A. Definisi Translasi

Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik oleh tRNA ke dalam

urutan asam amino. Translasi menjadi tiga tahap, 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.

Tahap-tahap translasi:

1. Inisiasi

Tahap inisiasi terjadi jika adanya tiga komponen, yaitu mRNA, sebuah

tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit

ribosom. mRNA yang keluar dari nukleus menuju sitoplasma di datangi oleh

ribosom, kemudian mRNA masuk ke dalam “celah” ribosom. Ketika

mRNAmasuk ke ribosom, ribosom “membaca” kodon yang masuk. Pembacaan

dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai

catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu,

melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk

rangkaian mirip tusuk sate, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan dagingnya

adalah “ribosomnya”.

Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara

berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misalnya kodonnya AUG), tRNA

yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA

masuk ke celah ribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan

perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama

sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-

molekul RNA ribosomal.

2. Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan

satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser

agar mRNA lebih masuk, guna membaca kodon II. Misalnya kodon II UCA,

yang segera diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil membawa

asam amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk

dirangkaikan dengan serine membentuk dipeptida.

Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG,

segera diterjemahkan oleh antikodon CUC sambil membawa asam amino

glisin. tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam amino glisin 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.

Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan

antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang

tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke

sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul

rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis

pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang

memanjang ke asam amino yang baru tiba.

3. Terminasi

Tahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon

stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA.

Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sinyal

untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses”

menjadi protein.

B. Tujuan Translasi

Translasi bertujuan untuk membentuk protein dari asam-asam amino

spesifik dan akan membentuk rangkaian protein yang berbeda pula. Translasi

yang umumnya dikenal sebagai biosintesis protein adalah suatu proses

pembacaan dari mRNA hasil dari transkripsi DNA hingga perubahan dari

rangkaian RNA menjadi suatu rangkaian protein dari asam-asam amino yang

spesifik yang berasal dari tRNA pada proses translasi.

C. Komponen yang berperan dalam proses translasi RNA

Bila dibandingkan dengan transkripsi, translasi merupakan proses yang

lebih rumit karena melibatkan fungsi berbagai makromolekul. Oleh karena

kebanyakan di antara makromolekul ini terdapat dalam jumlah besar di dalam

sel, maka sistem translasi menjadi bagian utama mesin metabolisme pada tiap

sel. Makromolekul yang harus berperan dalam proses translasi meliputi:

1. Lebih dari 50 polipeptida serta 3 hingga 5 molekul RNA di dalam tiap

ribosom.

2. Sekurang-kurangnya 20 macam enzim aminoasil-tRNA sintetase yang akan

mengaktifkan asam amino.

3. 40 hingga 60 molekul tRNA yang berbeda.

4. Sedikitnya 9 protein terlarut yang terlibat dalam inisiasi, elongasi, dan

terminasi polipeptida.

Tahap Komponen yang

berperan

Fungsi

Inisiasi N-Formilmetionil-

tRNA

Dibutuhkan dalam perakitan ribosom 70S

Kodon inisiasi pada

mRNA (AUG)

Memulai proses inisiasi

Subunit 30S dan

50S ribosom

Subunit pembentuk kompleks 70S

ribosom

GTP Penyimpan energi yang digunakan pada

pembentukan kompleks 70S ribosom

Faktor inisiasi (IF-

1, IF-2, IF-3) dan

mRNA

IF-1 dan F3 untuk mempromosikan

disosiasi dari ribosom 70S dalam subunit

30S dan 50S, IF-2 sebagai pembawa

molekul GTP dan membentuk ikatan

initiator tRNA pada subunit 30S bebas.

Pemanjangan

(elongasi)

Ribosom 70S

fungsionil

Tempat berlangsungnya proses translasi

RNA

tRNA aminosil Pembawa gugus aminosil yang akan

dipindahkan oleh peptidil transferase

pada sisi P

Faktor

pemanjangan (Tu,

Ts, dan G)

Menukar GDP menjadi GTP

Peptidil transferase Memindahkan rantai peptida ke tRNA

pada sisi P

Terminasi Kodon terminasi

pada mRNA

Kodon yang mengaktifkan kerja dari

protein faktor pembebasan.

Faktor pembebasan

(R1, R2, dan R3)

Protein yang berfungsi untuk mengakhiri

proses elongasi pada translasi RNA.

5. Ribosom

Translasi atau pada hakekatnya sintesis protein, berlangsung di dalam

ribosom, suatu struktur organel yang banyak terdapat di dalam sitoplasma.

Ribosom terdiri atas dua sub unit, besar dan kecil, yang akan menyatu selama

inisiasi translasi dan terpisah ketika translasi telah selesai. Ukuran ribosom

sering dinyatakan atas dasar laju pengendapannya selama sentrifugasi sebagai

satuan yang disebut satuan Svedberg (S). Pada kebanyakan prokariot ribosom

mempunyai ukuran 70S, sedangkan pada eukariot biasanya sekitar 80S.

Tiap ribosom mempunyai dua tempat pengikatan tRNA, yang masing-

masing dinamakan sisi aminoasil (sisi A) dan sisi peptidil (sisi P). Molekul

aminoasil-tRNA yang baru memasuki ribosom akan terikat di sisi A,

sedangkan molekul tRNA yang membawa rantai polipeptida yang sedang

diperpanjang terikat di sisi P.

Gambaran penting sintesis protein adalah bahwa proses ini berlangsung

dengan arah tertentu sebagai berikut:

1. Molekul mRNA ditranslasi dengan arah 5’ 3’, tetapi tidak dari ujung 5’

hingga ujung 3’.

2. Polipeptida disintesis dari ujung asam amino ke ujung karboksil dengan

menambahkan asam-asam amino satu demi satu ke ujung karboksil.

Sebagai contoh, sintesis protein yang mempunyai urutan NH2-Met-Pro-...-

Gly-Ser-COOH pasti dimulai dengan metionin dan diakhiri dengan serin.

D. Proses Translasi

Sebuah molekul mRNA akan terikat pada permukaan ribosom yang

kedua sub unitnya telah bergabung. Pengikatan ini terjadi karena pada mRNA

prokariot terdapat urutan basa tertentu yang disebut sebagai tempat

pengikatan ribosom (ribosom binding site) atau urutan Shine-Dalgarno.

Sementara itu, pada eukariot pengikatan ribosom dilakukan oleh ujung 5’

mRNA. Selanjutnya, berbagai aminoasil-tRNA akan berdatangan satu demi

satu ke kompleks ribosom mRNA ini dengan urutan sesuai dengan antikodon

dan asam amino yang dibawanya. Urutan ini ditentukan oleh urutan triplet

kodon pada mRNA. Ikatan peptida terbentuk di antara asam-asam amino

yang terangkai menjadi rantai polipeptida di sisi P ribosom. Penggabungan

asam-asam amino terjadi karena gugus amino pada asam amino yang baru

masuk berikatan dengan gugus karboksil pada asam amino yang terdapat

pada rantai polipeptida yang sedang diperpanjang.

Inisiasi sintesis protein dilakukan oleh aminoasil-tRNA khusus, yaitu

tRNA yang membawa metionin (dilambangkan sebagai metionil-tRNAiMet).

Hal ini berarti bahwa sintesis semua polipeptida selalu dimulai dengan

metionin. Khusus pada prokariot akan terjadi formilasi gugus amino pada

metionil-tRNA iMet (dilambangkan sebagai metionil-tRNAfMet) yang

mencegah terbentuknya ikatan peptida antara gugus amin tersebut dengan

gugus karboksil asam amino pada ujung polipeptida yang sedang

diperpanjang sehingga asam amino awal pada polipeptida prokariot selalu

berupa f-metionin. Pada eukariot metionil-tRNAiMet tidak mengalami

formilasi gugus amin, tetapi molekul ini akan bereaksi dengan protein-protein

tertentu yang berfungsi sebagai faktor inisiasi (IF-1, IF-2, dan IF-3). Selain

itu, baik pada prokariot maupun eukariot, terdapat pula metionil-tRNA yang

metioninnya bukan merupakan asam amino awal (dilambangkan sebagai

metionil-tRNAMet).

Kompleks inisiasi pada prokariot terbentuk antara mRNA, metionil-

tRNAfMet, dan sub unit kecil ribosom (30S) dengan bantuan protein IF-1, IF-2,

dan IF-3, serta sebuah molekul GTP. Pembentukan kompleks inisiasi ini

difasilitasi oleh perpasangan basa antara suatu urutan di dekat ujung 3’ rRNA

berukuran 16S dan sebagian urutan pengarah (leader sequence) pada mRNA.

Selanjutnya, kompleks inisiasi bergabung dengan sub unit besar ribosom

(50S), dan metionil-tRNAfMet terikat pada sisi P. Berpasangannya triplet

kodon inisiasi pada mRNA dengan antikodon pada metionil-tRNAfMet di sisi P

menentukan urutan triplet kodon dan aminoasil-tRNAfMet berikutnya yang

akan masuk ke sisi A. Pengikatan aminoasil-tRNAfMet berikutnya, misalnya

alanil-tRNAaia, ke sisi A memerlukan protein-protein elongasi EF-Ts dan EF-

Tu. Pembentukan ikatan peptida antara gugus karboksil pada metionil-

tRNAfMet di sisi P dan gugus amino pada alanil-tRNAaia di sisi A dikatalisis

oleh enzim peptidil transferase, suatu enzim yang terikat pada sub unit

ribosom 50S. Reaksi ini menghasilkan dipeptida yang terdiri atas f-metionin

dan alanin yang terikat pada tRNAaia di sisi A.

Langkah berikutnya adalah translokasi, yang melibatkan (1) perpindahan

f-met-ala- tRNAaia dari sisi A ke sisi P dan (2) pergeseran posisi mRNA pada

ribosom sepanjang tiga basa sehingga triplet kodon yang semula berada di sisi

A masuk ke sisi P. Dalam contoh ini triplet kodon yang bergeser dari sisi A

ke P tersebut adalah triplet kodon untuk alanin. Triplet kodon berikutnya,

misalnya penyandi serin, akan masuk ke sisi A dan proses seperti di atas

hingga translokasi akan terulang kembali. Translokasi memerlukan aktivitas

faktor elongasi berupa enzim yang biasa dilambangkan dengan EF-G.

Pemanjangan atau elongasi rantai polipetida akan terus berlangsung

hingga suatu triplet kodon yang menyandi terminasi memasuki sisi A.

Sebelum suatu rantai polipeptida selesai disintesis terlebih dahulu terjadi

deformilisasi pada f-metionin menjadi metionin. Terminasi ditandai oleh

terlepasnya mRNA, tRNA di sisi P, dan rantai polipeptida dari ribosom.

Selain itu, kedua sub unit ribosom pun memisah. Pada terminasi diperlukan

aktivitas dua protein yang berperan sebagai faktor pelepas atau releasing

factors, yaitu RF-1 dan RF-2.

Sesungguhnya setiap mRNA tidak hanya ditranslasi oleh sebuah

ribosom. Pada umumnya sebuah mRNA akan ditranslasi secara serempak

oleh beberapa ribosom yang satu sama lain berjarak sekitar 90 basa di

sepanjang molekul mRNA. Kompleks translasi yang terdiri atas sebuah

mRNA dan beberapa ribosom ini dinamakan poliribosom atau polisom.

Besarnya polisom sangat bervariasi dan berkorelasi dengan ukuran

polipeptida yang akan disintesis. Sebagai contoh, rantai hemoglobin yang

tersusun dari sekitar 150 asam amino disintesis oleh polisom yang terdiri atas

lima buah ribosom (pentaribosom).

Pada prokariot translasi seringkali dimulai sebelum transkripsi berakhir.

Hal ini dimungkinkan terjadi karena tidak adanya dinding nukleus yang

memisahkan antara transkripsi dan translasi. Dengan berlangsungnya kedua

proses tersebut secara bersamaan, ekspresi gen menjadi sangat cepat.

Namun, tidak demikian halnya pada eukariot. Transkripsi terjadi di

dalam nukleus, sedangkan translasi terjadi di sitoplasma (ribosom).