Ekspresi Gen Pada Sel Eukariotik 1

Ekspresi Gen Pada Sel Eukariotik
Eva Sartini Bayu
Program Studi Budidaya Pertanian
Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Munculnya uniseluler dan multi seluler eukariot ditentukan oleh ekspresi gen yang lebih
lengkap daripada prokariot. Beberapa nilai yang diekspresikan kode gen protein dapat diatur
dalam eukariot yaitu kontrol transkripsi, proses kontrol RNA, transpor kontrol, mRNA translasi
kontrol, mRNA degradasi kontrol dan degresi protein kontrol. Proses kontrol ini dapat membantu
mengkoordinir protein baru dalam perbedaan sel pada waktu yang berbeda (Russel, 1995).
Dalam sel-sel prokariotik, sintesis RNA dibantu oleh hanya sejenis polimerasi RNA,
sedangkan pada sel-sel eukariotik diketemukan beberapa jenis polimerase. Sehingga
pengendalian sintesis protein pada sel prokariotik tergantung pada pengaturan kegiatan satu jenis
enzim tersebut agar dapat memastikan mRNA yang mana perlu ditrankripsikan (Subowo, 1995).
Eukariot memiliki inti sejati (karion atau nukleus). Inti ini mengandung bagian terbesar
dari genom-genom sel eukariot. Genom terbagi dalam seperangkat kromosom yang dipisah
sesudah terjadi penggandaan pada peristiwa mitosis. Sel eukariot mengandung organel, yaitu
mitokondria dan kloroplast (pada tumbuh-tumbuhan), dan organel-organel ini mengandung
sebagian kecil genom lain, terutama dalam bentuk cincin tertutup molekul DNA (Schlegel,1994 ).
Pada organisme yang inti selnya berdinding (eukariot) AND terdapat di dalam kromosom,
artinya didalam inti sel. AND akan tetap berada di dalam inti sel, sedangkan protein dibuat di
dalam sitoplasma. Berhubung dengan itu sitoplasma mungkin ikut berperan secara langsung pada
sintesa protein. Sebagai pengganti sebuah pita dari double helix, molekul AND digunakan untuk
mencetak pita tunggal ARN duta (ARNd); proses ini dinamakan transkripsi (Suryo, 2001).
Inti sel. Struktur inti dan cara pembelahan inti merupakan ciri khas dan mendasar
membedakan eusit dari sel prokariot. Inti (tahap antara) dibungkus oleh sebuah selongsong inti,
yaitu membran berlapis rangkap dan berlobang-lobang. Bahan yang berkaitan dengan pewarisan
(genom) dalam bentuk DNA terbagi-bagi dalam sejumlah sub unit, ialah kromosom-kromosom.
Kromosom-kromosom ini baru nampak waktu terjadi pembelahan inti (Schlegel, 1994).
Masalah utama dalam pengkajian ekspresi gen dalam sel eukariotik timbul dari suatu
kenyataan bahwa sebagian besar molekul-molekul RNA berada dalam sitoplasma, sedang
pengendalian sintesisprotien dan sintesis RNA bedangsung dalam inti. Namun dari masalahmasalah tersebut sebagian telah dapat diperoleh jawabannya melalui berbagai teknik dan cara
penelitian (Subowo, 1995).
Tujuan
Adapun tujuan dari paper im adalah untuk mengetahui sejauh mana nilai ekspresi gen
pada eukariot.
1
e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara
II. TINJAUAN PUSTAKA
Ekspresi Gen pada Eukariot
Sel-sel eukariot mengandung sejumlah molekul RNA dengan panjang 300 nukleotida atau
kurang. Sebagian besar molekul-molekul ini disintesis oleh polimerase RNA III diluar nukleolus.
Walaupun fungsi dari sejumlah molekul nukleotida pendek ini belum diketahui, tetapi yang telah
dipahami dengan jelas yaitu RNA yang umum diketahui yaitu tRNA dan rRNA 5 S. RNA ini
ditranskripsikan dari gena yang terpisah dari gena untuk pre-RNA. Molekul rTNA 5S dalam
semua sel dari berbagai spesies adalah sama, bahkan juga sama dengan rRNA yang terdapat
dalam mitokondria dan khloroplast. Pada sel eukariotik, gena untuk rRNA 5 Setuju tidak terdapat
pada kromosom yang sama seperti rRNA jenis lain (Subowo, 1995).
Transkripsional kontrol mengatur apakah atau bukan sebuah gen yang ditranskrip akurat
ketika mentranskrip produk atau hasil dari sebuah sel eukariot. Isi kode gen proteinnya
mendukung elemen-elemen atau bagian-bagian yang lain (Russel,1995).
Kebanyakan DNA eukariot begitu sulit penanganannya, mula-mula perhatian orang
tertuju pada mRNA eukariot - khususnya pada mRNA yang mengkode molekul-molekul yang
jumlahnya lebih berlimpah seperti hemoglobin, protein telur ayam ovalbumin, dan rantai-rantai
imunoglobulin yang dibuat oleh sel-sel penghasil antibodi. Kebanyakan mRNA eukariot, tidak
seperti ekuivalent-ekuivalent prokariotnya, ditemukan deretan panjang A (ekor poli-A) pada
ujung-ujung 3-nya. Ekor-ekor ini tidak berasal dari urutan-urutan yang dikode dalam DNA tetapi
ditambahkan setelah transkripsinya berhenti (Watson, dkk, 1988).
Dalam jumlah, hormon steroid mengakibatkan efek molekul yang positif, dan SHRs
membuat pengaturan molekul. Dimana menghubungkan dua yaitu mengikat DNA yang lengkap
dan merubah gen menjadi lebih spesifik, bertambah atau berkurang di konsentrasi mRNA seluler
(Russell, 1995).
Dalam perubahan jenis sel beberapa hormon steroid aktif pada perubahan set gen, setelah
itu gen memiliki SHR, ini disebabkan karena steroid reseptor lengkap dan gen dapat aktif hanya
jika pengontrolannya benar. Bentuk pengaturan protein adalah spesifik untuk jenis sel tertentu,
perubahan mengakibatkan ekspresi gen dapat berakhir (Russel, 1995).
Sintesis Protein dan RNA Dalam Eukariot
Sebagian besar dari faktor transkripsi dan yang mengatur protein terlibat dalam proses
transkripsi inisiasi dalam eukariot merupakan rangkaian spesifik dari DNA - yang mengikat
protein. Itu semua mempengaruhi rangkaian spesifik DNA yang memberikan akibat pada
transkrip inisiasi. Beberapa dari protein ini, bukan berarti semuanya, baik dalam menentukan
model struktural dari protein yang bertanggung jawab dalam mengikatkan protein ke DNA.
Beberapa model struktural dinamakan DNA - yang menentukan daerah merupakan seng jari,
penutup leucin, dan perubahan rantai-rantai. Misalnya, model perubahan rantai dalam tekanan
protein pada bakteriopage λ yang diikatkan ke lac operator (Russel, 1995).
Transkrip-transkrip RNA virus primer di dalam nukleus sel yang terinfeksi ditemukan
menjadi pendek dengan terbuangnya satu atau lebih banyak bagian intern untuk membentuk
molekul-molekul mRNA yang lebih kecil; mRNA ini bergerak ke arah sitoplasma, di mana
mRNA ini berguna sebagai cetakan untuk sintesis protein virus (Watson, dkk., 1988).
Seperti sintesis RNA fungsional melalui proses modifikasi setelah berlangsung transkripsi
primer dari rDNA, demikian pula sintesis tRNA fungsional diketahui bahwa primer mengalami
modifikasi setelah transkripsi dari tDNA. Modifikasi tersebut selain berbentuk sebagai
pemotongan penggal-penggal yang tidak perlu, juga diadakan penambahan gugus metil dan
isopentenil dan perubahan dari
uridin menjadi psedo-uridin dan diselesaikan dengan
penggabungan penggal-panggal yang terpisah (splicing = penyuntingan) (Subowo, 1995).
Sintesis RNA dalam sel eukariotik berlangsung dengan bantuan 3 jenis polimerase RNA
yang berbeda. Untuk ketiga rRNA (RNA 28 S, 5.8 S, dan 18 S) dihasilkan dengan bantuan
2
e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara
polimerase RNA 1 dalam nukleolus sedang untuk sintesis mRNA dibutuhkan polimerase RNA II.
Untuk molekul-molekul RNA kecil (tRNA dan rRNA 5 S dibutuhkan polimerase RNA III ).
Transkripsi dan translasi tidak berlangsung secara gabungan seperti pada sel-sel prokariotik,
melainkan dilakukan secara terpisah; transkripsi berlangsung dalam inti sedang translasi
berlangsung dalam sitoplasma (Subowo, 1995).
Disamping perhatian orang cukup besar dalam mengkaji proses sintesis rRNA dan tRNA,
orang telah mempertimbangkan bahwa mempelajari bagaimana mRNA dalam sel-sel eukariotik
disintesis mempunyai kepentingan yang lebih besar. Pertimbangan ini cukup beralasan karena
pembentukan mRNA akan menentukan protein yang mana yang akan dihasilkan oleh sel tersebut
(Subowo, 1995 ).
Pengaturan Ekspresi Gen
Telah diketahui dengan pasti bahwa ekspresi gena diketahui oleh transkripsi DNA
menjadi mRNA yang selanjutnya ditranslasi menjadi molekul protein. Gena yang ekspresinya
diatur, dikelompokkan dalam keluarga gena - diatur, sedang gena yang ekspresinya tadak diatur,
dikelompokkan dalam kelurga gena konstitutif. Gena konstitutif akan diekspesikan secara terus
menerus oleh karena tidak terpengaruh oleh mekanisme pengaturan, seperti misalnya oleh faktor
lingkungan atau faktor perkembangan. Sebagai contoh adalah gena untuk histon atau komponen
ribosom diekspresikan secara terus-menerus (Subowo, 1995).
Apabila kita tengok mekanisme pengaturan gena untuk keluarga gena - diatur, maka
terdapat dua situasi yang merupakan pilihan untuk terjadinya ekspresi gena yang bersangkutan.
Situasi pertama; berkaitan dengan kompensasi terhadap pembahan-pembahan di sekitamya.
Misalnya untuk sebuah bakteri akan menjadi kurang efisien apabila ia membuat histidin sendiri,
sedang lingkungannya sudah tersedia cukup banyak bahan tersebut (Subowo, 1995).
Pengetahuan pengaturan ekspresi gena lebih banyak diproleh dari pengkajian pada sel-sel
prokariotik daripada sel-sel eukariotik. Dalam sel eukariotik didapatkan jauh lebih banyak DNA
daripada dalam sel prokariotik. Misalnya dalam sel E. coli yang tergolong sel prokariotik
mengandung 4 X 106 pasangan nukleotid (basa) yang sudah cukup untuk ekspresi 4000 jenis
protein. Dalam sel haploid manusia diperkirakan hampir 800 kali lebih banyak DNA dari sel E.
coli, yaitii sebanyak 3 X 109 pasangan basa (Subowo, 1995).
Beberapa molekul protein yang terkait dengan molekul DNA seperti kelompok histon dan
non-histon, berperan sangat besar dalam pengaturan ekspresi gena-gena. Selain itu hormon
beserta reseptornya pada sel sasaran juga berperan dalam pengaturan ekspresi gena dari sel
bersangkutan. Melanin merupakan pigmen berwama cokelat tua yang dihasilkan oleh jenis sel
yang terdapat dalam epidermis dan folikel rambut, yang dinamakan melanosit (Subowo, 1995).
III. KESIMPULAN
1. Sel eukaryot mengandung 3 RNA polimerase yang berbeda-beda dengan fungsi yang berbeda
pula.
2. Struktur dasar dari Nukleosom mengalami modifikasi ketika transkripsi terjadi pada setiap
unit.
3. Proses pengawasan dapat membantu mengkoordinir protein baru pada sel yang berbeda
maupun pada waktu yang tidak bersamaan.
4. Inti sel dari sel eukariot merupakan pembawa sifat yang terpenting di dalam pewarisan sifat.
5. Eukariot memiliki suatu organel yang dikelilingi oleh organel lain seperti membran sel,
mitokondria, dll.
3
e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA
Rusell, 1995. Genetic. Edition Third. New York.
Schlegel H.G., 1994. Mikro Biologi Umum, Terjemahan R.M.Tedjo Bangkoro, Gadja Mada
University Press Yogyakarta.
Subowo., 1995. Biologi sel, Angkasa Bandung.
Suryo., 2001. Genetika Gajah Mada University press Yogyakarta.
Watson, J.J.Tooze and D.T. Kurtz., 1982. Rwekombinan DNA, New York.
4
e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara