Posts
Proses Ekspresi Gen dalam Organisme
Dalam tubuh manusia terdapat banyak gen (unit dasar hereditas dalam kehidupan organisme) yang nantinya akan terekspresi menjadi fenotip (sifat yang tampak), misalnya rambut hitam, kulit sawo matang, hidung mancung, dan sebagainya. Bagaimana suatu gen yang ukurannya sangat kecil dapat menjadikan rambut kita berwarna hitam?
Dalam istilah biologi molekuler kita kenal dengan istilah Dogma Sentral Biologi Molekuler. Apakah itu? Dogma di sini adalah suatu kerangka kerja untuk dapat memahami urutan transfer informasi antara biopolymer (DNA, RNA, protein) dengan cara yang paling umum dalam organisme hidup. Sehingga secara garis besar, dogma sentral maksudnya adalah semua informasi terdapat pada DNA, kemudian akan digunakan untuk menghasilkan molekul RNA melalui transkripsi, dan sebagian informasi pada RNA tersebut akan digunakan untuk menghasilkan protein melalui proses yang disebut translasi.
TRANSKRIPSI
Ini merupakan tahapan awal dalam proses sintesis protein yang nantinya proses tersebut akan berlanjut pada ekspresi sifat-sifat genetik yang muncul sebagai fenotip. Dan untuk mempelajari biologi molekuler tahap dasar yang harus kita ketahui adalah bagaimana mekanisme sintesis protein sehingga dapat terekspresi sebagai fenotip.
Transkripsi merupakan proses sintesis molekul RNA pada DNA templat. Proses ini terjadi pada inti sel / nukleus (Pada organisme eukariotik. Sedangkan pada organisme prokariotik berada di sitoplasma karena tidak memiliki inti sel) tepatnya pada kromosom.
Komponen yang terlibat dalam proses transkripsi yaitu :
· DNA templat (cetakan) yang terdiri atas basa nukleotida Adenin (A), Guanin (G), Timin (T), Sitosin (S)
· enzim RNA polimerase
· faktor-faktor transkripsi
· prekursor (bahan yang ditambahkan sebagai penginduksi).
Hasil dari proses sintesis tersebut adalah tiga macam RNA, yaitu :
· mRNA (messeger RNA)
· tRNA (transfer RNA)
· rRNA (ribosomal RNA)
Sebelum itu, akan dipaparkan terlebih dahulu bagian utama dari suatu gen. Gen terdiri atas : promoter, bagian struktural (terdiri dari gen yang mengkode suatu sifat yang akan diekspresikan), dan terminator.
Sedangkan struktur RNA polimerase terdiri atas : beta, beta-prime, alpha, sigma. Pada struktur beta dan beta-prime bertindak sebagai katalisator dalam transkripsi. Struktur sigma untuk mengarahkan agar RNA polimerase holoenzim hanya menempel pada promoter. Bagian yang disebut core enzim terdiri atas alpha, beta, dan beta-prime.
Tahapan dalam proses transkripsi pada dasarnya terdiri dari 3 tahap, yaitu :
1. Inisiasi (pengawalan)
Transkripsi tidak dimulai di sembarang tempat pada DNA, tapi di bagian hulu (upstream) dari gen yaitu promoter. Salah satu bagian terpenting dari promoter adalah kotak Pribnow (TATA box). Inisiasi dimulai ketika holoenzim RNA polimerase menempel pada promoter. Tahapannya dimulai dari pembentukan kompleks promoter tertutup, pembentukan kompleks promoter terbuka, penggabungan beberapa nukleotida awal, dan perubahan konformasi RNA polimerase karena struktur sigma dilepas dari kompleks holoenzim.
Transkripsi tidak dimulai di sembarang tempat pada DNA, tapi di bagian hulu (upstream) dari gen yaitu promoter. Salah satu bagian terpenting dari promoter adalah kotak Pribnow (TATA box). Inisiasi dimulai ketika holoenzim RNA polimerase menempel pada promoter. Tahapannya dimulai dari pembentukan kompleks promoter tertutup, pembentukan kompleks promoter terbuka, penggabungan beberapa nukleotida awal, dan perubahan konformasi RNA polimerase karena struktur sigma dilepas dari kompleks holoenzim.
2. Elongasi (pemanjangan)
Proses selanjutnya adalah elongasi. Pemanjangan di sini adalah pemanjangan nukleotida. Setelah RNA polimerase menempel pada promoter maka enzim tersebut akan terus bergerak sepanjang molekul DNA, mengurai dan meluruskan heliks. Dalam pemanjangan, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3’ molekul RNA yang baru terbentuk. Misalnya nukleotida DNA cetakan A, maka nukleotida RNA yang ditambahkan adalah U, dan seterusnya. Laju pemanjangan maksimum molekul transkrip RNA berrkisar antara 30 – 60 nukleotida per detik. Kecepatan elongasi tidak konstan.
Proses selanjutnya adalah elongasi. Pemanjangan di sini adalah pemanjangan nukleotida. Setelah RNA polimerase menempel pada promoter maka enzim tersebut akan terus bergerak sepanjang molekul DNA, mengurai dan meluruskan heliks. Dalam pemanjangan, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3’ molekul RNA yang baru terbentuk. Misalnya nukleotida DNA cetakan A, maka nukleotida RNA yang ditambahkan adalah U, dan seterusnya. Laju pemanjangan maksimum molekul transkrip RNA berrkisar antara 30 – 60 nukleotida per detik. Kecepatan elongasi tidak konstan.
3. Terminasi (pengakhiran)
Terminasi juga tidak terjadi di sembarang tempat. Transkripsi berakhir ketika menemui nukleotida tertentu berupa STOP kodon. Selanjutnya RNA terlepas dari DNA templat menuju ribosom.
Terminasi juga tidak terjadi di sembarang tempat. Transkripsi berakhir ketika menemui nukleotida tertentu berupa STOP kodon. Selanjutnya RNA terlepas dari DNA templat menuju ribosom.
Proses Ekspresi Gen dalam Organisme (bagian 2)
Pada artikel sebelumnya telah dijelaskan tentang proses ekspresi gen dalam organisme sampai pada tahap transkripsi, yaitu proses pembuatan mRNA (messeger RNA) dari DNA templat (cetakan DNA). Proses ini merupakan proses penyalinan kode-kode genetik yang ada dalam DNA ke mRNA. Selanjutnya dari mRNA akan diterjemahkan oleh ribosom dan akan membentuk asam-asam amino. Kumpulan asam-asam amino itulah yang nantinya akan menjadi protein. Kita menyebut proses ini adalah translasi.
TRANSLASI
Translasi terjadi setelah proses transkripsi. Translasi merupakan suatu proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.
Yang diperlukan dalam proses translasi adalah :
· mRNA
· ribosom
· tRNA
· asam amino
Sebelumnya saya terlebih dahulu akan menjelaskan tentang struktur ribosom. Ribosom terdiri atas subunit besar dan kecil. Bila kedua subunit digabung akan membentuk suatu monosom. Subunit kecil mengandung sisi Peptidil (P), dan Aminoasil (A). Sedangkan subunit besar mengandung Exit (E), P, dan A. Kedua subunit tersebut mengandung satu atau lebih molekul rRNA. rRNA sangat penting untuk mengidentifikasi bakteri pada tataran biologi molekuler, pada prokariot 16 S (subunit) dan eukariot 18 S.
Seperti halnya transkripsi, pada translasi juga dibagi dalam tiga tahap :
1. Inisiasi
Pertama tRNA mengikat asam amino, dan hal ini menyebabkan tRNA teraktivasi atau peristiwa ini disebut amino-asilasi. Proses amino-asilasi ini dikatalisis oleh enzim tRNA sintetase. Kemudian ribosom mengalami pemisahan menjadi subunit besar dan kecil. Subunit kecil selajutnya melekat pada molekul mRNA dengan kodon awal tempat menempel : 5’ – AGGAGG – 3’. Urutan tempat menempelnya subunit kecil disebut urutan Shine-Dalgarno. Subunit kecil dapat menempel pada mRNA bila ada IF-3. Pembentukan kompleks IF-2/tRNA-fMet dan IF-3/mRNA-fMet disebut asam amino N-formilmetionin dan memerlukan banyak GTP sebagai sumber energi. tRNA-fMet kemudian menempel pada kodon pembuka P subunit kecil. Selanjutnya Subunit besar menempel pada subunit kecil. Pada proses ini IF-1 dan IF-2 dilepas dan GTP dihidrolisis menjadi GDP, dan siap melakukan elongasi.
Pertama tRNA mengikat asam amino, dan hal ini menyebabkan tRNA teraktivasi atau peristiwa ini disebut amino-asilasi. Proses amino-asilasi ini dikatalisis oleh enzim tRNA sintetase. Kemudian ribosom mengalami pemisahan menjadi subunit besar dan kecil. Subunit kecil selajutnya melekat pada molekul mRNA dengan kodon awal tempat menempel : 5’ – AGGAGG – 3’. Urutan tempat menempelnya subunit kecil disebut urutan Shine-Dalgarno. Subunit kecil dapat menempel pada mRNA bila ada IF-3. Pembentukan kompleks IF-2/tRNA-fMet dan IF-3/mRNA-fMet disebut asam amino N-formilmetionin dan memerlukan banyak GTP sebagai sumber energi. tRNA-fMet kemudian menempel pada kodon pembuka P subunit kecil. Selanjutnya Subunit besar menempel pada subunit kecil. Pada proses ini IF-1 dan IF-2 dilepas dan GTP dihidrolisis menjadi GDP, dan siap melakukan elongasi.
2. Elongasi
Perbedaan pada proses transkripsi, pada translasi asam amino yang dipanjangkan. Tahapan yang dilakukan pada proses elongasi, pertama adalah pengikatan tRNA pada sisi A yang ada di ribosom. Pemidahan tersebut akan membentuk ikatan peptida.
Perbedaan pada proses transkripsi, pada translasi asam amino yang dipanjangkan. Tahapan yang dilakukan pada proses elongasi, pertama adalah pengikatan tRNA pada sisi A yang ada di ribosom. Pemidahan tersebut akan membentuk ikatan peptida.
3. Terminasi
Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA, UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Pada E. coli ketiga sinyal penghentian proses translasi tersebut dikenali oleh suatu protein yang disebut release factor (RF). Penempelan RF pada kodon terminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida dng tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA yang kosong mengalami translokasi ke sisi E (exit).
Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA, UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Pada E. coli ketiga sinyal penghentian proses translasi tersebut dikenali oleh suatu protein yang disebut release factor (RF). Penempelan RF pada kodon terminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida dng tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA yang kosong mengalami translokasi ke sisi E (exit).
Begitulah mekanisme proses transkripsi maupun translasi. Proses selanjutnya adalah protein yang telah dibuat akan disalurkan pada bagian-bagian yang dibutuhkan dan akan diekspresikan oleh tubuh kita dalam bentuk fenotip.
1 comments:
Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on
Gambling 세종특별자치 출장샵 on Gambling on Gambling 강원도 출장샵 on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling on Gambling 광주광역 출장마사지 on Gambling on Gambling on Gambling on 태백 출장마사지 Gambling 광주광역 출장안마
Post a Comment