Transkripsi dan Translasi serta Post Translasi Sebagai Tahapan Pada Sintesis Protein Danti Firda Nur,1306370890 Teknologi BioprosesAbstrak Sintesis Protein merupakan proses pencetakan protein dalam sel khususnya ribosom. Protein sendiri adalah senyawa organik yang terdapat pada organisme hidup. Mereka sangat penting di hampir semua fungsi sel, meskipun protein spesifik yang terlibat dalam fungsi tertentu. Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. Sintesis Protein digunakan untuk menunjukkan terjemahan, yang sebaliknya merupakan bagian utama dalam proses sintesis protein. Ketika dipelajari secara rinci, sintesis protein sangat kompleks. Proses itu sendiri dimulai dengan produksi asam amino yang berbeda,serta melibatkan DNA. Suatu konsep dasar hereditas menentukan ciri spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA ke asam amino (protein)

Kata Kunci : Protein Folding,Inisiasi,Elongasi,Terminasi, Proteolytic cleavage, Intein splicingSintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifikkonsep dasar hereditas yang mampu menentukan ciri spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dari DNA ke asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahap pertama dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi mRNA. Tahap kedua dogma genetik adalah proses translasi atau penerjemahan kode genetik pada RNA menjadi urutan asam amino. Dogma genetik dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut.DNA transkripsi RNA translasi Protein1. TranskripsiGen memberi perintah untuk membuat protein tertentu. Tetapi gen tidak membangun protein secara langsung. Jembatan antara DNA dan sintesis protein adalah RNA. Transkripsi merupakan sintesis RNA berdasarkan arahan DNA. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama, dan informasinya tinggal ditranskripsikan atau disalin, dari satu molekul ke molekul lain. Molekul RNA yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari instruksi-instruksi pembangun-protein dari gen itu. Jenis molekul RNA ini disebut RNA mesenjer (mRNA), karena molekul ini membawa pesan dari DNA ke peralatan pensintesis-protein dari sel tersebut. Selama transkripsi gen tersebut menentukan ururtan triplet basa disepanjang molekul mRNA. Triplet basa nukleotida merupakan unit terkecil dengan panjang seragam yang dapat mengkode seluruh asam amino. Jika setiap susunan yang terdiri dari tiga basah berurutan menentukan satu asam amino, akan ada 64 kemungkinan kata kode yang lebih dari cukup untuk menentukan semua asam amino tersebut. Aliran informasi dari gen ke protein didasarkan pada kode triplet :perintah genetic untuk rantai poipeptida ditulis dalam DNA sebagai satu deret yang terdiri dari kata-kata tiga nukleotida.

Gambar 1 : Kode Triplet(sumber:http://www.ncbi.nlm.nih.gov)

2. Translasi

2.1 Konsep Dasar TranslasiTranslasi (translation) adalah sintesis polipeptida.Prosesnya terjadi dibawah arahan mrna.Selama tahap ini terjadi perubahan bahasa.Dalam proses translasi,sel menerjemahkan pesan genetik dan membangun polipeptida sesuai pesan tersebut.Pesan itu merupakan serangkaian kodon disepanjang molekul mrna.Sel harus menerjemahkan sekuens basa molekul mrna menjadi sekuens asam amino polipeptida.Penerjemahnya ialah RNA transfer,yang berfungsi mentransfer asam amino dari kumpulan asam amino di sitoplasma ke ribosom.Sel menjaga suplai ke 20 asam amino dalam sitoplasmanya.dengan mensintesis sendiri dari senyawa-senyawa lain atau mengambil larutan di sekelilingnya. Tempat translasi adalah ribosom (ribosome),partikel-partikel kompleks yang memfasilitasi penautan teratur asam amino menjadi polipeptida. Ribosom tersusun atas dua subunit, yaitu subunit kecil dan subunit besar. Pada eukariot, subunit kecil mempunyai koefisien sedimentasi sebesar 30S dan subunit besar 50S serta memiliki massa 2700 kd sedangkan pada prokariot 40S dan 60S serta memiliki massa 4200 kd.Ribosom menambahkan setiap asam amino yang dibawa kepadanya oleh trna ke ujung rantai polipeptida yang sedang tumbuh.Molekul trna tidak sepenuhmya identik.Kunci penerjemahan pesan genetic menjadi sekuens asam amino spesifik. adalah setiap molekul trna mentranslasi kodon mrna tertentu menjadi asam amino tertentu.Ketika suatu molekul trna sampai di ribosom,molekul tersebut membawa suatu asam amino spesifik pada salah satu ujungya. Asam amino yang dibawa oleh tRNA diikat menjadi sebuah rantai panjang oleh enzim aminoasil tRNA sintetase .Pada ujung lain trna terdapat suatu triplet nukleotida yang disebut antikodon,yang berpasangan basa dengan kodon komplementer pada mrna. Translasi dan juga transkripsi terjadi pada semua organisme baik eukariotik,bakteri dan archea.Bakteri dan archea dimasukan kedalam prokariotik.Mekanisme dasar translasi pada pada prokariotik dan eukariotik sebenarnya hampir sama.Namun ada perbedaan penting pada aliran informasi genetik pada sel-sel.Karena prokariot tidak memiliki nucleus,DNA nya tidak disegregasi dari ribosom dan peralatan pensintesis protein lainya.Segregasi adalah pemisahan.Oleh karena tidak adanya pemisahan tersebut maka memungkinkan translasi mRNA dimulai saat masih berlangsungnya transkripsi.Sebaliknya,dalam sel eukariot selaput nukleus memisahkan tempat dan waktu berlangsungnya transkripsi dan translasi.

(sumber :http://www.ncbi.nlm.nih.gov)

Gambar 2 : Perbedaan dasar sintesis protein pada eukariot dan prokariot

Gambar 3 : Konsep Dasar Translasi(sumber:Campbell,Biologi Edisi 8,Penerbit Erlangga) 2.2 Komponen Molekular Translasi a. RNA TransferBaik pada prokariotik maupun eukariotik molekul trna digunakan berulang ulang,mengambil asam amino yang sesuai denganya didalam sitosol,meletakan muatan ini pada rantai polipeptida di ribosom,dan kemudian meninggalkan ribosom,siap untuk mengambil asam amino lagi. Trna sebenarnya memuntir dan menggulung menjadi struktur berdimensi tiga padat yang berbentuk kira-kira seperti huruf L.Kelokan yang membentang dari salah satu ujung L itu mencakup antikodon,triplet basa tertentu yang berpasangan basa dengan suatu kodon mrna spesifik.Dari ujung lain molekul trna yang berbentuk L menonjolah ujung 3nya,dengan situs pelekatan untuk asam amino.Dengan demikian struktur molekul tRNA cocok dengan fungsinya.Perpasangan yang benar ntara tRNA dan ribosom di lakukan oleh famili dari enzim enzim yang terkait yang disebut aminoasil-tRNA sintetase.Situs aktif setiap tipe aminoasil tRNA sintetase hanya cocok dengan kombinasi spesifik asam amino dan tRNA. Gambar 4 : Struktur tRNA Gambar 5 : sintetase tRNA aminoasil(sumber:nature.com) (sumber:nature.com)

b. RibosomRibosom memfasilitasi perpasangan spesifik antikodon trna dengan kodon mrna selama sintesis protein.Ribosom terdiri dari dua subunit.Yakni subunit besar dan subunit kecil.Subunit ribosom terbuat dari protein dan molekul rna yang disebut RNA ribosom(rrna).rRNA juga merupakan peyusun situs A dan P pada ribosom DAN katalis pembentukan peptide..Pada eukariotik subunit dibuat di nukelus.Pada prokariotik maupun eukariotik,subunit kecil dan besar bergabung membentuk ribosom fungsional hanya ketika melekat ke molekul mrna.Walaupun ribosom prokariotik dan eukariotik memiliki struktur dan fungsi yang mirip tetapi ribosom eukariot lebih besar.Struktur ribosom mencerminkan fungsinya mempertemukan mrna dengan trna yng mengangkut asam amino.Ribosom memiliki 3 situs pengikatan trna. Situs P = menampung trna yang membawa rantai polipeptida yang tumbuh Situs A = menanmpung trna yang membawa asam amino berikutnya yang akan ditambahkan ke rantai. Situs E =tempat trna keluar dari ribosom setelah melepas muatanyaRibosom menahan tRNA dan mRNA dalam posisi yang berdekatan dan menempatkan asam amino baru ke ujung karboksil polipeptida yang sedang tumbuh.Ribosom kemudian mengkatalis pembentukan ikatan peptida.Saat bertambah panjang polipeptida keluar lewat terowongan keluar pada subunit besar ribosom dan setelah selesai dibuat keluar menuju sitosol. Gambar 6 : Anatomi Ribosom (sumber : http://www.ncbi.nlm.nih.gov)2.3 Translasi pada Eukariotik Sebenarnya secara tahapan proses translasi pada prokariotik dan eukariotik memiliki kesamaan,yang sedikit membedakan proses translasi pada prokariotik dan eukariotik ialah tempat berlangsungnya proses translasi tersebut serta kapan proses translasi itu berlangsung Pada eukariot proses translasi baru dapat berlangsung jika proses transkripsi sudah selesai dilakukan. Hal itu dikarenakan proses transkripsi pada eukariot berlangsung di dalam inti sel,sedangkan translasi berlangsung dalam ribosom yang ada di dalam sitoplasma. Setelah sintesis mRNA selesai, selanjutnya mRNA keluar dari inti sel menuju sitoplasma untuk bergabung dengan ribosom.

2.4 Translasi pada Prokariotik Pada sel prokariotik, proses translasi dimulai sebelum proses transkripsi selesai dilakukan. Dengan demikian, proses transkripsi dan translasi berlangsung hampir serentak.Selain itu pada prokariotik terdapat sedikit perbedaan dengan eukariotik pada saat 5 tahapan umum translasi,yaitu pada saat aktivasi asam amino komponen yang diperlukan prokariotik ialah 20 asam amino, 20 aminoasil t-RNA sintetase, 20 atau lebih RNAt, ATP, Mg2+ (sebagai kofaktor).Pada saat inisiasi rantai polipeptida komponen yang diperlukan prokariotik ialah mRNA, N-formilmetionil-tRNA, kodon inisiasi, ribosom subunit besar dan kecil, GTP, Mg2+, Faktor inisiasi (IF-1, IF-2, IF-3).Sedangkan komponen pada elongasi ialah ribosom, t-RNA aminoasil, Mg2+, faktor pemanjangan (Tu, Ts, dan G), GTP, peptidil transferase.Pada saat terminasi ialah kodon terminasi pada mRNA, Faktor pembebas polipeptida (R1, R2, dan S).Dan pada saat pelipatan dan pengolahan ialah enzim dan kofaktor khusus untuk melepaskan residu penginisiasi dan pemuka yang memberi isyarat, untuk melakukan modifikasi residu ujung, pengiktan gugus prostetik enzim, dan modifikasi kovalen gugus R asam amino spesifik melalui pengikatan gugus fosfat, metil, karboksi, atau gugus karbohidrat.2.5 Tahapan pada Translasi Translasi dapat dibagi menjadi tiga tahap (analog dengan transkripsi):inisiasi,elongasi atau pemanjangan dan terminasi.Ketiga tahap tersebut membutuhkan faktor-faktor protein yang membantu proses translasi.Energi juga dibutuhkan untuk aspek tertentu dari inisiasi dan pemanjangan rantai.Energi tersebut disediakan oleh hidrolisi GTP (Guanin Trifosfat),molekul yang berkerabat dekat dengan ATP.I. Inisiasi Translasi dan Asosiasi RibosomTahap inisiasi dari translasi ialah tahapan yang menyatukan mRNA dan tRNA yang membawa asam amino pertama dari polipeptida,dan kedua subunit ribosom.Pertama subunit kecil ribosom berikatan dengan mRNA sekaligus tRNA inisiator spesifik,yang mengangkut asam amino mentionin.Pada eukariotik subunit kecil yang telah berikatan dengan tRNA inisiator,berikatan dengan tudung 5mRNA dan kemudian bergerak hinggan ke kodon mulai.Kemudian tRNA inisiator membentuk ikatan hidrogen dengan kodon.Sedangkan pada prokariotik subunit kecil dapat mengikat kedua molekul tersebut ke urutan mana saja. Pada eukariot kodon inisiasi adalah metionin, sedangkan pada prokariot adalah formil-metionin/fMet Tetapi baik pada eukariotik maupun prokariotik kodon mulai memberi sinyal agar translasi dimulai sekaligus menetapkan bingkai pembacaan kodon untuk mRNA.Penggabungan mRNA ,tRNA inisiator dan subunit kecil juga diikuti adanya pelekatan subunit besar dan kompleks inisiasi translasi pun sudah lengkap.Untuk menyatukan semua komponen tersebut diperlukan faktor inisiasi yang berupa protein-protein.Selain itu GTP juga digunakan sebagai energi untuk membentuk kompleks tersebut.Saat proses inisiasi selesai,tRNA inisiator berada pada situs P ribosom.Situs A siap untuk menanpung tRNA aminosil berikutnya.Polipeptida selalu disintesis satu arah.Asam amino pertama disebut N-terminus dan asam amino terakhir disebut C-terminus. Gambar 7 : Inisiasi Translansi (sumber:Campbell,Biologi Edisi Delapan,Penerbit Erlangga)II. Elongasi Rantai PolipeptidaDalam tahap ini asam amino ditambahkan satu per satu ke asam amino sebelumnya. Untuk melangsungkan tahap elongasi dibutuhkan: Kompleks inisiasi,aminoasil-tRNA,faktor perpanjangan dan GTP.Pada tahap ini terdapat beberapa protein yang terlibat,yang disebut sebagai faktor pemanjangan.Energi juga digunakan untuk pengenalan kodon.Adapun energi yang digunakan ialah GTP sebanyak 2 molekul.Terdapat 3 tahapan besar pada tahapan ini,yaitu1. Pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A (aminoasil) yang ada di ribosom2. Pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P (peptidil) ke arah sisi A dengan membentuk ikatan peptida3. Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A.Pada tahap ini ribosom dan mRNA saling bergerak satu sama lain ke satu arah menuju kodon demi kodon.mRNA bergerak ke satu arah saja dengan ujung 5 lebih dulu sama dengan ribosom yang bergerak ke arah 5->3 pada mRNA.Siklus ini diulangi setiap kali asam amino ditambahkan ke rantai sampai polipeptida selesai dibentuk.

Gambar 8 : Elongasi Translasi(sumber:Campbell,Biologi Edisi Delapan,Penerbit Erlangga)III. Terminasi TranslasiTahap terakhir dari translasi adalah terminasi.Pemanjangan berlanjut sampai kodon stop pada mRNA mencapai situs A dari ribosom.Triplet basa UAG,UAA,dan UGA tidak mengkodekan asam amino tetapi justru bekerja sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.Pada tahap ini terdapat protein yang disebut faktor pelepasan dimana protein tersebut berikatan dengan kodon stop di situs A.Faktor pelepasan menyebabkan penambahan molekul air sebagi pengganti asam amino ke rantai polipeptida.Reaksi tersebut menghidrolisis ikatan antara polipeptida yang sudah selesai dengan tRNA disitus P,sehingga melepaskan polipeptida melalui terowongan keluar pada subunit besar.Kemudian sisa rakitan diurai dengan bantuan dua molekul GTP yang terhidrolisis.

Gambar 9 : Terminasi Translasi (Campbell,Biologi Edisi Delapan,Penerbit Erlangga)

3.Post TranslansiSetelah protein yang disintesis oleh ribosome dengan bantuan translasi mRNA membentuk rantai polipeptida. Rantai-rantai polipeptida ini mengalami post translational modification (PTM) sebelum menjadi produk protein yang matang. Dalam proses post translational ini, rantai polipeptida yang hanya terdiri dari asam-asam amino berbeda ditambahkan gugus fungsi seperti asetat, phosphate, karbohidrat, lipid, dan lain-lain untuk memberikan fungsi khusus terhadap protein tersebut. Tanpa tugas yang jelas dan spesifik, setiap protein sel akan melakukan pekerjaan-pekerjaan yang mungkin bertabrakan dan tidak efisien. Oleh sebab itu, protein yang disintesis oleh kompleks ribosom di sitosol harus mengalami pemrosesaan menuju spesifitas fungsi dan lokasi. Spesifitas fungsi berlangsung melalui pematangan protein seperti pelipatan struktur benar tiga dimensi, dan modifikasi kovalen. Spesifitas lokasi dicapai melalui mekanisme penyasaran ke tempat dimana ia harus melakukan kerja. Baik spesifitas fungsi dan penyasaran berlangsung dalam koridor perintah genetik yang dikandung oleh setiap protein. Kebutuhan penyasaran dan pematangan protein sangatlah nyata pada sel-sel eukariotik, sehingga harus terintegrasi dengan diferensiasi sel itu sendiri.Seingkali tipetipe pemrosesan berbeda terjadi bersamasama, yaitu polipeptida dipotong, dimodifikasi dan/atau splicing, serta dilipat pada waktu yang sama untuk membentuk konformasi tiga dimensi yang benar. Selain itu, proses pemotongan atau modifikasi kimiawi dapat juga terjadi setelah protein dilipat, proses ini mungkin sebagai bagian mekanisme pengaturan yang mengkonversi pelipatan protein inaktif menjadi bentuk yang aktif.

3.1 Modifikasi Pasca TranslasiModifikasi pasca translasi diperlukan sebelum protein bisa melakukan kerja dalam gula,lipid,gugus fosfat dan tambahan lainya.Enzim mungkin menyingkirkan satu atau lebih asam amino dari ujung depan rantai polipeptida. Semua polipeptida dimulai dengan residu N-formilmetionin pada prokariotik dan metionin pada eukariotik.Biasanya residu dari metionin dibebaskan oleh kerja spesifik sehingga tidak muncul pada hasil akhir protein.

3.1.1 Modifikasi KimiaTanpa tugas yang jelas dan spesifik, setiap protein sel akan melakukan pekerjaan-pekerjaan yang mungkin bertabrakan dan tidak efisien. Oleh sebab itu, protein yang disintesis oleh kompleks ribosom di sitosol harus mengalami pemrosesaan menuju spesifitas fungsi dan lokasi.Spesifitas fungsi berlangsung melalui pematangan protein seperti pelipatan struktur benar tiga dimensi, dan modifikasi kovalen. Spesifitas lokasi dicapai melalui mekanisme penyasaran ke tempat dimana ia harus melakukan kerja. Baik spesifitas fungsi dan penyasaran berlangsung dalam koridor perintah genetik yang dikandung oleh setiap protein. Kebutuhan penyasaran dan pematangan protein sangatlah nyata pada sel-sel eukariotik, sehingga harus terintegrasi dengan diferensiasi sel itu sendiri. Tipe modifikasi kimia yang paling sederhana melibatkan penambahan gugus kimia kecil (misalnya suatu asetil, metal atau gugus fosfat) ke rantai sisi asam amino, atau gugus karboksil dari ujung asam amino pada polipeptida.a) MetilasiMetilasi merupakan penambahan gugus metil pada residu asam amino dengan bantuan katalis/enzim metilase. Biasanya proses metilasi banyak ditemukan pada aspartat dan lisin. Fungsi dari metilasi ialah regulasi ekspresi gen, regulasi fungsi protein, dan proses RNA.b) Fosforilasi Penambahan gugus fosfat dan merupakan hal penting dalam terjadinya proses signaling. Fosforilasi menyebabkan perubahan konformasi dan membuat protein menjadi lebih hidrofilik. Fosforilasi penting untuk interaksi protein dengan protein lainnya, dan juga dalam degradasi proteinc) Sulfonasi Lebih dikenal sebagai Tyrosine Sulfonasi ialah modifikasi post translasional di mana gugus sulfat menempel pada residu tyrosine pada suatu molekul protein. Protein yang telah disekresi dan bagian ekstraseluler dari membrane protein yang melewati badan golgi biasanya tersulfonasi. Sulfonasi hanya terdapat pada sel hewan dan tumbuhan, sedangkan pada prokariotik dan ragi tidak terjadi sulfonasi.Sulfonasi sendiri berfungsi untuk memperkuat interaksi antara molekul-molekul protein. Reaksi sulfonasi dikatalisir oleh katalis tyrosylprotein sulfotransferase (TPST) yang terdapat pada badan golgid) Glikosilasi Glikosilasi merupakan salah satu modifikasi protein setelah sintesis protein selesai. Glikosilasi terjadi dengan cara penambahan komponen gula pada suatu protein menjadi glikoprotein. Glikosilasi penting untuk penanda protein-protein ekstraseluler. Misalnya glikoprotein dapat dikenali dengan baik karena adanya protein pengenal glikoprotein yang dinamakan lektin, yang berasal dari biji kacang-kacangan. Tipe modifikasi yang lebih kompleks adalah glikolisasi, penempelan sisi rantai karbohidrat besar ke polipeptida .

Ada dua tipe umum glikolisasi:

Glikolisasi terpaut O adalah penempelan sisi rantai gula lewat gugus hidroksil suatu serin atau asama amino threonin. Glikoliasai terpaut N melibatkan penempelan melalui gugus amino pada sisi rantai aspargin.

e) LipidasiLipidasi ialah sebuah proses penambahan gugus lipid pada suatu protein menjadi lipoprotein. Lipoprotein sendiri berfungsi untuk mengatur keluar masuknya air ke dalam jaringan sel makhluk hidup. Selain itu, proses lipidasi dapat membentuk berbagai senyawa dalam tubuh seperti enzim, adhesion, antigen maupun toksin.

f) IsoprenylIsoprenilasi ialah sebuah proses penambahan molekul hidrofobik ke dalam suatu protein. Gugus fungsi prenyl yang menempel pada protein ialah (3-methyl-but-2-en-1-yl). Gugus isoprenyl sendiri sangat berguna terutama pada pengikatan protein-protein melalui specialized prenyl-binding domains.

3.2 Penggulungan Protein (Folding)Saat sintesis rantai polipeptida mulai mengumpar dan menggulung secara spontan sebagai konsekuensi dari sekuens asam aminonya (struktur primer) membentuk protein dengan bentuk yang spesifik (molekul dimensi tiga dengan struktur sekunder dan tersier).Jadi gen hanya menentukan struktur primer,sedangkan struktur sekunder dan tersier ditentukan sendiri oleh struktur primer tersebut.Oleh karena itu sekuens asam amino pada protein menentukan proses pelipatannya. Banyak protein yang butuh bantuan untuk:1. Mencegah salah pelipatan (misfolding) sebelum sintesis selesai 2. Terlipat secara tepat Protein folding dimediasi oleh protein lain dan dapat diinduksi oleh stres pada sel. Molekul protein yang membantu proses folding adalah:a) Chaperon molekuler*: mengikat dan menstabilkan protein yang blm dilipat (unfolded protein), sehingga tidak beragregat dengan protein lainb) Chaperonin*: membantu proses pelipatan protein dalam sel (in vivo) Ex: GroELSebagai catatan kedua molekul tersebut membutuhkan ATP ketika membantu proses pelipatan dan ketika diperoleh kondisi yang sesuai, kebanyakan polipeptida akan segera melipat menjadi struktur tersier yang tepat karena biasanya struktur tersier ini merupakan konformasi dengan energi yang paling rendah. Proses pelipatan dimulai dari rantai polipeptida yang baru terbentuk di ribosom yang berbentuk sangat tak beraturan (random coil state) sebelum proses pelipatan. Selain itu, konsentrasi makromolekul dalam sitosol, yang termasuk di dalamnya ribosom, asam nukleat dan protein lain sangat tinggi. Dalam keadaan ini, residu asam amino hidrofobik dari polipeptida naik ke permukaan dan proses pelipatan dari intermediet dapat berlangsung secara tidak tepat dapat mengakibatkan terjadinya misfolding dan agregasi sebelum sintesis selesai. Kegagalan suatu protein dalam proses folding protein (misfolding) ini dapat menyebabkan malfungsi berbagai sistem biologis yang dapat menimbulkan berbagai penyakit, seperti Alzheimer, parkinson, katarak dan kanker.Tidak semua pelipatan protein terjadi secara spontan. Protein berukuran kecil, seperti ribonuclease, dapat melipat secara spontan ketika denaturan (urea) dihilangkan Namun, protein berukuran besar tidak dapat melipat secara spontan. Dua faktor yang mencegah pelipatan spontan protein besar, yaitu: pertama, kecenderungan membentuk agragrat tidak terlarut ketika denaturan dihilangkan; kedua, protein cenderung melakukan jalur pelipatan yang tidak tepat.

Gambar 10 : Protein Folding pada in vivo dibantu oleh cheperonin (sumber:nature.com)

3.3 Proteolytic cleavage (pemotongan proteolitik)Pemotongan protein oleh protease ini dapat membuang segmen segmen dari satu atau kedua ujung polipeptida. Hasil pemotongan dapat berupa fragmen protein aktif yang lebih pendek atau menjadi fragmen fragmen protein yang seluruh atau beberapa fragmen protein aktif. Pemotongan proteolitik mempunyai dua fungsi pada pemrosesan paska translasi, yaitu:a. Digunakan untuk membuang potongan pendek dari ujung daerah N dan atau C dari polipeptida, meninggalkan suatu molekul tunggal yang pendek yang melipat menjadi protein yang aktif.b. Digunakan untuk memotong poliprotein menjadi bagianbagian dengan semua atau beberapa diantaranya adalah potein yang aktif.

Pemotongan proteolitik seperti menghilangkan residu terminal metionin, peptide signal, konversi prekursor inaktif menjadi aktif.

3.4 Pemotongan (Intein splicing)Intein adalah urutan penyela pada beberapa protein, mirip intron pada mRNA. Intein harus dibuang(splicing) dan exteins disambung menjadi protein aktif.Intein splicing adalah reaksi intramolekuler dari suatu protein di mana segmen internal dari protein (intein) dihilangkan dari suatu rantai polipeptida dengan ligasi eksternal protein C-terminal dan N-terminal (disebut extein). Bagian perpotongan dari intein splicing biasanya berada pada daerah cysteine atau serine, di mana merupakan asam amino yang mengandung sisi nucleophilic. Reaksi intein splicing tidak membutuhkan kofaktor ataupun sumber energy seperti ATP atau GTP. Biasanya, proses splicing ini dikaitkan dengan pre-mRNA splicing. Tipe tipe intein splicing dikategorikan menjadi empat kelas, yaitu : maxi-intein splicing, mini-intein splicing, trans-splicing intein, dan alanine intein splicing. Maxi-intein splicing memiliki bagian splicing di terminal N dan C yang mengandung endonuclease domain. Sedangkan mini-intein splicing memiliki kesamaan dengan Maxi-intein splicing di terminal N dan C, tetapi tidak memiliki endonuclease domain. Trans-splicing intein ialah intein yang terpisah di mana terbagi dalam N-termini dan C-termini. Alaine inteins splicing memiliki splicing junction pada bagian alanine, bukan cystine atau serine.

4. Sintesis Protein pada ArchaeaArkeaatauarchaea merupakan satudivisiorganismehidup yang utama. Meskipunfilogeniyang tepat masih tidak dapat dipastikan untuk kumpulan-kumpulan ini, Arkea,Eukariota, danBakteriamerupakan kelas yang termasuksistem tiga domain. Sama dengan bakteria, Arkea merupakan organisme yang tidak memilikinukleus, oleh sebab itu, Arkea termasukProkariota. Awalnya, termasuk dalamkerajaanMonera. Arkea berhabitatdi lingkungan kotor, tetapi ditemukan bahwa arkea terdapat di setiap tempat.Secara genetik archaea berbeda dari Eubacteria. Satu hal yang membedakan antara keduanya adalah archae memiliki membran sel yang tidak mengandung asam lemak, melainkan menggunakan molekul bercabang yang disebut isoprenes.

Gambar 11 :Struktur archaea (sumber:chem-is-try.org)

Membran sel Archaea disusun oleh lipid gliserol berbasis isoprenoid. Tidak memiliki murein di dalam dinding selnya dan posisinya diganti oleh suatu protein tertentu. Enzim polimerase DNA yang mengkopi DNA untuk membentuk RNA berbeda dari bakteri. Protein dalam replikasi DNA lebih menyerupai eukariota dari pada dengan bakteri yang homolog. Sifat lainnya yang khas adalah bahwa Archaea tidak sensitif terhadap kebanyakan antibiotik yang potensial menghambat bakteri atau eukariota.Karena biokimia archaea berbeda dengan eukariot maka . Sintesis protein pada Archaea juga tidak dipengaruhi oleh antibiotik yang sudah dikenal seperti klorampenikol, sikloheksimid, dan streptomisin, walaupun demikian neromisin dapat menghambat pada konsentrasi tinggi. Tetrasiklin juga sangat jelek penghambatannya, sekalipun tetrasiklin dapat menghambat sintesis protein bakteri dan eukariot. Hasil-hasil tersebut memberi kesan bahwa struktur ribosom Archaea sangat berbeda dari ribosom bakteri dan eukariot. Gambar 12:Perbedaan protein archaea dengan eukariotik

(sumber :http://www.ncbi.nlm.nih.gov)

Kesimpulan

Protein sendiri adalah senyawa organik yang terdapat pada organisme hidup. Mereka sangat penting di hampir semua fungsi sel, meskipun protein spesifik yang terlibat dalam fungsi tertentu. Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida.Sintesis protein sendiri terdiri dari 3 tahapan,yaitu transkripsi,translasi dan post translasi. Transkripsi merupakan sintesis RNA berdasarkan arahan DNA. Kedua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama, dan informasinya tinggal ditranskripsikan atau disalin, dari satu molekul ke molekul lain. Molekul RNA yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari instruksi-instruksi pembangun-protein dari gen itu. Jenis molekul RNA ini disebut RNA mesenjer (mRNA). RNA mesenger yang dihasilkan kemudian digunakan pada translasi.Translasi (translation) adalah sintesis polipeptida.Prosesnya terjadi dibawah arahan mrna.Selama tahap ini terjadi perubahan bahasa.Dalam proses translasi,sel menerjemahkan pesan genetik dan membangun polipeptida sesuai pesan tersebut.Translasi sendiri terdiri dari 3 tahapan yaitu inisiasi,elongasi dan terminasi. Protein hasil translasi masih dalam bentuk tidak aktif, untuk menjadi protein aktif atau fungsional dalam sel maka protein harus diproses sekurang kurangnya satu satu dari empat tipe pemrosesan,yang disebut post translasi yang terdiri dari Protein folding (pelipatan protein), Proteolytic cleavage (pemotongan proteolitik), Chemical modification (modifikasi kimia, dan Intein splicing (pembuangan intein).

DAFTAR PUSTAKA Campbell, Neil A. et al. 2009. Biology 8th Edition. San Francisco: Pearson Benjamin Cummings. Terence A Brown. 2002. Genomes, 2nd edition. Oxford: Wiley-Liss. Lodish et al., 2003. Molecular Cell Biology, 5th Edition. New York: W.H. Freeman and Company.Boyer,Rodney F.Concept in Biochemistry 2nd Edition.2002.USA.Thomsonhttp://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22531/(diakses Kamis, 12 Maret 2015)http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-kesehatan/biomolekul/peptida-sebagai-rantai-protein/(diakses Kamis, 12 Maret 2015)Dani Permana S.Si. http://blog.sivitas.lipi.go.id/blog.cgi?isiblog&1286417631&&&1036006740&&1369273651&dani017&(diakses Kamis, 12 Maret 2015)