REVERSE TRANSKRIPSI RESUME UNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH Genetika I Yang dibina oleh Prof. Dr. A. Duran Corebima, M.Pd Oleh UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI Februari 2013
Transkripsi balik (Reverse transcription) merupakan proses kebalikan transkripsi yaitu mengkopi RNA menjadi DNA. Definisi yang lain menyebutkan bahwa reverse transcription adalah proses yang mentranskripsikan untai tunggal RNA menjadi DNA komplemennya (cdna) dengan katalisator enzim reverse transcriptase, primer dntps dan enzim RNAase Inhibitor. Tanpa reverse transkripsi, pekerjaan mencari umumnya dilakukan dengan mengisolasi DNA total genom kemudian memotong-motongnya menjadi ratusan ribu potongan dan diteruskan dengan mempelajari masing-masing potongan dengan teliti, cara tersebut menghabiskan waktu dan tenaga yang banyak dan tidak efisien. Dengan enzim yang sesuai, pekerjaan mencari gen tidak harus dimulai dengan mengisolasi DNA genom total tetapi cukup dengan mengisolasi mrna. Transkripsi balik ini ditemukan oleh Howard Temin dan David Baltimore dari Universitas Wisconsin-Madison. Baerkat temuan tersebut mereka mendapat penghargan Nobel dalam bidang Physiologi dan kedokteran dan Renato Dulbecco. Secara singkat proses transkripsi balik ini adalah sebagai berikut: Transkripsi balik ini dapat dilakukan oleh retrovirus. Retrovirus merupakan virus yang tergolong famili Retroviridae yang memiliki materi genetik berupa RNA dan dapat mereplikasi DNA dan prosesnya disebut transkripsi balik. Retrovirus dapat melakukan transkripsi balik dengan bantuan enzim reverse transcriptase yang dimilikinya, enzim yang pertama kali ditemukan oleh Howard Temin dan David Baltimore pada tahun 1970.Contoh retrovirus adalah Human Immunodeficiency Virus and Human T-Lymphotropic virus. Proses transkripsi balik ini berlangsung setelah virus berhasil memasuki sel inang. Segera setelah virus menginfeksi sel inang, virus akan melakukan transkripsi balik dari rantai tunggal RNA menjadi rantai ganda DNA. Dalam peristiwa transkripsi balik, bagian dari RNA virus akan bersilangan dengan trna sel inang yang spesifik, bagian dari RNA virus tersebut disebut primer-binding site (PBS), bagian ini terletak dekat ujung 5` RNA. Kemudian trna ini akan menjadi ujung 3` dari untai DNA yang sesuai dengan kode pada RNA virus.
Kemudian ujung bagian luar PBS akan terlepas dari untai RNA virus dengan bantuan enzim Rnase H. Proses selanjutnya DNA meloncat dari ujung 5` ke segmen R pada ujung 3` RNA virus. lalu dari ujung ini, DNA mengalami polimerisasi mengikuti kode pada RNA virus. Di sisi lain sebagian dari RNA telah terlepas akibat Rnase H. Dari sisa untai RNA virus yang masih ada dibentuk untai DNA kedua yang sesuai dengan kode pada DNA yang pertama. Terjadi lompatan kembali, segmen PBS pada untai DNA pertama bertemu dengan PBS pada DNA untai DNA kedua. Kemudian dari masing-masing untai DNA melakukan polimerisasi sehingga terbentuklah DNA untai ganda (dobel helix), proses transkripsi balik RNA menjadi DNA adalah sebagai berikut : 1. trna primer terikat pada Primer Binding Site (PBS) RNA. 2. Enzim reverse transcriptase memulai kerjanya dari PBS dengan mengkopi RNA menjadi rantai tunggal DNA. Pada tahap ini, pengkopian RNA hanya terjadi dari PBS ke LTR (Long Terminal Repeat). 3. Setelah terjadi pengkopian RNA, RNase H akan memindahkan fragmen RNA (U5 dan R) yang telah dikopi sebelumnya. 4. Tahapan tersebut diikuti dengan loncatan pertama, yakni berpindahnya kopi DNA ke ujung rantai 3. 5. Rantai DNA mulai dikopi kembali dengan diawali dari ujung rantai 3. 6. RNase H memindahkan RNA yang telah dikopi dan hanya menyisakan satu fragmen RNA yang utuh, yang dinamakan bidang polypurine. 7. Reverse transcriptase mulai menyusun rantai kedua DNA. Tahapan ini dimulai dari bidang polypurine. Pembuatan rantai kedua DNA merupakan pembuatan rantai sebagai pasangan kode rantai pertama. 8. Sekarang, RNase H memindahkan semua RNA, bidang polypurine dan trna primer. 9. Loncatan kedua terjadi, PBS yang terletak pada rantai kedua terikat pada PBS di rantai pertama. 10. Enzim Reverse Transcriptase telah menyelesaikan tugasnya dengan menuntaskan pengkopian rantai kedua DNA sekaligus menyelesaikan pembentukan LTR pada tiap-tiap ujung rantai.
Setelah rantai ganda DNA terbentuk, DNA ini siap bergabung dengan DNA sel inang dengan bantuan enzim integrase. Tujuan mengkonversi mrna menjadi cdna adalah karena DNA sifatnya lebih stabil dari pada RNA. Setelah dikonversi, untai cdna tersebut dapat digunakan untuk PCR, sebagai probe untuk analisis ekspresi dan untuk perbanyakan/ cloning sekuen mrna. Jika seorang peneliti ingin mengekspresikan suatu protein spesifik dalam sel yang tidak lazim memproduksi protein tersebut satu cara sederhana adalah dengan mentransfer cdna yang mengkode protein tersebut ke sel resipien. Pada kondisi alamiah, cdna tersintesis oleh reverse transcriptase yang mengubah untai tungal RNA berdasarkan urutan pasanan basanya dan memasangkan dengan basa DNA yang sesuai (A,U,G dan C berpasangan dengan T,A,C dan G). Enzim transkriptase-balik (reverse-transcriptase) adalah enzim yang secara alami digunakan oleh retrovirus untuk membuat copy DNA berdasarkan RNAnya. Enzim transkriptase-balik ini digunakan untuk mengkonstruksi copy DNA yang disebut cdna (complementary DNA) dengan menggunakan RNA sebagai cetakannya. Dengan demikian gen atau bagian dari gen dapat disintesis berdasarkan mrna. Enzim reverse transcriptase sebenarnya bukanlah merupakan katalisator yang efektif. Selama satu periode transkripsi setidaknya terdapat rata-rata 10 kesalahan seperti salah baca kodon, melompati pembacaan beberapa kodon dan sebagainya. Kesalahan-kesalahan tersebut relative lebih parah dibandingkan dengan kesalahan yang umum terjadi pada replikasi normal, hal tersebut karena proses transkripsi normal mempunyai mekanisme koreksi yang mengurangi frekuensi kesalahan transkripsi. Frekuesi kesalahan transkripsi yang tinggi ternyata justru menguntungkan sel prokariotik yang bersangkutan. Fenomena tersebut merupakan salah satu faktor yang menyebabkan partikel prokariotik seperti virus sulit untuk diberantas, pola genetik virus cenderung cepat berubah sehingga tidak terkoreksi oleh sikstem imun manusia (Stowell,2009).
SOAL 1) Apa tujuan mengkonversi mrna menjadi cdna? Karena DNA sifatnya lebih stabil dari pada RNA. Setelah dikonversi, untai cdna tersebut dapat digunakan untuk PCR, sebagai probe untuk analisis ekspresi dan untuk perbanyakan/ cloning sekuen mrna. 2) Bagaimana hubungan antara peristiwa transkripsi balik dengan kekebalan virus? Enzim reverse transcriptase sebenarnya bukanlah merupakan katalisator yang efektif. Selama satu periode transkripsi setidaknya terdapat rata-rata 10 kesalahan. Kesalahan-kesalahan tersebut relative lebih parah dibandingkan dengan kesalahan yang umum terjadi pada replikasi normal, hal tersebut karena proses transkripsi normal mempunyai mekanisme koreksi yang mengurangi frekuensi kesalahan transkripsi. Frekuesi kesalahan transkripsi yang tinggi ternyata justru menguntungkan sel prokariotik yang bersangkutan. Fenomena tersebut merupakan salah satu faktor yang menyebabkan partikel prokariotik seperti virus sulit untuk diberantas, pola genetik virus cenderung cepat berubah sehingga tidak terkoreksi oleh sikstem imun manusia.