Transkripsi & Translasi DNABiologi Sel Semester I (2009-2010)

**PendahuluanKandungan informasi DNA (materi genetik/gen), terdapat dlm bentuk urutan nukleotida spesifik di sepanjang untai DNA.Ekspresi Gen: Gen memerintahkan pembuatan protein.Penyampaian informasi dari DNA sehingga menghasilkan protein dilakukan melalui 2 tahap: Transkripsi menghasilkan kode genetik dalam bentuk mRNATranslasi menghasilkan asam aminoInformasi genetik dikodekan sebagai urutan triplet basa (kodon) pada mRNA, kemudian ditranslasi menjadi asam amino spesifik selama sintesis protein

**Skema Umum Proses Transkripsi dan TranslasiPada sel prokariot, proses transkripsi dan translasi berlangsung dalam bagian sel yang samaPada sel eukariot, Proses transkripsi dan translasi berlangsung dalam bagian yg berbeda; transkripsi terjadi di dalam nukleus, sedangkan translasi berlangsung di luar nukleus

**Untuk setiap gen, salah satu dari kedua untai DNA berfungsi sbg cetakan transkripsi; yaitu sintesis mRNA dgn urutan komplementer.

Aturan pasangan basa sama, kecuali Timin digantikan oleh Urasil dalam RNA

Selama translasi, mRNA dibaca sbg urutan triplet basa (kodon) yang menentukan asam amino yang akan ditambahkan sepanjang rantai polipeptida yng sedang tumbuh

**Kode Genetik: Kombinasi Kodon Penyusun Asam Amino20 Asam amino:Phe, Leu, Ile, Met, Val, Ser, Pro, Thr, Ala, Tyr,His, Gln, Asn, Lys, Asp,Glu, Cys, Trp, Arg, Gly

Setiap asam amino dikode oleh satu atau lebih kodon mRNA

Start codon: AUGStop codon: UAA, UGA, UAG

**TranskripsiTranskripsi adalah bagian dari ekspresi gen yang meliputi proses penyalinan informasi dalam DNA untuk ditranskripsi menjadi mRNA (RNA messenger) dengan bantuan enzim RNA polimeraseTerdiri atas 3 tahap/fase:InisiasiElongasiTerminasi

**Mekanisme Transkripsi3 tahapan transkripsi:1. Inisiasi: RNA polimerase menempel pada promoter di DNA template untuk memulai sintesis RNA (Promoter: urutan nukleotida spesifik yang terletak setelah awal gen, Merupakan sinyal untuk memulai proses transkripsi)2. Elongasi: Perpanjangan RNA yang disintesis3. Terminasi: RNA polimerase mencapai terminator, terlepas dari DNA template dan RNA yang dihasilkan (Terminator: urutan nukleotida spesifik yang menandakan akhir gen, merupakan sinyal untuk mengakhiri proses transkripsi)RNA polymeraseDNA of genePromoterInisiasiTerminatorElongasiTerminasiRNARNA lengkapdihasilkanRNA polymerase

**Peranan RNA polimeraseRNA polymeraseRNA nucleotideUntai DNA TemplateArah transcripsiRNA yang dihasilkanEnzim yang mengkatalisis transkripsi: RNA polimeraseDapat mengenali daerah promoter, yg akan membuka ikatan double helix pada DNARNA disintesa dari arah 5 ke 3, mengikuti urutan DNA templateNukleotida pertama umumnya purin (A atau G)

**Transkripsi pada sel ProkariotContoh: pada bakteri E. coliEnzim RNA polimerase terdiri dari 5 subunit, dengan komposisi 2Badan enzim RNA polimerase, dipandu oleh faktor (sigma), berikatan dengan promoter, menginduksi pembukaan terbatas pada DNA (local unwinding)Faktor : kelompok protein yang berperan dalam pengikatan RNA polimerase dengan daerah promoter pada proses inisiasi transkripsiDaerah promoter ditandai dengan urutan basa TATA (Pribnow box), tdd 10 psg basa, merupakan titik inisiasi transkripsi

**Transkripsi pada Prokariot lanjutan.Enzim mengkatalisis ikatan fosfodiester antar nukleotidaUjung 5 tidak dilepaskan dari DNA sampai transkripsi selesaiRNA Prokariot bersifat polisistronik:menghasilkan lebih dari satu rantai polipeptidaRNA messenger memiliki darah-daerah yang mengkode satu protein atau lebih

**Proses Transkripsi Pada Sel Prokariot:Peranan Faktor (sigma) dan Faktor (rho)Terdapat suatu urutan konsensus (Consensus Sequence) yaitu urutan nukleotida yang umum ditemukan pada beragam promoterPada daerah untai nonsense sekitar 10 pasang basa (pb) sebelum inisiasi transkripsi (-10) memiliki konsensus:5 TATAAT 3Pada daerah lainnya: pada 35 pb (-35) memiliki konsensus:5 TTGACA 3Faktor (sigma) membantu pengikatan RNA polimerase ke promoter

**Proses Transkripsi Pada Sel Prokariot:Peranan Faktor (sigma) dan Faktor (rho)Faktor (sigma) akan terlepas dari RNA polimerase setelah proses inisiasi selesaiFaktor (Rho): protein yang berperan pada proses terminasi

**Transkripsi pada sel eukariotTerjadi di dalam nukleusRNA eukariot bersifat monosistronik: hanya mengkode satu proteinRNA polimerase pada sel eukariotRNA polimerase I terletak pada nukleolus dan mentranskrip gen RNA Ribosom menghasilkan rRNARNA polimerase II mentranskripsi gen mRNA, menghasilkan mRNARNA polimerase III mentranskripsi tRNA, memproduksi small RNAs, mematangkan mRNA dan transpor protein, yaitu small nuclear RNAs (snRNA) dan small cytoplasmic RNA ( scRNA).

**Transkripsi pada sel eukariot lanjutan.Setiap jenis RNA polimerase mengenal daerah spesifik, termasuk start point pada saat transkripsiKomponen/protein lain yang berperan dlm transkripsi DNA sel eukariot:EnhancerFaktor transkripsiPromoterTranskripsi dan translasi terjadi pada kompartemen sel yang berbeda, transkripsi terjadi di nukleus dan translasi di luar nukleus.

**Penguat ( Enchancer )Enhancer merupakan penambahan urutan regulatorEnhancer : urutan DNA atau protein pengikat (binding protein) yg dpt meningkatkan transkripsi gen spesifikTempat: Upstream atau downsteam dari start site transkripsi, umumnya pada daerah upstream.

**Faktor TranskripsiProtein khusus yang meregulasi ekspresi gen dengan mengontrol transkripsiFungsi:Mengikat urutan DNA spesifikMengikat RNA polimerase II membentuk kompleks DNA proteinMerespons stimulus beberapa jenis sinyal, mempengaruhi interaksi protein-protein atau DNA-protein.

**Tiga Tipe Urutan Promoter DNA EukariotTATA box (Hogness box), pada 25 35 bp upstream dari start sitePromoter alternatif disebut initiator, yang mempunyai satu sitosin (C) pada posisi -1 dan satu adenin (A) pada posisi +1 start siteKelompok CpG, dinukleotida upstream start site yang akan dikenali oleh Faktor Transkripsi

**Sintesis mRNA EukariotRNA polimerase mensintesis mRNA, sebagai primary transcript, disebut juga hnRNA (heterogenus nuclear RNA).Pada eukariot, setelah proses transkripsi mRNA melewati beberapa tahap penyempurnaan sebelum keluar dari nukleus (proses post-transkripsi), yaitu:Caping RNA pada ujung 5: Pemberian tutup/pelindung (cap) berupa guanin yang termodifikasi dan tetap menempel selama transkripsiFungsi: melindungi mRNA dari perombakan/degradasi oleh enzim hidrolitik (nuklease dan fosfatase)Membantu proses translasi (membantu perlekatan ribosom pada mRNA)Penambahan poli A (poliadenilasi) pada ujung 3 oleh poli(A) polimeraseFungsi: mempermudah ekspor mRNA dari nukleusPemotongan dan penyambungan mRNA (splicing), sehingga menghasilkan mRNA matang.

**Proses Post-TranskripsiEkson: daerah pengkode dari suatu gen eukariotik yang diekspresikan (mengkode protein)Intron: urutan penyela, bukan pengkode, yang terdapat di dalam gen eukariotik dan memisahkan ekson dari ekson lainnya

**SplicingmRNA mengandung bagian ekson (segmen pengkode) dan intron (segmen non-pengkode), ekson terlihat pada mature mRNA Proses pembuangan intron disebut splicingDikatalisis oleh kompleks ribonukleoprotein disebut spliceosome, yang mgd snRNA dan berinteraksi dengan pre-mRNAsnRNA bergabung dengan protein dinamakan snurp (small nuclear ribonucleoprotein)Terdapat 5 jenis snurp : U1,U2, U4, U5 dan U6

**Perbandingan Transkripsi Pada Eukariot dan Prokariot

EukaryotesProkaryotesTempat berlangsungnya Transkripsi Transkripsi dan translasi berlangsung dalam kompartemen sel yang berbedaTranskripsi dan translasi berlangsung dalam kompartemen sel yang samaRNA PolymeraseTerdapat 3 kelompok :RNA pol IRNA pol IIRNA pol III RNA polymerase tunggalPrimerDihasilkan sebelum berlangsungnya translasiLangsung digunakan dalam proses translasiPromoterDaerah promoter memiliki 2 urutan basa:TATA box pada basa 25 dari titik awalb.GC and CAAT terletak jauh dari titik awalTATAAT (Pribnow box) pada basa 10 dari titik awalb.TTGACA dekat ke titik awal (- 35)

**TranslasiTranslasi adalah proses menterjemahkan urutan nukleotida (kode genetik) yang berlangsung pada ribosom di dalam sitoplasmaKode genetik diterjemahkan menjadi urutan asam aminoKode genetik dibaca dalam bentuk triplet, yang mewakili 20 asam aminoSatu unit triplet yang terdiri dari 3 nukleotida disebut kodon.Setiap triplet dibaca dari urutan 5 ke 3

**Translasi (lanjutan)...Satu unit kodon akan berkomplemen dengan antikodon di tRNAStop Kodon adalah UUA, UAG, UGATahap inisiasi, dilakukan oleh tRNA inisiator, dengan kodon pertama AUG dikenal dengan tRNAf met, untuk metioninKodon harus dikenal oleh amioacyl-tRNA, sehingga asam amino akan berurutan

**Proses Transkripsi & Translasi1Tahap mRNA ditranskripsi dari DNA template.Tahap Setiap asam amino menempel pada tRNA yang tepat dengan bantuan enzim spesifik dan ATPTahap Inisiasi sintesis polipeptidamRNA, tRNA yang pertama, dan subunit ribosoma berkumpul bersama.Tahap ElongasiTahap TerminasiRibosom mengenali stop kodon. Sintesis polipeptida diakhiri dan polipeptida dilepaskan.Sejumlah mRNA menambahkan asam amino ke rantai polipeptida, secara satu per satu.PolipeptidaKodonmRNAPembentukan ikatan peptida baru KodonPolipeptida4532AnticodonInitiatortRNALarge ribosomal subunitSmall ribosomal subunitStart CodonPolipeptida

******************