III.REGULASI EKSPRESI PROTEIN

REGULASI EKSPRESI
PROTEIN
Agustina Setiawati
Pendahuluan
DOGMA SENTRAL
Pada proses apakah ekspresi suatu gen
diatur?
Pendahuluan
Regulated genes
Control cell growth and cell division.
Expression is regulated by the needs of the cell and the environment as
needed (not continuously).
Constitutive genes
Continuously expressed.
Housekeeping genes (such as those required for protein synthesis and
glucose metabolism).
OPERON
Kelompok gen yang ekspresinya diatur oleh interaksi oleh
protein represor dgn operator, site operator dan promoter
 Kelompok gen yang letaknya berada diantara promotor dan
terminator

promoter
repressor
operator (controlling site)
coding sequences
terminator
INDUCER and INDUCTION


Inducer = chemical or environmental agent
that initiates transcription of an operon
Induction = synthesis of gene product(s) in
response to an inducer
Organization of an inducible gene containing an operon.
GENE REGULATION
Prokaryote


Lac Operon
Trp Operon
LAC OPERON (Negative Regulation)
•
E. coli mengekspresikan protein yang digunakan untuk
metabolisme gula
•
Salah satu gula yang dimetabolisme adalah LAKTOSA
•
Laktosa = disakarida (glukosa + galaktosa), sebagai sumber
energi.
•
Laktosa bertindak sebagai INDUCER (dengan berinteraksi dengan
protein represor) dan meningkatkan ekspresi 3 enzim yang
berperan dalam metabolisme laktosa (1000-fold increase)
LAC OPERON
• LacI
. Mengekspresikan protein tetramer yang bertindak sebagai
represor
•-galactosidase (lacZ)
• memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa.
• mengubah laktosa menjadi allolaktosa yang mengatur Lac
operon
•Lactose permease (lacY)
• berperan dalam transport laktosa dalam membran sitoplasma.
•Transacetylase (lacA)
•transfers an acetyl group from acetyl-CoA to -galactosides.
Translation of lac operon in wild type and
mutant E. coli.
Regulasi Lac
operon oleh
CAP
Fig. 17.14, Base pair sequence of controlling sites, promoter, and operator for
lac operon of E. coli.
CAP memecah laktosa saat konsentrasi glukosa rendah dan ada laktosa
Trp OPERON



Trp operon menghasilkan berbagai macam
enzim yang berperan dalam biosintesis triptofan
(Trp)
Triptofan merupakan asam amino yang
diperlukan utk pertumbuhan bakteri
Triptofan bertindak sebagai repressor
Trp OPERON
•
Jika asam amino terdapat pada media, E.coli
menggunakan asam amino tersebut sebelum
mensintesis.
•
Jika amino acids tidak ada dalam medium, gen
asam amino tersebut diekspresikan are “turned
on” (or expressed.
•
The tryptophan (Trp) operon of E. coli is one of
the most extensively studied repressible operons.
General organization of the Trp operon of E. coli:
Regulation of the trp operon:

Two mechanisms regulate the trp operon:
1.
Repressor/operator interaction
Termination of initiated transcripts
2.
:
Regulation of the trp operon
1. Interaksi repressor/operator
•
Apabila triptofan ada, tryptophan terikat pada protein
trpR.
•
Protein trpR binds to the trp operator and mencegah
transkripsi
•
Represi mengurangi tingkat transkripsi trp operon ~70fold.
Trp OPERON (Negative regulation)
Regulation of the trp operon:
2. Attenuasi Terminasi transkripsi
•
Transkripsi Trp operon jg dikontrol oleh by
attenuasi sehingga protein yang ditranslasikan
menjadi lebih pendek dan non fungsional
•
Ketika sel kekurangan triptofan, Trp operon
diekspresikan maksimal dan sebaliknya.
•
Attenuation dapat menurunkan level transkripsi
560-700 kali.
Fig. 17.17a, Attenuation model in Trp starved cells.
Fig. 17.17b, Attenuation model in Trp non-starved cells.
Kontrol Ekspresi Protein
Eukaryote dilakukan oleh:

1. Protein aktivator dan represor
 2. Faktor transkripsi

Regulasi transkripsi oleh Aktivator
Aktivator yang terikat pada DNA binding site
mengaktifkan kompleks transkripsi  enzim RNA
polimerase mengkatalisis pembentukan
fosfodiester
Gene activator proteins recruit
Chromatin modulation proteins
to induce transcription
Synergistic Regulation
Transcription synergy
Regulasi
transkripsi oleh
protein represor
Regulasi
transkripsi oleh
protein represor
Regulasi transkripsi oleh Faktor Transkripsi


Protein yang dapat mengenali DNA pada sekuen
spesifik dan berperan mengatur transkripsi disebut
FAKTOR TRANSKRIPSI
Mekanisme kerja faktor transkripsi
1. menstabilkan/mendestabilkan kompleks inisiasi
transkripsi
2. meningkatkan reaksi asetilasi/deasetilasi histon
3. menarik protein aktivator atau represor

Kerja faktor transkripsi dipengaruhi oleh struktur
sekundernya

Struktur tersebut mempengaruhi interaksinya
dengan DNA:
1. Helix-turn-Helix
2. Zinc finger
3. Leucine Zipper
Helix-turn-Helix
Zinc Finger
Leucine Zipper
Transcription Factor vs Activator
Transcription Factor
Activator
Terikat pada daerah PROMOTER
Terikat pada daerah up stream tertentu
Meningkatkan dan menurunkan level
transkripsi
Meningkatkan level transkripsi
Any question?