Transkripsi

Tim Pengajar AGH 330
Dasar-dasar Bioteknologi Tanaman (AGH330)
backbone
• DNA : Deoxyribonucleic Acid
• Double helix
• Membawa informasi genetik
basa nitrogen
• Terdiri atas :
 Basa nitrogen : A, T, G, C
 Backbone : gugus fosfat
dan gula ribosa
ikatan
hidrogen
http://www.rpi.edu
• Basa pyrimidine :
 Thymine (T)
 Cytosine (C)
• Basa purine :
 Adenine (A)
 Guanine (G)
ikatan hidrogen
Sel eukariota
Sel prokariota
nucleoid
membran plasma
nukleus
Sel bakteri
Sel tanaman
Sel hewan
http://www.exploringnature.org
KROMOSOM
300 nm
30 nm
Histone
nuleosome
SEL TANAMAN
8-histone
core
2 nm
• Kromatin terdiri atas rantai
nucleosome (DNA dan protein)
• Kromosom terdiri atas kromatin
yang terkondensasi
• Eukromatin bagian dari
kromosom yang memungkinkan
terjadinya transkripsi
• Protein terdiri atas rantai asam
amino
Telomer
Centromere
Euchromatin
Heterochro
matin
DNA
Gen 2
Gen 1
Gen 3
• Gen : sekuen DNA yang terletak pada kromosom
dan menentukan sifat tertentu dari suatu
organisme serta dapat diturunkan (inherited)
• Ekspresi Gen : proses dimana informasi suatu gen
digunakan untuk menghasilkan produk gen
fungsional (functional gene product) yaitu protein
dan RNA fungsional (rRNA, tRNA, snRNA)
Warna bunga anyelir
Coumaryl-CoA + 3x malonyl-CoA
CHS,
CHI
Naringenin
F3H
Dihydroquercetin
F3’H
ucanr.edu
Dihydromyrecitin
F3’5’H
Delphinidin
F3’5’H: Flavonoid 3’5’-hydoxylase
Nukleus :
• Perubahan struktur kromatin
• Transkripsi
 pre-mRNA
 mRNA
Sitoplasma :
• Transport mRNA
• Translasi
• Pasca-translasi
• Histone acetylation
Histone tail
Struktur nuclosome
(histon + double helix)
menghambat proses
transkripsi
Kromatin
Histone tail
ASETILASI
(ACETYLATION)
Struktur kromatin merenggang dan
memungkinkan terjadinya
transkripsi
Gugus asetil –COCH3
• Chromatin remodelling
1. Protein remodelling
melekat pada nuclosome
dan melepaskan ikatan
histon
2. Nucleosome terurai dan
transcription complex
dapat melekat pada
double helix DNA untuk
memulai proses
transkripsi
Nucleosome
Remodelling
protein
Histone
Transcription
complex
Promoter :
Segmen DNA tempat awal
bekerjanya RNA polymerase
RNA polymerase :
Enzim yang berfungsi mengkatalisis
proses transkripsi
http://intranet.tdmu.edu
Faktor transkripsi
RNA polymerase pada eukaryota
memerlukan faktor transkripsi
(transcription factor) untuk memulai
transkripsi
RNA Polymerase
Transkripsi
Enhancer
(distal control elements)
Proximal
control elements
Termination
region
Poly-A
Exon
Intron
Exon
Intron
Exon
DNA
Upstream
RNA processing:
• Capping pada 5’-end
• Splicing
• Poly-A-tail pada 3’-end
Downstream
Promoter
Transkripsi
Exon
pre-mRNA
Intron Exon
Poly-A
Intron Exon
5’
3’
RNA processing
Intron RNA
Coding segment
mRNA
G
P
P
P
5’ Cap
5’ UTR
Start
codon
Stop
codon
3’ UTR
Poly-A
tail
Distal control
element
Promoter
Activators
Enhancer
1 Activator proteins bind
to distal control elements
grouped as an enhancer in
the DNA. This enhancer has
three binding sites.
2 A DNA-bending protein
brings the bound activators
closer to the promoter.
Other transcription factors,
mediator proteins, and RNA
polymerase are nearby.
Gene
TATA
box
General
transcription
factors
DNA-bending
protein
Group of
Mediator proteins
RNA
Polymerase II
Chromatin changes
3 The activators bind to
certain general transcription
factors and mediator
proteins, helping them form
an active transcription
initiation complex on the promoter.
Transcription
RNA processing
mRNA
degradation
RNA
Polymerase II
Translation
Protein processing
and degradation
Transcription
Initiation complex
RNA synthesis
TRANSKRIPSI
• Translasi : proses menterjemahkan susunan asam
nukleat pada mRNA menjadi rantai asam amino
dengan bantuan tRNA dan ribosom
• Codon : susunan tiga asam nukleat spesifik yang
dapat menyandikan satu asam amino dalam
rantai polipeptida
• Terdapat 20 jenis asam amino dalam eukariota
• Komponen dalam Translasi
1. mRNA
2. tRNA
3. Ribosom
• Tahapan Translasi
1. Inisiasi : ribosom melekat pada mRNA dan
mengenali start codon AUG pada 5’-end mRNA
2. Elongasi : t-RNA dengan anti-codon yang sesuai
akan ditambahkan setelah start codon; ikatan antar
peptida akan terbentuk dan tRNA tanpa asam
amino akan terlepas
3. Terminasi : proses elongasi berlangsung hingga
menemui stop codon (UAA, UAG, UGA)
Inisiasi
Elongasi
Terminasi
Rantai
polipeptida
Nukleus :
• Perubahan struktur kromatin
• Transkripsi
 pre-mRNA : intron, exon
 mRNA : cap, exon, poly-A-tail
Sitoplasma :
• Transport mRNA
• Translasi
• Pasca-translasi
Prokariota
Eukariota
Tidak memiliki organel bermembran
Memiliki ogranel bermembran
(nukleus, mitokondria, kloroplas)
Hanya memiliki satu (1) kromosom
sirkuler
Kromosom berpasangan dan tidak
sirkuler
Contoh: bakteri
Contoh: tumbuhan, hewan, cendawan,
protista
Sel prokariota
• Proses transkripsi terjadi di sitoplasma
• Sistem operon dalam ekspresi gen pada
prokariota:
 Gen struktural: segmen DNA yang menyandikan
beberapa gen
 Gen regulator: segmen DNA yang terletak sebelum
promoter
 Promoter: segmen DNA tempat melekatnya RNApolymerase
 Operator: segmen DNA tempat melekatnya protein
inhibitor untuk menghentikan proses transkripsi
• Lac operon
1. Gen regulator i ditranskripsikan menjadi mRNA yang
menyandikan protein repressor
2. Protein repressor berikatan dengan gen operator o dan
mencegah RNA polymerase mencapai situs inisiasi transkripsi
(transcription initiation site)
3. Transkripsi tidak terjadi
Taiz L, E Zeiger. 2010. Plant Physiology 5th edition. Sinauer Ass., Inc., Sunderland, MA. 782 p.
• Lac operon
1.
2.
3.
Laktosa berikatan dengan protein repressor dan menginaktivasi protein
tersebut
Protein repressor inaktif tidak dapat berikatan dengan gen operator o
sehingga RNA polymerase dapat mencapai situs inisiasi transkripsi
Transkripsi dan translasi terjadi bersamaan
Taiz L, E Zeiger. 2010. Plant Physiology 5th edition. Sinauer Ass., Inc., Sunderland, MA. 782 p.
• Tryptophan operon
1.
Gen regulator i ditranskripsikan menjadi mRNA yang menyandikan protein
repressor
2.
Protein repressor inaktif saat tidak berikatan dengan tryptophan, sehingga
tidak dapat berikatan dengan gen operator o
3.
Transkripsi dan translasi terjadi bersamaan
Taiz L, E Zeiger. 2010. Plant Physiology 5th edition. Sinauer Ass., Inc., Sunderland, MA. 782 p.
• Tryptophan operon
1.
2.
3.
Tryptophan berikatan dengan protein repressor dan mengaktivasi protein
tersebut
Protein repressor aktif dan berikatan dengan gen operator o sehingga RNA
polymerase tidak dapat mencapai situs inisiasi transkripsi
Transkripsi tidak terjadi
Taiz L, E Zeiger. 2010. Plant Physiology 5th edition. Sinauer Ass., Inc., Sunderland, MA. 782 p.
Komponen/ Proses
Prokariota
Eukariota
X
V
Tunggal, sirkuler
Berpasangan, non-sirkuler
Nucleosome
X1)
V
Perubahan struktur kromatin
X
V
Sitoplasma
Nukleus
X1)
V
Satu tahap:
DNA  mRNA
Dua tahap:
DNA pre-mRNAmRNA
poligenik
Monogenik
Terjadi segera setelah
transkripsi
Melibatkan transport dari
nukleus ke sitoplasma
Nukleus
Bentuk kromosom
Lokasi transkripsi
Intron
Proses transkripsi
mRNA
Translasi
1)
Sangat jarang
Dasar-dasar Bioteknologi Tanaman (AGH330)