasi Modifikasi post translasi adalah perubahan yang terjadi pada struktur protein setelah menyelesaikan dan pelepasan polipeptida dari ribosom. Polipeptida muncul dari ribosom non-aktif, dan sebelum menerima perannya yang paling fungsional di dalam sel itu harus mengalami sedikitnya satu dari empat tipe proses post-translational yaitu: 1)Protein Folding (Pelipatan Protein), 2) Proteolytic cleavage (pemotonganproteolitik), 3) Chemical modification (modifikasikimia), dan 4) Intein splicing (pembuanganintein). Gambar1.1 Tipe proses posttranslasi a. Protein Folding (Pelipatan Protein) Polipeptida adalah non-aktif, sampai dilipat ke dalam struktur tersiernya yang benar.protein folding menguji empat tingkat struktur protein (primer,

6 sekunder, tersier, dan kuartener) dan semua informasi suatu polopeptida memerlukan struktur tiga dimensional yang di dalamnya berisi sekuen asam amino.sekuens asam amino pada protein menentukan proses pelipatannya. Banyak protein yang butuh bantuan untuk mencegah salah pelipatan (misfolding) sebelum sintesis selesai, dan terlipat secara tepat Protein folding dimediasi oleh protein lain, molekul protein yang membantu proses folding adalah Chaperon molekuler yaitu mengikat dan menstabilkan protein yang belum dilipat (unfolded protein), sehingga tidak beragregat dengan protein lain. Chaperonin membantu proses pelipatan protein dalam sel (in vivo). Begitu diperoleh kondisi yang sesuai, kebanyakan polipeptida akan segera melipat menjadi struktur tersier yang tepat karena biasanya struktur tersier ini merupakan konformasi dengan energi yang paling rendah. Akan tetapi, secara in vivo pelipatan yang tepat seringkali dibantu oleh protein-protein tertentu yang disebut Chaperon. Gambar 1.2 Perlakuan protein folding dengan variasi konsentrasi urea Denaturasi dan naturasi kembali secaras pontan dari suatu protein kecil. Ketika urea itu dipindahkan dengan cara dialisis,protein kecil ini mengambil kembali konformasi yang terlipat. Aktivitas protein meningkat kembali ketingkat aslinya. Pelipatan spontan ribonuklease dan protein meliputi dua proses(hartl, 1996), yaitu:

7 (1) Motif struktural sekunder rantai polipeptida membentuk mili detik selama denaturasi. (2) Motif struktural sekunder saling berhubungan satu dengan yang lain dan struktur tersier secara berangsur-angsur terbentuk. Dengan kata lain, protein mengikuti suatu tahapan pelipatan. Lebih dari satu tahapan yang mungkin diikuti suatu protein dapat untuk terhubung secara benar pada struktur lipatan (Radford, 2000). Jika satu struktur yang salah tidak stabil menyebabkan struktur terbuka, menyebabkan protein kedua meneruskan rute yang produktif ke arah konformasi yang benar (Gambar 1.3). Gambar 1.3 Protein folding Pada gambar diatas dapat dijelaskan bahwa panah yang biru menunjukkan tahapan lipatan yang benar, pita pada sebelah kiri mewakili lipatan protein yang salah dan sebelah kanan merupakan protein yang aktif. Panah yang merah menunjukkan arah satu konformasi lipatan yang salah tetapi konformasi ini tidak stabil dan protein mampu membentang secara parsial, dan kembali ke lipatan tahapan yang benar, pada akhirnya dapat meneruskan konformasi yang aktif. b. Cleavageproteolitik(Pembelahan Proteolitik) Pembelahan proteolitik mempunyai dua fungsi dalam proses translasi dari protein. Yang pertama untuk memindahkan potongan pendek dari daerah terminal N dan C polypeptida, menyisakan molekul tunggal dipendekkan yang terlipat dalam protein aktif. Kedua digunakan untuk memotong polyproteins ke dalam

8 segmen-segmen, sebagian atau seluruhnya merupakan protein aktif. Peristiwa ini biasa terjadi pada eukariotik tetapi jarang terjadi pada bakteri. Gambar 1.4 Pembelahan proteolitik Pengolahan protein dengan pembelahan proteolitik. Pada sisi kiri, protein diproses dengan memindahkan segmen terminal N. Pada beberapa protein juga terjadi pada terminal C. Pada sisi kanan, polyprotein diproses untuk menghasilkan tiga protein yang berbeda. Proses proteolitik protein berupa protein matur tunggal. Poses proteolitik protein berupa protein matur tunggal. Hal ini tidak selalu terjadi. Beberapa protein pada awalnya disintesis sebagai poliprotein, polipeptida panjang yang terdiri dari rangkaian protein matur. Pembelahan poliprotein menghasilkan protein tunggal yang memiliki fungsi yang berbeda satu sama lain.

9 Gambar 1.5. Proses Translasi dengan pembelahan proteolitik. (A) mekanisme promelittin dalam sengatan lebah. Panah menunjukkan adanya sisi yang terpotong. (B) mekanisme preproinsulin. c. Modifikasi Kimia Modifikasi kimia sederhana melibatkan penambahan kelompok kimia kecil (asetil, metil atau pospat) pada satu rantai asam amino atau gugus karboksil dari asam amino terminal di polipeptida (contoh lihat Bradshaw et al.,1998). Modifikasi kimia mempunyai peran regulator penting, sebagai contoh terjadinya posporilasi untuk mengaktifkan beberapa protein yang terlibat dalam sinyal tranduksi. Tabel 1. Contoh dari post-translational modifikasi kimia

10 Berikut ini adalah contoh post translasional modifikasi kimia dari anak Sapi Gambar2.5 Contoh mofikasi kimia pada anak sapi Gambar diatas merupakan post translational modifikasi kimia dari anak sapi. Terdapat lima modifikasi yang terjadi yaitu tiga metilasi dan dua asetilasi. Metilasi dan asetilasihiston untuk menentukan struktur kromatin. Jenis lebih komplek dari modifikasi adalah glikosilasi. Pemasangan dari sisi rantai karbohidrat besar dengan polipeptida (Drickamer and Taylor, 1998). Ada dua jenis umum glikosilasi (gambar 1.6) : O-linked glycosylation : pemasangan dari suatu rantai samping gula lewat kelompok hidroksil dari serin atau trionin asam amino. N-linked glycosylation : melibatkan pemasangan melalui gugus amino pada rantai samping asparagin.

11 Gambar 1.6.Jenis-jenis Glikosilasi (A) O-linked glycosylation. Struktur dihubungkan dengan asam amino serina atau treonina. (B) glikosilasi N-linked glycosylation mengakibatkan struktur gula lebih besar dibanding O-linked glikosilasi. d. Splicing Protein (Intein penyambung) Jenis terakhir dari proses post-translational yaitu intein penyambung (splicing protein). Intein penyambung (splicing protein) adalah sebuah posttranslational proses di mana sebuah intein, polipeptida urutan yang dikodekan oleh suatu intervensi urutan gen, justru dipotong dari polipeptida yang baru lahir. Gambar 1.7. Intein Penyambung

12 Terdapat Dua fitur inteins (Pietrokovski, 2001), yaitu: 1. Struktur dari dua intein ditentukan oleh kristalografi X-ray (Duan et al., 1997; Klabunde et al., 1998). Struktur ini bersifat sama dengan protein Drosophila disebut Hedgehog (satu protein autoprocessing yang memotong diri menjadi dua). 2. Inteins memotong segmen spesifik sequen endonuklease di urutan sesuai dengan lokasi penyisipannya di gen yang disandi untuk satu versi intein bebas dari protein dan derivatnya (Gambar 1.8). Jika sel juga berisi gen penyandi untuk intein yang berisi protein, urutan DNA untuk intein mampu menuju ke lokasi yang akan potong, mengubah intein-minus ke dalam inteinplus proses ini disebut 'intein homing'. Gambar 1.8 Inteins memotong segmen spesifik sequen endonuklease

13 Gambar 1.9 Intein dan Extein Ikatan intramolekuler peptida reaksi terbentuk antara mengapit terminal amino dan asam amino terminal karboksi residu. Segmen peptida yang di potong disebut intein, ikatan peptida yang terbentuk menghubungkan C terminal, N terminal dan residu asam amino dari peptida mengapit yang disambung bersama membentuk protein matang di sebut extein. Protein splicing terjadi tanpa bantuan kofaktor, sumber energi metabolik, atau penunjang enzim. 2. Perbedaan post translasipada darah O, A, B dan AB Golongan darah adalah pengklasifikasin darah dari suatu idividu berdasarkan ada atau tidak adanya zat antigen warisan pada permukaan membran sel darah merah. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan jenis karbohidrat dan protein pada permukaaan membransel darah merah tersebut. Dua jenis penggolongan darah yang paling penting adalah penggolongan A,B,O dan Rhesus (factor Rh). Di dunia ini sebenarnya dikenal sekitar 46 jenis antigen selain antigen ABO dan Rh, hanya saja lebih pajang di jumpai. Transfusi darah dari golongan yang tidak kompatibel/tidak cocok dapat menyebabkan reaksi transfuse imunologis yang berakibat anemia hemolisis, gagal ginjal, syok dan kematian.golongan darah manusia ditentukan berdasarkan jenis antigen dan antibody yang tekandung dalam darahnya, sebagai berikut:

14 a. Individu dengan golongan darah A memiliki sel darah merah dengan antigen A di permukaan membran selnya dan menghasilkan antibody terhadap antigen B dalam serum darahnya. Sehingga, orang dengan golongan darah A- negatif hanya dapat menerima darah dari orang dengan golongan darah A- negatif atau O-negatif. b. Individu dengan golongan darah B memiliki antigen B pada permukaan sel darah merahnya dan menghasilkan antibody terhadap antigen A dalam serum darahnya. Sehingga, orang dengan golongan darah B-negatif hanya dapat menerima darah dari orang dengan golongan darah B-negatif atau O-negatif. c. Individu dengan golongan darah AB memiliki sel darah merah dengan antigen A dan B serta tidak menghasilkan antibody terhadap antigen A maupun B. Sehingga, orang dengan golongan darah AB-positif dapat menerima darah dari orang degan golongan darah ABO apapun dan disebut resipien universal. Namun, orang dengan golongan darah AB-positif tidak dapat mendonorkan darah kecuali pada sesama AB-positif. d. Individu dengan golongan darah O memiliki sel darah tanpa antigen, tapi memproduksi antiodi terhadap antigen A dan B. Sehingga, orang dengan golongan darah O-negatif dapat mendonorkan darahnya kepada orang dengan golongan darah A,B,O apapun dan disebut donor Universal. Namun, orang dengan golongan darah O-negatif hanya dapat menerima darah dari sesame O-negatif. Secara umum, golongan darah O adalah yang paling umum di jumpai di dunia meskipun di beberapa Negara seperti Swedia dan Norwegia, golongan darah A lebih dominan. Antigen A lebih umum di jumpai dibanding dengan antigen B. Karena golongan darah AB memerlukan keberadaan dua antigen, A dan B, golongan darah ini adalah jenis yang paling jarang dijumpai di dunia. Tabel 2. Tabel pewarisan golongan darah kepada anak

15 Tabel pewarisan golongan darah kepada anak Ibu Ayah O A B AB O O O, A O, B A, B A O, A O, A O, A, B, AB A, B, AB B O, B O, A, B, AB O, B A, B, AB AB A, B A, B, AB A, B, AB A, B, AB Jenis penggolongan darah lain yang cukup dikenal adalah dengan memanfaatkan factor Rhesus atau factor Rh. Nama ini diperoleh dari monyet jenis Rhesus yang diketahui memiliki factor ini pada tahun 1940 oleh Karl Landsteiner. Seseorang yang tidak memiliki factor Rh di permukaan sel darah merahnya memiliki golongan darah Rh-. Mereka yang memiliki factor Rh pada permukaan sel darah merahnya disebut memiliki golongan darah Rh+. Jenis penggolongan ini seringkali digabungkan dengan penggolongan ABO. Golongan darah O+ adalah yang paling umum dijumpai meskipun pada daerah tertentu golongan A lebih dominan, dan ada pula beberapa daerah dengan 80% populasi dengan golongan darah B. Kecocokan factor Rhesus amat penting karena ketidakcocokan golongan. Misalnya donor dengan Rh+ sedangkan resipiennya Rh- dapat menyebabkan produksi antibody terhadap antigen Rh(D) yang mengakibatkan hemolisis. Hal ini terutama terjadi pada perempuan yang pada atau di bawah usia melahirkan karena factor Rh dapat mempengaruhi janin pada saat kehamilan. 3. Merancang percobaan untuk membedakan keempat golongan darah Untuk lebih jelasnya dalam mengetahui golongan darah dengan sisitem ABO yaitu A, B, AB, dan O sebagai berikut: Tabel 3. Merancang percobaan membedakan keempat golongan darah Anti A Anti B Anti AB Anti D (Rh) Gol. Darah A B AB +

16 _ O + Ket : (+) : Menggumpal (-) : Melarut (tidak menggumpal) Prinsip dasar penggolongan darah ada dua, yaitu : a. Faktor yang menentukan golongan darah manusia berupa antigen yang terdapat pada permukaan luar sel darah merah disebut Aglutinogen. b. Zat anti terhadap antigen tersebut disebut zat anti atau antibodi yang bila bereaksi akan menghancurkan antigen yang bersangkutan disebut Aglutinin dalam plasma, suatu antibodi alamiah yang secara otomatis terdapat pada tubuh manusia. Tabel 4. Hubungan Golongan Darah dengan Aglutinogen dan Aglutinin Golongan Darah Aglutinogen (anti gen) Pada eritrosit Aglutinin (anti bodi) Plasma darah A A B B B A AB A & B - O - A & B Keterangan : - Jika aglutinin A (serum alfa) + aglutinogen A = terjadi aglutinasi (penggumpalan) - Jika aglutinin B (serum beta) + aglutinogen B = terjadi aglutinasi (penggumpalan) - Jika anti Rhesus (anti bodi Rhesus) + antigen Rhesus = terjadi aglutinasi (penggumpalan) - Darah + anti Rhesus = aglutinasi (terdapat anti gen) (Rhesus gol. Rhesus +) - Darah + serum alfa = aglutinasi (terdapat aglutinogen A) (gol A) - Darah + serum beta = aglutinasi (terdapat aglutinogen B) (gol B) Penggunaan serum alfa-beta hanya untuk verifikasi (kepastian) saja. Tidak digunakan pun tidak apa-apa.secara kesehatan golongan Rhesus (Rh) sangat penting untuk di ketahui karena dengan mengetahui Rhesus maka kita bias mencegah hal-hal yang tidak diinginkan. Untuk lebih jelas kita dapat melihat tabel kecocokan darah yang diantaranya adalah : Tabel 5. Kecocokan RBC

17 Gol.Darah Donor resipien O - O + A - A + B - B + AB - AB + O - Χ χ χ χ χ χ χ O + χ χ χ χ χ χ A - Χ χ χ χ χ χ A + χ χ χ χ B - Χ χ χ χ χ χ B + χ χ χ χ AB - Χ χ χ χ AB + Tabel 6. Kecocokan plasma Resipien Donor O A B AB O χ χ Χ A χ Χ B χ Χ AB B. EKSPRESI GEN Gen merupakan unit molekul DNA atau RNA dengan panjang molekul tertentu yang membawa informasi mengenai urutan asam amino yang lengkap suatu protein atau yang menentukan struktur lengkap suatu molekul rrna atau trna. Gen mengandung informasi genetik yang dapat diwariskan dan diekspresikan. Ekspresi gen adalah rangkaian proses penerjemahan informasi genetik menjadi produk sintesis berupa protein atau polipeptida. Lebih jauh lagi, ekspresi gen adalah proses penentuan sifat (fenotip) dari suatu organisme oleh gen. Sifat yang dipunyai oleh suatu organisme merupakan hasil proses metabolisme yang terjadi di dalam sel. Sel secara tepat mampu mengatur ekspresi gen. Sel prokariot dan eukariot mampu mengatur pola ekspresi gen dalam merespon perubahan kondisi lingkungan. Proses ekspresi gen digunakan organisme untuk mengatur perkembangan fenotip organisme dari genotipnya, beradaptasi terhadap respon lingkungan, tanda terjadinya kelainan dalam tubuh, dan digunakan dalam differensiasi sel, serta fungsi biologis lainnya.

18 Ekspresi gen dilakukan dua tahap yaitu transkripsi dan translasi. Proses transkripsi terjadi di dalam inti sel, sedangkan translasi berlangsung di sitoplasma, sehingga RNA harus dikeluarkan dari inti sel ke sitoplasma. Tahapan ekspresi gen, yaitu : Gambar 2.7 Proses Ekspresi Gen Namun proses regulasi dan ekspresi gen merupakan proses aliran informasi genetika yang kompleks. Agar gen dapat diekspresikan, gen dalam DNA harus melalui serangkaian tahapan penting, yaitu (1) transkripsi, dimana DNA yang mengandung intron dan ekson harus ditranskripsikan untuk menghasilkan primary transcript RNA, (2) modifikasi pasca transkripsi (primary RNA yang mengalami spliting dan menghasilkan mature-rna/ mrna), (3) translasi mrna (menghasilkan rantai polipeptida primer), (4) post translasi yang meliputi proses pemotongan, modifikasi kimiawi untuk menghasilkan polipeptida fungsional dan pengangkutan ke tujuan seluler, dan (5) tahap degradasi protein menjadi asam amino-asam amino yang dibutuhkan sebagai produk akhir ekspresi gen. Sel-sel organisme eukariotik dan prokariotik mampu mengatur ekspresi gennya sejak periode perkembangan. Meskipun sel-sel dalam tubuh organisme berawal dari satu sel yang identik yang berarti memiliki kandungan informasi genetik yang identik, namun faktanya sel-sel tersebut mampu diekspresikan menjadi berbagai bentuk organ, jaringan, dan sifat yang berbeda. Dalam satu organ dapat disintesis suatu produk, sedangkan pada organ lain disintesis produk yang berbeda. Hal ini hanya mampu dilakukan dengan adanya pengendalian ekspresi gen dalam sel-sel tubuh organisme. 4. Pengendalian Ekspresi Gen bagi Sel

19 Pengendalian ekspresi gen merupakan aspek penting bagi jasad hidup (prokariot dan eukariot). Tanpa sistem pengendali yang efisien, sel akan kehilangan banyak energi yang merugikan jasad hidup. Dalam prokariot atau eukariot ada dua sistem pengaktifan ekspresi gen yaitu ekspresi gen secara konstitutif dan secara induktif. Gen-gen yang diekspresikan secara konstitutif selalu diekspresikan dalam keadaan apapun. Sedangkan gen-gen diekspresikan pada keadaan yang memungkinkan atau ada sesuatu yang menginduksi maka dikenal dengan ekspresi gen induksi. A. Sel Prokariot Dalam sel prokariot, secara umum tersusun atas atas tiga bagian utama yaitu : daerah pengendali yang disebut promoter, bagian struktural dan terminator. Promoter adalah bagian gen yang berperan dalam mengendalikan proses transkripsi dan terletak pada ujung. Bagian struktural adalah bagian yang terletak pada hilir dari promoter. Bagian inilah yang mengandung urutan DNA spesifik yang akan ditranskripsi. Terminator adalah bagian gen yang terletak di sebelah hilir dari bagian struktural yang berperan dalam pengakhiran proses transkripsi. Secara umum struktur gen digambarkan sebagai berikut : Gambar 2.8 Struktur gen Prokariot Gen-gen yang bertanggung jawab dalam jalur kimia tertentu biasanya diorganisasikan dalam struktur operon. Operon adalah organisasi beberapa gen struktural yang ekspresinya dikendalikan satu promoter yang sama. Dalam operon terdapat operator, yaitu urutan nukleotida yang terletak diantara promoter dan bagian struktural dan merupakan tempat pelekatan protein represor. Masingmasing gen struktural tersebut mengkode protein yang berbeda, tetapi protein tersebut digunakan untuk rangkaian proses metabolisme yang sama. Pengelompokkan gen-gen dalam operon membuat sel lebih efisien dalam melakukan proses genetik. (pada eukariot tidak ada sistem organisasi operon karena setiap gen struktural diatur oleh promoter sendiri).

20 Ada dua sistem pengendali genetik pada prokariot yaitu pengendali positif dan pengendali negatif. Pengendali positif adalah operon yang dapat diaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator (aktifator). Sedangkan pengendali negatif adalah operon yang dinonaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator (represor). Produk ekspresi gen (aktifator ataupun represor) bekerja dengan cara menempel pada sisi pengikatan protein regulator pada daerah promoter gen yang diatur. Pengikatan ini ditentukan oleh molekul efektor. Molekul efektor berupa molekul kecil seperti asam amino, gula atau metabolit serupa. Ada dua jenis molekul efektor yaitu induser (pengaktif ekspresi gen) dan represor (penekan ekspresi gen). Pengendalian positif dan negatif dibedakan menjadi dua sistem yaitu sistem yang dapat diinduksi dan sistem yang direpresi. a. Sistem regulasi negatif pada sistem ekspresi gen prokariot Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa pada pengendalian negatif dilakukan oleh protein represor yang dihasilkan oleh gen regulator. Pada gambar (1) represor ini menempel pada operator. Penempelan menyebabkan RNA polimerase tidak dapat melakukan transkripsi gengen struktural, sehingga operon mengalami represi (penekanan). Proses ini akan terjadi secara terus menerus selama tidak ada induser di dalam sel. Ini disebut dengan mekanisme efisiensi seluler karena sel tidak perlu mengaktifkan operon jika memang tidak ada induser sehingga energi seluler dapat dihemat. Pada gambar (2) menjelaskan jika ada induser maka, induser melekat pada bagian represor dan mengubah struktur dari

21 represor, sehingga mengubah allosterik konformasi molekul represor. Hal ini mengakibatkan represor tidak dapat menempel lagi pada operator dan represor tidak mampu menghambat transkripsi, sehingga RNA polimerase akan terus berjalan. Pada gambar (3) represor yang dihasilkan pada gen regulator tidak berikatan dengan ko-represor akan menjadi tidak aktif dan transkripsi pun akan tetap berjalan. Gambar (4) represor yang berikatan dengan ko-represor pada sisi allosteriknya akan menghambat transkripsi. b. Sistem regulasi positif pada sistem ekspresi prokariot Gambar 2.9 Sistem Induksi dan Represi Pada Prokariot Berdasarkan gambar diatas dapat dijelaskan bahwa pengendalian positif operon diaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator. Pada gambar (1) menjelaskan bahwa gen regulator menghasilkan suatu aktivator yang belum aktif, sehingga transkripsi tidak bisa berjalan. Pada gambar (2) menjelaskan bahwa aktivator yang dihasilkan oleh gen berikatan dengan protein induser sehingga aktivator akan mengalami reaktivasi dan transkripsi pun berjalan. Pada gambar (3) gen regulator yang menghasilkan aktivator yang sudah aktif dan transkripsi pun berjalan. Pada gambar (4) menjelaskan bahwa aktivator akan berikatan dengan ko-represor sehinggan menjadi tidak aktif, sehingga tidak akan terjadi transkripsi.

22 Pada sel prokariot pengontrolan ekspresi gen memungkin individu bakteri untuk dapat menyesuaikan metabolismenya dengan perubahan lingkungan. Bakteri sangat mudah beradaptasi dengan adaptasi revolusioner (seleksi alam) atau dengan penyesuaian fisiologis terhadap perubahan lingkungan oleh masing-masing bakteri. Seleksi alam dari generasi ke generasi dapat meningkatkan proporsi bakteri yang beradaptasi dengan lingkungan baru. Contoh : Bakteri E.coli merupakan salah satu contoh jasad hidup prokariotik yang paling banyak dipelajari aspek fisiologi dan molekulernya. Dalam sistem molekulernya bakteri ini mempunyai sistem pengendalian ekspresi genetik yang menentukan kapan suatu gen tertentu diaktifkan dan diekspresikan untuk menghasilkan suatu produk ekspresi. Sel E. Coli yang hidup di lingkungan yang tidak menentu dalam kolon manusia akan menggantungkan nutriennya pada kebiasaan makan yang tidak menentu dari inangnya. Bakteri membutuhkan asam amino tryptopan untuk bertahan hidup. Jika tidak terdapat asam amino tryptopan maka bakteri akan merespon dengan cara mengaktifkan jalur metabolisme untuk membuat tryptopan sendiri dari bahan lain. Jika sel inang (manusia) memakan makanan yang mengandung asam amino trytopan, sel bakteri berhenti memproduksi asam amino trytopan dengan sendirinya dengan begitu sel tidak menghamburhamburkan energinya untuk memproduksi substansi yang dapat diambil dari larutan sekitarnya dalam bentuk yang belum jadi. Jika lingkungan terus-menerus menyediakan seluruh trypropan yang dibutuhkan sel, pengaturan ekspresi gen juga mulai ikut berperan serta pada kondisi sel berhenti membuat enzim-enzim yang terdapat pada jalur tryptopan. Pengontrolan produksi enzim ini terjadi pada tingkat transkripsi, sintesis mrna yang mengkode enzim-enzim ini. B. Bagi sel eukariotik Pengontrolan ekspresi gen dapat terjadi pada setiap langkah dalam jalur dari gen ke protein fungsional dengan kata lain Regulasi ekspresi gen pada sel eukariot dilakukan pada banyak titik pengendali mulai dari transkripsi

23 sampai pasca translasi. Regulasi ekspresi gen dapat ditinjau dari tiga sesi, yaitu : 1. Pengendalian ekspresi genetik dapat ditinjau dari 3 sisi, yaitu : 1) sinyal pengendali ekspresi; 2) level pengendalian ekspresi; 3) mekanisme pengendalian 2. Sinyal pengendali ekspresi meliputi semua molekul yang berperanan dalam proses pengendalian ekspresi, misalnya faktor transkripsi dan protein regulator khusus 3. Level pengendalian ekspresi terjadi pada tahapan : 1) inisiasi transkripsi dan perpanjangan transkrip; 2) pengakhiran (terminasi) transkripsi; 3) pengendalian pasca-transkripsi dan 4) pengendalian selama proses translasi dan pasca translasi 4. Mekanisme pengendalian ekspresi gen membahas proses rinci pengendalian ekspresi genetik yang meliputi interaksi antar sinyal pengendali ekspresi Gambar 2.10 Ringkasan keseluruhan proses dari ekspresi gen pada sel eukariot. Tiap level pengendalian yang disajikan pada gambar tersebut merupakan pengendali potensial dimana ekspresi gen dapat di on atau offkan, dipercepat atau diperlambat.

24 Pengaturan ekspresi gen juga sangat penting pada spesialisasi sel eukariot yang tersusun atas bermacam-macam tipe sel dengan fungsi yang berbeda. Untuk dapat menjalankan fungsi ini, sel harus mampu menjaga program spesifik ekspresi gen dimana gen-gen tertentu diekspresikan sedangkan gen-gen yang lain tidak. Dalam keseluruhan organisme, titik pengendalian ekspresi gen berada pada tahap transkripsi (pengendalian dalam level transkripsi seringkali merupakan respon dari lingkungan eksternal sel seperti hormon atau signal molekul lainnya). 5. Pengendalian Operon Pada Bakteri Pengendalian atau regulasi ekspresi gen dapat dipahami pada mekanisme yang terjadi pada bakteri. Sistem regulasi pertama adalah sistem regulasi Operon lac pada bakteri E. Coli oleh Jacob dan Monod dan dibantu Arthur pada akhir tahun 1950-an. Regulasi yang umum terjadi pada bakteri ada dua yaitu : a. Operon Indusible (Operon lac) Ekspresi gen yang diatur pada tingkat promotor yaitu mengatur kontak dengan promotor dengan enzim transkriptase (pengendali transkripsi). b. Operon Represible (Operon trp) Ekspresi gen yang diatur dengan cara menghentikan transkripsi bila produk transkripsi (triptofan) sudah mencapai jumlah yang dibutuhkan. Mekanisme pengendalian Operon laktosa pada prokariot Operon Lac merupakan sistem pengendali ekspresi gen-gen yang bertanggung jawab dalam metabolisme laktosa. Jika bakteri E. Coli ditumbuhkan dalam medium yang mengandung sumber karbon glukosa dan laktosa secara bersama-sama maka E. Coli akan menunjukkan pertumbuhan yang spesifik seperti

25 ditunjukkan dalam kurva berikut. Gambar 2.13 Kurva pertumbuhan bakteri dengan pola diauksik Pada kurva diatas menunjukkan ada dua fase eksponesial 1. E. Coli menggunakan glukosa sebagai sumber karbon sampai habis sehingga E. Coli mencapai stasioner pertama 2. E. Coli menggunakan laktosa sampai habis Pada fase stasioner pertama sebenarnya yang terjadi proses adaptasi ke dua karena mulai terjadi proses induksi sistem operon yang digunakan untuk melakukan metabolisme laktosa. Pola ini disebut pola pertumbuhan diauksik. Fase stasioner pertama, operon lac yang terdiri dari beberapa gen yang diatur (struktural) diaktifkan. Gen struktural utama terdiri dari gen lac-z (mengkode -galaktosidase untuk menghidrolisis laktosa menjadi glukosa dan galaktosa), lac-y (mengkode permease yaitu protein membran yang mengangkut laktosa ke dalam sel) dan lac-a (mengkode transasetilase thiogalaktosida dimana fungsi dalam metabolisme laktosa belum jelas. Ketiga gen struktural dikenalkan ekspresinya oleh promoter yang sama dan menghasilkan 1 mrna yang bersifat polisistronik (karena dalam 1 transkripsi terdapat lebih dari 1 cistron). Masingmasing cistron ditranslasi menjadi tiga polipeptida yang berbeda tetapi semuanya terlibat dalam metabolisme laktosa. Selain ketiga gen struktural, terdapat gen regulator lac I yang mengkode protein represor dan merupakan bagian sistem regulasi operon lac. Operon lac dikendalikan secara positif dan negatif.

26 A. Regulasi operon lac secara negatif Regulasi ini dilakukan oleh protein represor yang dikode oleh gen Lac I. Represor Lac I (protein tetrametrik yang tersusun atas 4 polipeptida yang identik). Represor ini menempel pada operator lac. Penempelan ini menyebabkan RNA polimerase tidak dapat melakukan transkripsi pada gengen struktural (lac Z, lac Y dan lac A). sehingga operon lac mengalami represi. Peristiwa ini disebut sebagai mekanisme efisiensi seluler karena sel tidak perlu mengaktifkan operon lac jika laktosa tidak tersedia sehingga energi selular dapat dihemat. Jika terdapat glukosa dan laktosa maka sel akan cenderung menggunakan glukosa terlebih dahulu karena merupakan gula yang sederhana sehingga langsung dapat dimanfaatkan dalam proses metabolisme. Setelah glukosa habis, maka sel akan mencari alternatif sumber karbon yang tersedia yaitu melakukan metabolisme laktosa yang ada dengan mengaktifkan sistem operon lac. Proses pengaktifan ini disebut induksi. Induksi operon lac terjadi dalam sel bakteri. Laktosa dalam medium pertumbuhan diangkut kedalam sel menggunakan enzim permease galaktosida. Sehingga laktosa dapat diubah menjadi allolaktosa (ikatan - 1,6). Allolaktosa ini yang berperan sebagai induser yang mengaktifkan operon laktosa. Meskipun belum dalam kondisi induksi sepenuhnya, produk ekspresi operon ( -galaktosidase dan permease) sudah ada walaupun dalam jumlah sedikit. (a) Tanpa laktosa : represi ekspresi gen (represor aktif, operon off) (b) Ada laktosa : depresi ekspresi gen (represor inaktif, operon on)

27 Gambar 2.14 Operon Lac : Sintesis Enzim Indusibel Yang Teratur Selama tidak ada proses induksi, molekul represor yang dikode lac I akan menempel pada operator lac. Adanya molekul induser maka molekul ini akan menempel pada represor. Penempelan ini merubah konformasi molekul represor sehingga represor tidak menempel pada operator lac. Daerah operator lac menjadi bebas sehingga dapat dilewati oleh RNA polimerase untuk melakukan transkripsi gen lac Z, lac Y dan lac A. Kemudian transkripsi yang membawa kodon-kodon tiga macam enzim tersebut ditranslasi menghasilkan -galaktosidase, permease dan transasetilase. Selanjutnya -galaktosidase dan permease digunakan untuk metabolisme laktosa. B. Regulasi operon lac secara positif Pada regulasi ini, operon lac diaktifkan kembali setelah ditekan sampai aras paling dasar (basal level). Regulasi ini memberi keuntungan bagi sel karena operon lac tetap dalam keadaan non aktif selama masih tersedia glukosa dalam jumlah banyak. Pada operan lac, penghilangan represor dari operator tidak cukup untuk mengaktifkan operon sehingga diperlukan suatu sistem yang bekerja secara positif (mempercepat) proses pengaktifan operon. E. Coli ditumbuhkan dalam medium yang mengandung dua macam karbon yang berbeda (glukosa dan laktosa) maka sel tidak perlu mengaktifkan operon lac karena dalam sel masih tersedia glukosa. Proses ini juga terjadi dalam eksperimen E. Coli yang ditumbuhkan dalam medium yang mengandung suksinat dan IPTG (Isopropil thiogalaktosida). Struktur IPTG memiliki struktur yang hampir sama dengan laktosa sehingga IPTG berfungsi sebagai induser operan lac. Pada saat awal IPTG tersedia, -

28 galaktosidase dapat diekspresikan. Tetapi ketika ditambahkan glukosa maka sintesis enzim ini mengalami penurunan yang tajam. Dugaan awal proses ini terjadi disebabkan adanya katabolit glukosa (produk pemecah glukosa) sehingga fenomena ini dikenal represi katabolit atau efek glukosa. Namun, ketika nukleotida camp ditambahkan bersama glukosa proses represi sintesis -galaktosidase tidak terjadi. Represi katabolit pada operon lac dilakukan melalui protein regulator yang dikenal CAP (Catabolite activator protein atau CRP) dan suatu efektor camp. Pada E. Coli konsentrasi camp yang disintesis oleh enzim adenil siklase berkebalikan dengan konsentrasi glukosa dalam sel. Jika konsentrasi glukosa tinggi, maka konsentrasi camp rendah dan CRP akan lepas dari operon lac. Gambar 2.15 Ada laktosa, ada glukosa (kadar camp rendah) : mrna Lac disintesis dalam jumlah kecil Sebaliknya, jika konsentrasi glukosa rendah maka konsentrasi camp meningkat. Pada saat camp meningkat, camp akan berikatan dengan CRP dan mengaktifkan operon lac. Promoter lac mempunyai sisi pengikatan yang berbeda yaitu sisi pengikatan untuk RNA polimerase dan sisi pengikatan untuk kompleks CRP-CAMP. Pengikatan kompleks CRP- CAMP pada promoter membantu RNA polimerase untuk terikat pada promoter. Diduga protein CRP mampu melakukan perubahan pada struktur DNA dengan membengkokkan DNA sehingga mendekatkan hubungan antara kompleks CRP-CAMP dengan RNA polimerase. Didukung hipotesis yang menyatakan kompleks CRP-CAMP dan RNA polimerase saling bersentuhan karena keduanya melekat pada sisi yang

29 berdekatan di promoter. Kedekatan tersebut menyebabkan ikatan RNA polimerase dengan promoter lebih kuat membentuk kompleks tertutup. Selanjutnya kompleks promoter tertutup akan menjadi kompleks promoter terbuka untuk melakukan transkripsi. Gambar 2.16 Ada laktosa, tidak ada glukosa (Kadar camp Tinggi) : mrna Lac disintesis dalam jumlah melimpah Mekanisme ini cocok untuk organisme yang tidak dapat meregulasi apa yang dimakan inang. Sel prokariot ini mempunyai kemampuan beradaptasi dengan baik dengan cara meregulasi ekspresi gen pada individunya. 6. Aplikasi pengendalian ekspresi Perkembangan embrio sampai menjadi makhluk dewasa merupakan hasil suatu program genetik yang berjalan secara teratur dan rapi. Embrio berkembang dari zigot bersel tunggal. Dalam perkembangan embrio, terjadi berbagai tahapan serta diferensiasi sel. Setiap tahapan akan mengalami regulasi. Satu gen yang diekspresikan pada satu tahap akan mengendalikan ekspresi gen pada tahap berikutnya. Contoh : Perkembangan embrio lalat buah yang dimulai dari tahap perkembangan telur sebelum dibuahi. Pada tahapan sel telur ketika masih dalam folicel (kantung telur) terjadi ekspresi gen yang menentukan bagian mana akan berkembang menjadi kepala atau ekor atau bagian atas/ bawah. Tahapan tersebut : 1. Ekspresi pertama dari gen sel telur akan menghasilkan protein yang akan ditransport ke luar dari sel telur masuk ke sel folicel.

30 2. Protein tersebut akan direspon oleh sel-sel folicel dengan mengekspresikan gen yang menghasilkan protein yang berperan menentukan posisi calon kepala pada telur tersebut 3. Protein akan masuk dalam telur dan meregulasi ekspresi gen-gen yang menghasilkan mrna kepala, mrna tersebut akan berkumpul pada sisi yang akan menjadi calon kepala. Setelah terjadi pembuahan sel telur berubah menjadi zigot dan terjadi serangkaian mitosis dan ekspresi gen 4. Mula-mula,mRNA akan ditranslasikan menghasilkan protein, yang akan menyebar keseluruh sel embrio, tetapi karena mrna kepala lebih terkonsentrasi pada ujung bagian kepala maka protein yang dihasilkan akan lebih banyak terdapat pada sel-sel bagian kepala. Protein ini akan meregulasi ekspresi gen pada sel-sel embrio, tetapi adanya perbedaan konsentrasi protein menyebabkan terjadinya perbedaan jumlah dan jenis ekspresikan pada sel-sel yang sesuai dengan deretan embrio tersebut. Dari kasus ini akan terlihat adanya ekspresi gen-gen spesifik sepanjang sumbu dari bagian depan ke beklakang. 5. Dari ekspresi gen-gen tersebut akan dihasilkan sejumlah protein yang menjalankan metabolisme pada sel-sel (karena adanya p[erbedaan ekspresi gen-gen spesifik sepanjang sumbu dari depan ke belakang maka akan terjadi perbedaan metabolisme dalam sel-sel berdasarkan posisi menurut sumbu muka belakang. Antar sel terjadi signal untuk membantu berlangsungnya proses perkembangan sel-sel tetangganya. 6. Hasil dari differensiasi proses pada sel-sel tersebut menghasilkan sel-sel yang berbeda dan juga sel-selyuang mirip dan akhirnya membentuk segmen-segmen tubuh yang mengelompokkan sel yang sama. Proses pembentukan semen merupakan dasar untu\k differensiasi berikutnya. Dari semen tersebut pada perkembangan lebih alanjut akan membentuk organ tubuh seperti kaki dan sayap. Gen-gen yang secara khusus berekspresi pada masing-masing segmen selanjutnya akan membangkitkan ekspresi gen-gen lainnya yang tentunya menjadi khas untuk setiap segmen. Gengen tersebut dinamakan gen homeotik, yaitu gen utama yang menentukan bagian tubuh apa yang akan terbentuk dari masing-masing segmen. Gen ini merupakan gen pengontrol utama yang akan mengontrol ekspesi suatu rentetan gen yang sesungguhnya menciptakan identitas anatomis dari

31 bagian tubuh. Contoh pada Drosophila disebut anntenapedia, akan mengontrol pembentukan antena serta kaki pada bagian kepala dan torsaks. Gugus gen ini tidak akan berekspresi pada bagian tubuh yang lain. Adanya tangga ekspresi gen, protein yang disintesis oleh suatu gen akan mengontrol ekspresi gen yang laindan secara berurutan mengontrol ekspresi gen untuk tahap berikutnya, merupakan aliran yang terjadi pada pertumbuhan dan perkembangan. Banyak pula protein yang tidak berperan secara langsung terhadap gen dalam sel tersebut, melainkan berperan sebagai sinyal molekular yang berinteraksi memicu ekspresi gen pada sel tetangganya. BAB III PENUTUP Berdasarkan uraian pembahasan dalam makalah beberapa hal, yaitu: ini dapat disimpulkan 1. Proses post translasi dari protein merupakan satu komponen yang penting dari tahapan ekspresi genom, dan dapat menguraikan fitur kunci dari lipatan protein, pengolahan protein oleh pembelahan protoelitik dan modifikasi kimia. 2. Untuk mengetahui post transaltion pada golongan darah pada manusia yang memiliki dua system yaitu system ABO yaitu golongan darah A, B, AB, dan O dan sistem Rhesus yaitu Rhesus Positif (Rh+) dan Rhesus Negatif (Rh-).

32 3. Untuk penentuan dengan menggunakan sistem ABO dapat dilakukan dengan menggunakan serum Anti A (alfa), Anti B (beta), Anti AB (alfabeta), dan Anti D (Rhesus). Selain itu dapat mengetahui golongan darah mana yang dapat sebagai pendonor dan sebagai penerima. 4. Pengendalian ekspresi gen merupakan aspek penting bagi jasad hidup (prokariot dan eukariot). Tanpa sistem pengendali yang efisien, sel akan kehilangan banyak energi yang merugikan jasad hidup. a. Bagi sel prokariot pengontrolan ekspresi gen memungkin individu bakteri untuk dapat menyesuaikan metabolismenya dengan perubahan lingkungan. b. Bagi sel eukariotik, pengontrolan ekspresi gen dapat terjadi pada setiap langkah dalam jalur dari gen ke protein fungsional 5. Operon Lac merupakan sistem pengendali ekspresi gen-gen yang bertanggung jawab dalam metabolisme laktosa. Operon lac dikendalikan secara negatif dan positif. 6. Aplikasi Ekspresi gen pada lalat buah. Adanya tangga ekspresi gen, protein yang disintesis oleh suatu gen akan mengontrol ekspresi gen yang lain dan secara berurutan mengontrol ekspresi gen untuk tahap berikutnya, merupakan aliran yang terjadi pada pertumbuhan dan perkembangan. Banyak pula protein yang tidak berperan secara langsung terhadap gen dalam sel tersebut, melainkan berperan sebagai sinyal molekular yang berinteraksi memicu ekspresi gen pada sel tetangganya.

33 DAFTAR PUSTAKA Campbell, N.A., Reece, J.B., & Mitchell, L.G. Tanpa Tahun. Biologi Edisi Kelima Jilid Satu. Terjemahan Rahayu Lestari Jakarta: Erlangga. di akses pada hari sabtu tanggal 26 Maret di akses pada hari sabtu tanggal 26 Maret di akses pada hari sabtu tanggal 26 Maret 2016 Ngili, Y Biokimia: Struktur dan Fungsi Biomolekul. Yogyakarta: Graha Ilmu Page, David S Prinsip-Prinsip Biokimia Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga Poedjiadi, A., & Supriyanti, T Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: Universitas Indonesia Press. Subandi, Muntholib, & Susanti, E Biokimia Umum. Malang: Universitas Negeri Malang

34