EKSPRESI GEN Kuliah ke 5 Biologi molekuler Erlindha Gangga
Mengalirnya informasi dari DNA menuju protein tidak dapat berjalan secara langsung. Pertama DNA akan digunakan sebagai model / cetakan dalam sintesis RNA sesuai dengan aturan pasangan basanya, hanya komplementer dari DNA (basa Timin akan diganti menja di Urasil) pada RNA Rangkaian basa DNA yang digunakan sebagai cetakan RNA ialah rangkaian yang diapit oleh promotor dan terminator. Ruas DNA tersebut setara dengan ruas gen. Polimer RNA dapat menjadi promotor & terminator
Terdiri dari 2 tahap : 1. Transkripsi 2. Translasi Transkripsi Adalah proses sintesis RNA dengan menggunakan DNA sebagai cetakan. DNA berlaku sebagai arsitek yang merancang pola penyusunan protein sedangkan RNA yang akan menjadi duta sebagai pembawa informasi genetik berupa kode kode genetik atau kodon kodon.
RNA hasil transkripsi salah satunya adalah m RNA yang akan berperan sebagai cetakan protein. Basa mrna akan membetuk rangkaian kodon ( adalah rangkaian 3 basa yang berdampingan pada m RNA yang menyandikan satu asam amino ) Pesan genetik mrna diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino berdasarkan sandi genetik. Hal yang perlu diketahui pada proses transkripsi : Promotor site Enzim RNA Polimerase Antisense ( - ) strand Terminator Terminologi / Tahap transkripsi Inisiasi Elongasi Terminasi
Promotor site adalah : Titik awal proses transkripsi dimana promotor merupakan rangkaian nukleotida yang dikenali oleh transkriptase /enzim RNA Polimerase dan tempat melekat dan mulainya proses transkripsi. Pada promotor ditemui 3 titik penting yang berkaitan dengan proses transkripsi. Titik isyarat awal. Daerah penempelan. Titik awal transkripsi
Titik Isyarat awal : Merupakan daerah yang menunjukkan faktor sigma. Yang memberitahukan bahwa dihilir ada utas DNA yang harus ditranskrip sikan. Situs Penempelan/ pelekatan : dihilir ditemukan suatu tempat daerah pelekatan enzim transkriptase yang tersusun oleh 7 pasangan basa dengan rangkaian konsensus yang kadang sering disebut kotak pribnow ( pasangan basa AT ) ps bs kaya akan A-T yang lebih mudah terdenaturasi ( lebih mudah membuka pilinan double heliks ) dibandingkan ps bs G-C.
Titik permulaan transkripsi : Merupakan nukleotida DNA pertama yang ditranskripsikan kedalam nukleotida RNA. Pada titik pelekatan ini transkripstase akan berasosiasi erat dengan DNA dan Ribonuleotide akan masuk untuk berpasangan dengan utas cetakan. Titik permulaan biasanya ( 90 %) merupakan suatu basa Purin
RNA Polimerase : Sering disebut dengan RNA Transkriptase untuk membedakannya dengan RNA yang bertugas dalam proses Replikasi.Enzim ini sering dijadikan model suatu organisme. Enzim ini tersusun atas struktur yang kompleks ( tersusun atas + 15 subunit - subunit ) aktif yang disebut Holoenzim. Holoenzim terdiri dari enzim inti & faktor σ(sigma ) Enzim inti : Mengkatalisis sintesis RNA Faktor σ(sigma ) : Mengenali tanda awal transkripsi yang terdapat pada utas DNA cetakan. Sub unit sub unit ini tidak disatukan dengan ikatan kovalen tetapi dengan ikatan sekunder
Antisense strand : DNA adalah double strand pada proses transkripsi salah satu dari utas DNA akan menjadi cetakan / template. Sedangkan utas yang satunya akan menjadi utas pendamping (utas antipararel ) bagi utas cetaka. Rangkaian nukleotida RNA yang disintesis merupakan utas anti pararel terhadap utas cetakan atau sama dengan utas pendamping. Utas cetakan disebut Antisense strand (-) Utas yang tidak digunakan sebagai cetakan disebut Antisense strand (+)
Terminator : Rangkaian nukleotida pada DNA yang mengisyaratkan bahwa transkripsi harus berakhir. Semua terminator pada prokariot mengandung rangkaian polidrom, tepat sebelum titik penutup Polidrom adalah : adalah dua rangkaian pasangan nukleotida yang terpasang terbalik yang dipisahkan oleh rangkaian nukleotida dengan jarak kecil. Titik penutup adalah pasangan basa AT
Terminator akan menghasilkan RNA dengan struktur pada ujungnya berupa jepitan rambut yang terbentuk akibat adanya pasangan antipararel antara nukleotida ulang terbalik. Disamping itu terbentuk juga utas /rangkaian poli U Utas jepit rambut berfungsi untuk mengurangi kecepatan atau bahkan menghentikan kerja transkriptase menjelang proses akhir transkripsi.
Inisiasi :Proses penempelan kompleks RNA polime rase pada promotor site. Elongasi : Setelah terjadi proses inisiasi subunit σ ( faktor sigma )akan melepaskan diri dan sintesis RNA dilanjutkan oleh Core enzim ( enzim yang tidak mengandung faktor sigma ) menggunakan utas cetakan arah 5 1-3 1 dan membutuhkan 4 macam nukleosida ( ribonukleosida 5 1 trifosfat ) yaitu : r-atp, r-ctp, r-gtp, r-utp Terminasi Transkripsi berlangsung sampai ditemukannya tanda untuk berhenti. Tanda terminasi yang sederhana adalah bagian DNA yang dengan urutan basa GC disebut palidrome dan diikuti oleh bagian DNA yang kaya akan basa AT. Bila genom tidak mengandung palidrome maka terminasi menggunakan protein Rho
.Translasi Proses sintesis / pembentukan protein dengan menggunakan m RNA sebagai cetakan. Proses ini membutuhkan : m RNA terdiri dari 3 urutan basa yang akan dibaca/ diterjemahkan dalam bentuk triplet yang disebut kodon, tiap kodon menterjemah kan / menyandikan satu asam amino. misalnya ; AUU : Isoleusin ( Ile) CUA : Leusin ( Leu) GUA : Valin ( Val)
Ribosom Merupakan kompleks Ribosom RNA dengan protein yang terdiri dari sub unit besar dan sub unit kecil ( P site dan A site ) P site : Adalah tempat terikatnya t RNA dengan rantai polipeptida yang sedang tumbuh ( peptidyl t RNA ) A site : Tempat terikatnya aminoasil t RNA Tahap Translasi Inisiasi Elongasi Terminasi
Inisiasi : Diawali dengan proses aktivasi terhadap t RNA. P- site yang berisi f Met dan t RNA A site kosong nantinya akan diisi oleh amino asil- t RNA sesuai dengan kodon berikutnya Selanjutnya pembentukan ikatan peptida antara asam amino baru dengan f Met. Elongasi : Perpanjangan sintesis protein dengan pembacaan kodon ( sandi genetik). trna akan dilepaskan dari P- site, A- site kembali kosong,dan akan diisi oleh aminoasil- trna yang baru sesuai dengan kodon baru ( step 1 ). Amino asil yang baru akan membentuk ikatan peptida dengan rantai polepeptida sebelumnya ( step 2) Kompleks kembali bergerak trna kembali dilepaskan dan A site kembali kosong, proses ini berlangsung terus sampai ditemukan stop kodon ( UAG,UGA,UAA )
Terminasi : Elongasi berhenti bila stop kodon yang ditemui terisi dengan protein Release Factor (RF) Proses ini berlangsung diikuti dengan dihidrolisisnya rantai peptida yang terbentuk dari trna. Kompleks ribosom dibebaskan dari mrna. Protein yang dihasilkan akan mengalami perubahan agar dapat berfungsi secara fisiologis
Tahap Akhir Translasi Protein yang dihasilkan belum merupakan protein yang aktif karena belum dapat berfungsi secara fisiologi Tahap perubahan.pembentukan struktur tersier/ kuarterner.pembentukan jembatan sulfida.modifikasi ikatan kovalen.pemutusan rantai enzim proteolitik.translokasi sisi aktif ( Protein targeting)