biosintesa protein

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 51 - 31 dan membutuhkan 4 macam nukleosida (
ribonukleosida 51trifosfat )
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)