transkripsi dan translaasi
DESCRIPTION
perbedaan transkripsi dan translasi pada prokariot dan eukariotTRANSCRIPT
TRANSKRIPSI & TRANSLASI PADA PROKARIOT DAN EUKARIOT
Transkripsi merupakan tahapan penting dalam sintesis protein atau ekspresi
gen yangmana DNA diterjemahkan menjadi kode-kode dalam bentuk basa nitrogen
membentuk single strain RNA. Pada rantai RNA yang terbentuk, basa Timin
digantikan dengan basa Urasil. Sedangkan Translasi adalah proses proses
penerjemahan kodon menjadi asam amino dan menyambungkan setiap asam amino
yang sesuai kodon dengan ikatan peptida menjadi protein. Organel yang aktif
melakukan proses penerjemahan kodon adalah ribosom.
Perbedaan proses transkripsi dan translasi pada sel prokariot dan eukariot
Pembeda Prokariot Eukariot
waktu Translasi terjadi sebelum transkripsi selesai sempurna, terjadi hampir bersamaan.
Translasi terjadi setelah transkripsi selesai sehingga tidak terjadi secara bersamaan.
Tempat Terjadi di sitoplasma krn tdk ada membran inti
Transkripsi terjadi di nucleus, sedangkan translasi terjadi di sitoplasma
Ada/Tidak adanya Operon
Diorganisasikan dalam satu system operon, sehingga 1 Promoter mengendalikan seluruh gen struktural
Tidk ada system operon sehingga bersifat spesifik
Sifat ekspresi gen mRNA
Polisistronik: 1 transkripsi terkandung >1 rangkianm kodon (sistron) polipeptida yg berbeda
Monosistronik: 1 transkripsi yg dihasilkan hanya mengkode 1 macam produk ekspresi gen. 1 mRNA membawa 1 macam rangkaian kodon untuk 1 macam polipeptida
Proses Splicing Tidak terjadi splicing krn tdk terdapat intron dalam 1 strand mRNA
Terjadi splicing karena trdapat intron dan ekson yang berselang-seling dalam 1 strand mRNA
Proses capping dan poliadenilasi
Tidak terjadi proses capping dan poliadenilasi, krn hasil sintesis dari RNA Polimerase dapat langsung dilanjutkan ke proses translasi
Terjadi proses capping dan poliadenilasi, krn proses translasi di sitoplasma, sehingga perlu penambahan gugus methyl pada 5’ (capping) dan penambahan poly A pada 3’ (poliadenilasi)
Pembagian Gen yang terlibat
Promoter: bagian struktural dan terminator. Promoter merupakan bagian gen yang berperanan dlm mengendalikan proses transkripsi dan terletak pada ujung 5’ dan terdiri atas operator.
Bagian Struktural: bagian gen yang terletak disebelah hilir (downstream) dari promoter, mengandung urutan DNA spesifik yg akan ditranskripsi.
Terminator: bagian gen yg
Gen kelas I: gen-gen pengkode 18SrRNA, 28SrRNA dan 5,8SrRNA (ditranskripsi oleh RNA polimerase I); terdapat promoter antara (spacer promoter) dan promoter utama.
Gen kelas II : semua gen yg mengkode protein dan bbrp RNA berukuran kecil yg terdpt di dlm nukleus (ditranskripsi oleh RNA polimerase II); promoter gen kelas II terdiri atas 4 elemen yaitu sekuens
terletak disebelah hilir dari bagian struktural yg berperanan dlm pengakhiran (terminasi) proses transkripsi dengan cara memberikan sinyal pd enzim RNA polimerase agar menghentikan proses transkripsi. *Proses terminasi transkripsi pd prokariot dpt dikelompokkan menjadi 2 kelas, yaitu 1) terminasi yg ditentukan oleh urutan nukleotida tertentu (rho-independent) dan 2) diatur oleh suatu protein (faktor rho) atau disebut rho-dependent.
initiator yg terletak pd daerah inisiasi transkripsi, elemen downstream yg terletak disebelah hilir dari titik awal transkripsi, kotak TATA dan suatu elemen upstream.
Gen kelas III: gen-gen yg mengkode tRNA, 5S rRNA dan bbrp RNA kecil yg ada di dlm nukleus (ditranskripsi oleh RNA polimerase III); sebagian besar gen kelas III merupakan suatu cluster dan berulang.
Penempelan RNA Polimerase saat Translasi
RNA polimerase menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter tanpa melalui suatu ikatan dengan protein lain
RNA menempel pada protein yang disebut transkripsi faktor
Subunit ribosomal
70S: 50S bagian besar dan 30S bagian kecil
80S: 60S bagian besar dan 40S bagian kecil
Inisiator translasi
IF1, IF2,IF3, GTP eIF4A, eIF4E, eIF4G
Factor release translasi
RF 1 (5’-UAA-3’ & 5’-AG-3’)RF 2 (5’-UAA-3’ & 5’-UGA-
3’)RF 3(merangsang pelepasan
RF 1)
eRF1eRF3 (mengenali stop codon)
1. Proses Transkripsi pada prokariot
Transkripsi pada prokariot berlangsung dalam tiga tahap, yaitu inisiasi,
elongasi, dan teminasi.
a. Inisiasi
Insisiasi meliputi empat langkah yaitu:1) pembentukan kompleks promoter
tertutup, 2) pembentukan kompleks promoter terbuka, 3) penggabungan beberapa
nukleotida awal, 4) perubahan konformasi RNA polimerase karena sub unit alfa
dilepaskan dari kompleks holoenzim. Sub unit alfa tersebut selajutnya digunakan lagi
dalam proses insisasi transkripsi selanjutnya. Bagian DNA yang terbuka setelah RNA
polimerase menempel biasanya terjadi pada daerah sekitar -9 sampai +3 sehingga
menjadi struktur untai tunggal. Bagian DNA yang berikatan dengan DNA polimerase
membentuk suatu struktur gelembung transkripsi (transcription bubble) sepanjang
kurang lebih 17 pasangan basa. Setelah struktur promoter terbuka secara stabil, maka
selanjutnya RNA polimerase melakukan proses inisiasi transkripsi dengan
mengunakan urutan DNA cetakan sebagai panduannya. Dalam proses transkripsi,
nukleotid RNA digabungkan sehingga membentuk transkrip RNA.
Sub unit alfa mempunyai peranan dalam menstimulasi inisiasi transkripsi
tetapi tidak mempercepat laju pertambahan untaian RNA. Proses inisiasi transkripsi
merupakan proses yang menentukan laju transkripsi. Setelah proses inisiasi
transkripsi terjadi, selanjutnya sub unit alfa terlepas dari enzim inti dan dapat
digunakan lagi oleh enzim inti RNA polimerase yang lain.
b. Elongasi
Pada bagian gelembung transkripsi, basa-basa molekul RNA membentuk
hibrid dengan DNA cetakan sepanjang lebih kurang 12 nukleotida. Hibrid RNA-
DNA ini bersifat sementara sebab setelah RNA polimerasenya berjalan, maka hibrid
tersebut akan terlepas dan bagian DNA yang terbuka tersebut akhirnya akan menutup
lagi. RNA polimerase akan berjalan membaca DNA cetakan untuk melakukan proses
pemanjangan/elongation untaian RNA. Laju pemanjangan maksimum molekul
transkrip antara 30 sampai 60 nukleotida per detik meskipun laju rata-ratanya lebih
rendah dari nilai ini. Dalam pemanjangan transkrip, nukleotida ditambahkan secara
kovalen pada ujung 3’ molekul RNA yang baru terbentuk.
Dalam proses pemanjangan transkrip RNA, terjadi pembentukan ikatan
fosfodisester antara nukleotida RNA yang satu dengan nukleotida berikutnya.
Pembentukan ikatan fosfodiester tersebut, ditentukan oleh keberadaan sub unit beta
pada RNA polimerase. Transkripsi akan berakhir pada saat RNA polimerase
mencapai ujung gen yang disebut terminator.
c. Pengakhiran /terminasi
Pada bakteri E. Coli ada dua macam terminator, yaitu: 1) terminator yang
tidak tergantung pada protein rho (rho dependent terminator), 2) terminator yang
tergantung pada protein rho (rho-independent terminator).
1. Pengakhiran transkripsi yang tidak tergantung pada fakto rho
Pengakhiran transkripsi yang tidak tergantung pada faktor rho dilakukan tanpa
harus melibatkan suatu protein khusus, melainkan ditentukan oleh adanya suatu
urutan nukleotida tertentu pada bagian terminator.
2. Pengakhiran transkripsi yang tergantung pada faktor Rho
Terminator yang tergantung pada rho terdiri atas suatu urutan berulang balik
yang dapat membentuk lengkungan loop tetapi tidak ada rangkaian basa T seperti
pada daerah terminator yang tidak melibatkan faktor rho. Faktor rho diduga ikut
terikat pada proses transkrip dan mengikuti pergerakan RNA polimerase sampai
akhirnya RNA polimerase berhenti pada daerah terminator yaitu sesaat setelah
menyintesis lengkungan RNA. Selanjutnya faktor rho menyebabkan destabilisasi
ikatan RNA-DNA sehingga transkrip RNA terlepas dari cetakan.
2. Proses Transkripsi pada eukariot
Secara umum mekanisme transkripsi dimulai dari inisiasi, elongasi dan
terminasi. Tetapi pada eukariot terdapat tiga gen kelas yang berperan dalam proses
transkripsi, karena itu transkripsi harus dilakukan pada masing-masing gen kelas
tersebut.
a. Inisiasi Transkripsi
Transkripsi gen kelas II dilakukan oleh RNA polymerase II yang dibantu oleh
beberapa faktor transkripsi umum: membentuk kompleks pra-inisiasi yang akan
segera mengawali trasnkripsi jika ada nukleotida dan pembentukan kompleks
prainisiasi yaitu penyusunan kompleks transkripsi umum (TFIIA, TFIIB, TFIID,
TFIIE, TFIIF, TFIIH, dan TFIIJI) dan RNA polymerase II pada daerah promoter.
Faktor transkripsi umum akan menempel secara bertahap hingga terbentuklah
kompleks prainisiasi yakni kompleks DABPoIFEH. Dengan demikian, RNA
polymerase II pada eukaryotic tidak menempel secara langsung pada DNA,
melainkan melalui perantaraan faktor transkripsi.
TBP, TFIIB, TFIIF dan RNA polymerase II, membentuk kompleks inisiasi
sehingga terjadi pembukaan DNA secara local dan pembentukan ikatan fosfodiester
pertama. Kemudian TFIIE dan TFIIH melakukan proses pelepasan dari promoter
dengan katalisis oleh DNA helikase sehingga DNA pada daerah promoter terbuka. Di
mana DNA dipuntir pada daerah hilir dari bagian yang berikatan dengan faktor
transkripsi yang lain dan membentuk gelembung transkripsi. Transkripsi dimulai dan
bergerak ke arah hilir sepanjang 10-12 nukleotida. Fosforilasi RNA polymerase II
oleh faktor TFIIH menjadi bentuk IIO, menyebabkan ikatan antara CTD dengan TBP
menjadi lemah, sehingga terjadi perubahan konformasi kompleks inisiasi menjadi
bentuk yang siap melakukan pemanjangan transkrip.
b. Elongasi Transkripsi
Proses pemanjangan transkripsi pada eukaryot dilakukan oleh RNA polymerase
dengan distimulasi oleh faktor TFIIS dan TFIIF. Selanjutnya Aktivitas RNA
polymerase dalam proses transkripsi tidak selalu dalam keadaan tetap , kadang-
kadang terjadi jeda pada suatu daerah yang disebut sisi jeda (pausing site). TFIIS
berperan dalam mengurangi waktu jeda proses transkripsi pada sisi DNA yang cukup
panjang, sedangkan TFIIF mengurangi waktu jeda pada daerah DNA yang acak.
Proses pemanjangan transkrip akan berjalan sampai RNA polymerase II mencapai
daerah terminator.
c. Terminasi Transkripsi
Terminasi transkripsi dapat terjadi karena adanya aktivitas fosfatase yang
spesifik untuk CTD sehingga mengembalikan RNA polymerase II menjadi bentuk
yang tidak dapat mengalami fosforilasi. Dalam keadaan tidak mengalami fosforilasi,
RNA polymerase II dapat digunakan lagi dalam proses transkripsi berikutnya (RNA
polymerase cycling). Dalam hal ini berbeda pada prokaryotic karena pada eukaryotik
tidak ada struktur stem loop pada proses terminasi.
Pada eukariot proses transkripsi terpisah dari tempatnya dari translasi,
transkripsi berlangsung disalam inti, sedangkan translasi berjalan dalam sitoplasma
sehingga membutuhkan perlakuan khusus. Dalam proses pascatranskripsi mRNA
akan mengalami tiga tahap yaitu
a. Capping
Capping dilaksanakan segera setelah transkripsi dimulai, dilakukan oleh enzim
gunili- transferase, dengan menambahkan guanosin pada ujung 5 triposfat dengan
posisi 5’ – 5’ yang dilanjutkan dengan penambahan gugus metal pada N7 dari
guanine nukleotida yang ditambahkan tersebut.
b. Penambahan ekor Poliadenil (Poli A )
Sebagian besar mRNA eukariot mempunyai ruas poli (A) pada ujung 3. Sekitar
200 nukleotida basa adenine ditambahkan pada ujung 3-OH hasil transkripsi primer
oleh polymerase-poli(A) untuk menjaga kestabilan molekul RNA didalam sitoplasma.
c. Splicing intron
Proses splicing intron berlangsung meleui pembentukan lariat, yaitu suatu
percabangan berbentuk cincin berekor Secara umum intron mRNA yang
mengandung tiga unsur kondensus yaitu GU pada ujung 5’, AG pada ujung 3 dan
runtunan basa PyPyPuAPy dekat ujung 3. Pemenggalan intron akan menghasilakan
ujung G5’ pada intron dan pada ujung -3 ekson (ujung donor) . Ujung G tersebut
kemudian akan membentuk ikatan 5-2 fosfodiester dengan salah satu adenosin pada
kotak TACAAC, sehingga terbentuk struktur cincin berekor yang disebut lariat.
Terakhir akan dilakukan pemengglan pada ujung-3 intron dan menghasilkan ujung 5
ekson yang terdapat dihilir intron tersebut, yang disebut ujung penerima. Kemudian
dua ujung ekson yang telah terbentuk ujung donor dan ujung penerima disambungkan
hingga terbentuk mRNA matang.
3. Proses Translasi
Proses translasi pada sel prokariot dan eukariot hamper sama,yang
membedakan hanyalah pada unit ribosom, factor inisiasi dan faktor release nya.
Secara umum proses translasi dibagi menjadi tiga tahap (sama seperti pada
transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan
faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses
translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi.
Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip
dengan ATP.
a. Inisiasi
Pada prokariot maupun eukariot, proses translasi selalu dimulai pada kode
genetika AUG, oleh karena itu kode tersebut disebut sebagai kode genetika inisiasi.
Dalam hubungan ini protein yang baru terbentuk pertama kali pada eukariot maupun
prokariot selalu diawali dengan methionin. Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga
komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari
polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam kompleks inisisasi, ribosom
“membaca” kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa
hingga selesai seluruhnya. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG),
tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA
masuk ke celah. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang
spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein.
b. Elongasi
Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu
per satu diawali dari asam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak
dan membaca kodon-kodon di sepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan
diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam amino yang dikode oleh pasangan
komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali
masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida.
Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya
dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida.
Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam
ribosom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi
polipeptida. .
c. Terminasi
Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom
mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon
stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk
menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi
protein.