Asam nukleat dan Protein Aliran informasi genetik

Asam nukleat dan Protein Aliran informasi genetik Pustaka: Glick, BR and JJ Pasternak, 2003, Molecular Biotechnology: Principles and Applications of Recombinant DNA, ASM Press, Washington DC, hal. 23-46 dan 75-78 Groves MJ, 2006, Pharmaceutical Biotechnology, 2nd ed., CRC, Taylor & Francis, hal. 5 29

ASAM NUKLEAT, POLIPEPTIDA DAN PROTEIN DEBBIE S. RETNONINGRUM SEKOLAH FARMASI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG http://laxmi.nuc.ucla.edu:8248/m248_98/intro/dna.gif Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2

ASAM NUKLEAT DNA dan RNA Polimer/Polinukleotida Monomer : nukleotida Komponen : gula, fosfat, basa Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3

Struktur Nukleotida dan Polinukleotida www.esb.utexas.edu/ mabrybio211/chapter05/ch5.htm Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4

Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 5

DNA Tulang punggung : Fosfat-gula Basa dalam untai Antiparalel Polaritas : 5 3 vs 3 5 Komplemen : Pasangan basa (C=O dan N-H basa antar polinukleotida) Ikatan fosfodiester (antar nukleotida) Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 6

KROMOSOM VS PLASMID KROMOSOM VS PLASMID Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 7

SEL DNA : menyimpan dan mentransmisi informasi genetik RNA : berperan dalam ekspresi informasi genetik Protein : hasildariekspresiinformasigenetik memiliki fungsi tertentu Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 8

DNA vs RNA Gula: deoksiribosa Basa: AGCT Untai ganda Prokariot: sitoplasma Eukariot: inti Penyimpan informasi Gula: ribosa Basa: AGCU Untai tunggal Prokariot: sitoplasma Eukariot: inti dan sitoplasma Hasil transkripsi Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 11

POLIPEPTIDA PROTEIN Polimer Monomer : asam amino (20 aa) Polaritas : Ujung N - Ujung C Ikatan peptida Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 12

Asam Amino Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 13

Asam amino Amino acid One letter symbol Three letter symbol alanine A Ala arginine R Arg asparagine N Asn aspartic acid D Asp cysteine C Cys glutamic acid E Glu glutamine Q Gln glycine G Gly histidine H His isoleucine I Ile leucine L Leu lysine K Lys methionine M Met phenylalanine F Phe proline P Pro serine S Ser threonine T Thr tryptophan W Trp tyrosine Y Tyr valine V Val Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 14

Urutan asam amino insulin manusia Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 15

Urutan asam amino Interferon α 2a MCDLPQTHSLGSRRTLMLLAQMLRISLFSCLK DRH DFGFPQEEFGNQFQKAETIPVLHEM IQQIFNLFST KDSSAAWDET LLDKFYTELY QQ LNDLEACVIQGV GVTETPLMKEDSILAV RKY FQRITLYLKEKKYSPCA WEVVRAEIMRSFS LSTNLQESLRSKE panjang 165 asam amino Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 16

Struktur primer Protein Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 18

Struktur sekunder Protein β-turn: Pro, gly Heliks α: Ala, Phe, Leu (sering) Arg, Glu, Pro (jarang) Lembaran β: Gly, Ala, Ser Pro: merusak Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 19

Struktur sekunder Protein Heliks kolagen: left-handed helix Urutan yang mempunyai kecenderungan membentuk heliks kolagen: Gly-X-Y X= sering kali pro Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 20

Struktur sekunder vs tersier Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 21

STRUKTUR TERSIER: HELIKS α LEMBARAN β β-bend Interaksi non-kovalen: Ikatan vam der waals Interaksi elektrostatik Ikatan hidrogen Interaksi hidrofob Ikatan disulfida Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 22

Struktur kuarterner Protein Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 23

STRUKTUR KUARTENER Asosiasi dua atau lebih rantai polipeptida Dapat rantai polipeptida yang sama atau berbeda (homodimer vs heterodimer) Terdiri atas subunit / monomer Interaksi non kovalen (lemah): Interaksi hidrofob Ikatan hidrogen Interaksi van der waals Ikatan disulfida Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 24

KLASIFIKASI PROTEIN Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 25

Asam nukleat vs Protein Nukleotida Polaritas 5 3 Ikatan fosfodiester Penyimpan informasi Asam amino Polaritas N C Ikatan peptida Hasil ekspresi DNA Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 26

SENYAWA TERAPEUTIK PROTEIN: INSULIN, INTERFERON, STREPTOKINASE, ERITROPOEITIN, ANTIBODI MONOKLONAL, HBsAg DNA: TERAPI GEN, DNA ANTISENS, OLIGONUKLEOTIDA, VAKSIN DNA Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 27

ALIRAN INFORMASI GENETIK Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 28

PRODUK BIOTEKNOLOGI FARMASI ASAM NUKLEAT (DNA DAN RNA) PROTEIN (OBAT, VAKSIN, KIT DETEKSI): HASIL TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI MATERI GENETIK PEPTIDA (LEBIH PENDEK DARI PROTEIN) Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 29

MENGAPA INFORMASI TENTANG TRANSKRIPSI PENTING? PROTEIN INGIN DIPEROLEH DALAM JUMLAH BESAR SALAH SATU STRATEGI ADALAH MENINGKATKAN EFISIENSI TRANSKRIPSI Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 31

TRANSKRIPSI SINTESIS RNA (mrna, rrna, trna) MENGGUNAKAN INFORMASI PADA DNA RNA POLIMERASE (PROTEIN) PROKARIOT (SITOPLASMA) ; EUKARIOT (INTI) PROMOTOR (KUAT vs LEMAH) TERMINATOR (KUAT vs LEMAH) OPERATOR (REGULASI) SITUS AKTIVATOR (REGULASI) Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 32

TRANSKRIPSI mrna Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 33

TRANSKRISPI DAN BIOTEKNOLOGI PROMOTOR DAN TERMINATOR KUAT PROMOTOR DAN TERMINATOR DIKENALI OLEH RNA POLIMERASE INANG Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 34

TRANSKRIPSI BALIK KEBALIKAN TRANSKRIPSI RNA DNA (cdna) REVERSE TRANSKRIPTASE VIRUS (RETROVIRUS, HIV) dan virus hepatitis B Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 37

TRANSLASI SINTESIS POLIPEPTIDA MENGGUNAKAN INFORMASI YANG ADA PADA mrna CETAKAN mrna (trna dan rrna TIDAK DITRANSLASI TETAPI BERFUNGSI LANGSUNG) LOKASI DI RIBOSOM KOMPONEN YANG DIBUTUHKAN mrna RIBOSOM BINDING SITE (RBS) UNTUK PROKARIOT AUG (KODON START) UAA, UGA, UAG (KODON STOP) Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 39

Translasi Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 40

Kodon stop Kodon start Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 41

ORGANISASI GEN PROKARIOT Coding sequence 5 3 Promotor RBS Inisiasi Kodon start transkripsi Kodon stop 3 5 terminator Komponen transkripsi: promotor, terminator, situs inisiasi transkripsi Komponen translasi: RBS, kodon start, kodon stop Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 42

Eukariot vs Prokariot Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 44

ORGANISASI GEN EUKARIOT Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 46

TRANSKRIPSI (EUKARIOT) HASIL TRANSKRIPSI: RNA PRIMER (INTRON DAN EKSON) PENAMBAHAN CAP DAN EKOR POLI A PENGHILANGAN INTRON (SPLICING) RNA MATANG DIKIRIM KELUAR INTI SIAP DITRANSLASI DI SITOPLASMA Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 47

MENGAPA INFO MENGENAI TRANSKRIPSI PADA EUKARIOT PENTING? PROTEIN DARI EUKARIOT BANYAK DIGUNAKAN SEBAGAI PROTEIN TERAPEUTIK INFORMASI PADA PROTEIN TERLETAK PADA mrna MATANG TANPA INTRON MULAI BEKERJA DARI mrna MATANG DNA Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 48

TRANSKRIPSI BALIK MASALAH PADA EUKARIOT ADALAH GEN MENGANDUNG INTRON DAN EKSON SINTESIS DNA MENGGUNAKAN MRNA SEBAGAI CETAKAN DNA HASIL SINTESIS DISEBUT cdna (TIDAK MENGANDUNG INTRON) KATALISIS OLEH REVERSE TRANSKRIPTASE Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 49