Translasi Oleh : dr.syazili Mustofa, M.Biomed DEPARTEMEN BIOKIMIA DAN BIOLOGI MOLEKULER FK UNILA The Central Dogma of Life. replication 1
Translasi 3 tahap Inisiasi Elongasi Terminasi AUG (start codon ) dikenali oleh methionyl-trna atau Met Setelah start codon dikenali, ribosom menyambungkan asam amino menjadi rantai polipeptida Pesan dari RNA di terjemahkan oleh trna (transfer RNA) yang membawa asam amino spesifik dan disambungkan menjadi untai polipeptida Translasi berhenti pada stop codon (UAA, UAG, UGA) Translasi pada prokariot Translasi terjadi sebelum transkripsi sepenuhnya dirampungkan karena pada prokariot tidak terdapat membran inti, sehingga tidak ada yang memisahkan transkripsi dan translasi (sebagaimana yang terjadi pada eukariot) sehingga translasi dapat segera dilakukan 2
Translasi protein pada bakteri di inisiasi oleh formylmethionyl trna Inisiasi Ribosom 30S dibantu faktor inisiasi membentuk kompleks 30S IF1 IF 3 (mencegah premature joining). IF 2(GTP) membawa fmet-trna dan mrna bergabung ke kompleks 30S IF1 IF 3 kompleks inisiasi 30S IF 1 & IF 3 melepaskan diri, lalu ribosom 50S digabungkan dengan kompleks dengan cara melepaskan IF2 dan fosfat kompleks inisiasi 70S trna-formilmetionin menempati situs P ribosom pada pembentukan kompleks inisiasi 70S 3
Inisiasi translasi prokariot Tahap inisiasi melibatkan mrna, trna yang membawa asam amino pertama polipeptida, dan dua subunit ribosom 3 U A C A U G 3 P site Large ribosomal subunit Initiator trna mrna GTP GDP E A Start codon 3 3 mrna binding site Small ribosomal subunit Translation initiation complex 1 A small ribosomal subunit binds to a molecule of mrna. In a prokaryotic cell, the mrna binding site on this subunit recognizes a specific nucleotide sequence on the mrna just upstream of the start codon. An initiator trna, with the anticodon UAC, base-pairs with the start codon, AUG. This trna carries the amino acid methionine (Met). 2 The arrival of a large ribosomal subunit completes the initiation complex. Proteins called initiation factors (not shown) are required to bring all the translation components together. GTP provides the energy for the assembly. The initiator trna is in the P site; the A site is available to the trna bearing the next amino acid. Elongasi RNAt fmet menempati situs P, situs A menjadi kosong, lalu elongation factortu(ef--tu) mengantarkan RNAt aminoasil ke ribosom (membutuhkan GTP) Pengikatan EF-Tu ke RNAt amino asli memiliki 2 fungsi: Melindungi ikatan ester RNAt aminoasil GTP pada EF-Tu hanya terhidrolisis saat terbentuk kompleks yang sesuai antara EF-tu-RNAt aminoasil dan ribosom 4
Elongasi Pada tahap elongasi asam amino acids ditambahkan satu persatu ke asam amino yang terdepan TRANSCRIPTION TRANSLATION DNA mrna Ribosome Polypeptide Ribosome ready for next aminoacyl trna Amino end of polypeptide mrna E P A site site 2 3 GTP 2 GDP 1 Codon recognition. The anticodon of an incoming aminoacyl trna base-pairs with the complementary mrna codon in the A site. Hydrolysis of GTP increases the accuracy and efficiency of this step. E E P A P A 3 Translocation. The ribosome translocates the trna in the A site to the P site. The empty trna in the P site is moved to the E site, where it is released. The mrna moves along with its bound trnas, bringing the next codon to be translated into the A site. GDP GTP E P A 2 Peptide bond formation. An rrna molecule of the large subunit catalyzes the formation of a peptide bond between the new amino acid in the A site and the carboxyl end of the growing polypeptide in the P site. This step attaches the polypeptide to the trna in the A site. Peptidil transferase mengkatalis pembentukan ikatan peptida Reaksi pembentukan ikatan peptida menurut termodinamika terjadi secara spontan 5
Faktor elongasi dan GTP diperlukan untuk dan tranlokasi. Faktor elongasi prokariotik adalah EF-Tu dan EF-Ts. EF-Tu GTP GDP + Pi Terminasi pada prokariot Saat ribosom mencapai kodon STOP codon,tidak ada lagi trna yang sesuai. Sebagai gantinya, protein kecil yang disebut release factor melekat pada kodon stop. release factor menyebabkan terpisahnya kompleks elongasi menjadi : messenger RNA, dua subunit ribosome, dan polipeptida yang baru. mrna dapat ditranslasikan beberapa kali untuk memproduksi beberapa salinan protein. Release factor Free polypeptide 3 Stop codon (UAG, UAA, or UGA) 1 When a ribosome reaches a stop 2 The release factor hydrolyzes 3 The two ribosomal subunits codon on mrna, the A site of the the bond between the trna in and the other components of ribosome accepts a protein called the P site and the last amino the assembly dissociate. a release factor instead of trna. acid of the polypeptide chain. The polypeptide is thus freed from the ribosome. 3 3 6
Prokariot menggunakan realising factor (Rf) 1, Rf 2 dan Rf 3 dengan pengenalan kodon masing2 Polyribosome Sejumlah ribosom dapat mentranslasikan sebuah mrna secara simultan = polyribosome Polyribosomes memungkinkan sel membuat banyak salinan polipeptida dengan cepat. Growing polypeptides Incoming ribosomal subunits Start of mrna ( end) (a) End of mrna (3 end) Completed polypeptide An mrna molecule is generally translated simultaneously by several ribosomes in clusters called polyribosomes. Ribosomes mrna 0.1 µm This micrograph shows a large polyribosome in a prokaryotic cell (TEM). 7
Tranlasi pada eukariot: Inisiasi Elongasi terminasi Struktur mrna eukariot Sirkuler elf 4 protein selain mengikat cap juga mengikat poly A tail melalui dua protein lain Dapat memfasilitasi pengikatan ribosom setelah terminasi 8
Inisiasi translasi pada Eukariotik Faktor inisiasi menghantarkan subunit ribosom 40S dan mettrna ke posisi 5 methylated cap pada mrna. Sub unit 40S lalu memeriksa mrna selangkah demi selangkah (energi diperoleh enzim helikase yang menghidrolisis ATP) dan menempel pada kodon AUG pertama Subunit 60S lalu ditambahkan untuk membentuk komplek inisiasi 80S 9
Inisiasi translasi eukariot Kodon inisiasi pada eukariot selalu AUG Elongasi translasi Faktor elongasi eukariotik EF1α dan EF1βγ. Bentuk GTP dari EF1α menghantarkan aminoasil-trna ke situs A ribosom, dan EF1βγ mengkatalisis peubahan GTP menjadi GDP. EF2 eukariotik membantu mengarahkan translokasi GTP. 10
RNAt Met menempati situs P, situs A menjadi kosong, lalu elongation factor mengantarkan RNAt aminoasil ke ribosom (membutuhkan GTP) Pengikatan EF ke RNAt amino asli memiliki 2 fungsi: Melindungi ikatan ester RNAt aminoasil GTP pada EF hanya terhidrolisis saat terbentuk kompleks yang sesuai antara EF-RNAt aminoasil dan ribosom 11
Translation: Elongation 12
Translation: Termination Saat ribosom mencapai kodon STOP codon,tidak ada lagi trna yang sesuai. Sebagai gantinya, protein kecil yang disebut release factor melekat pada kodon stop. release factor menyebabkan terpisahnya kompleks elongasi menjadi : messenger RNA, dua subunit ribosome, dan polipeptida yang baru. Release Factors mengenali dan menempati Stop Codons pada situs A untuk mempromosikan terminasi Terminasi pada eukariota dilakukan oleh faktor release tunggal, yaitu erf1,. Pada tahap akhir, eif3, mencegah reasosiasi dari subunit ribosom pada saat tidak adanya sebuah kompleks inisiasi. 13
Setelah rilis docking faktor untuk menghentikan kodon, air digunakan sebagai pengganti gugus amino bermuatan trna sebagai nukleofil menyerang ikatan asil pada peptidil-asiltrna. Hidrolisis melepaskan peptida dari trna dan ribosom. A summary of transcription and translation in a eukaryotic cell TRANSCRIPTION 1RNA is transcribed from a DNA template. DNA 3 RNA transcript RNA polymerase RNA PROCESSING Exon 2 In eukaryotes, the RNA transcript (premrna) is spliced and modified to produce mrna, which moves from the nucleus to the cytoplasm. NUCLEUS RNA transcript (pre-mrna) Intron Aminoacyl-tRNA synthetase CYTOPLASM Amino FORMATION OF acid INITIATION COMPLEX AMINO ACID ACTIVATION trna 3After leaving the 4 Each amino acid nucleus, mrna attaches attaches to its proper trna to the ribosome. with the help of a specific enzyme and ATP. mrna Growing polypeptide Activated amino acid Ribosomal subunits TRANSLATION Figure 17.26 E A A A A U G G U U U A U G Codon Ribosome Anticodon 5 A succession of trnas add their amino acids to the polypeptide chain as the mrna is moved through the ribosome one codon at a time. (When completed, the polypeptide is released from the ribosome.) 14