regulasi-eukaryot.pdf

7/23/2019 regulasi-eukaryot.pdf

1/17

Suharsono. 2005. BTK505. IPB

REGULASI EKSPRESI GEN PADA

ORGANISME EUKARYOT

Morfologi dan fungsi berbagai tipe sel organisme tingkat tinggiberbeda, misalnya: neuron mamalia berbeda dengan limfosit,

tetapi genomnya sama Difenrensiasi sel sifatnya ireversibel (kekal), dan terdapat

perbedaan yang nyata antar sel dari organ yang berbeda,maka timbul hipotesis: proses diferensiasi sel menyebabkan

beberapa gen dari genom sel hilang Bukti saat ini: genom sel tetap, diferensiasi sel menyebabkan

perbedaan dalam ekspresi gen

Perbedaan antar sel: perbedaan RNA dan protein, bukanDNA

Bukti bahwa genom tetap selama diferensiasi sel:

1. Katak: Sel telur + inti sel kulit berudu

2. Wortel: potongan umbi tanaman utuh


2/17


Bukti bahwa selama diferensiasi genom sel tidak berubah

Pada organisme eukaryot, tidak semua gen

diekspresikan pada satu sel, terutama untuk

gen struktural

Contoh: gen yang diekspresikan di sel syaraf

sel otot sel hati

Sel dari umbi wortel kalus jaringan tanaman utuh (akar, batang, daun, umbi)Tidak ada gen yang hilang selama proses diferensiasi (spesialisasi) sel menjadi sel umbi

Inti sel kulit + sitoplasma sel telur berudu

Tidak ada gen yang hilang selama diferensiasi

(spesialisasi) sel menjadi sel kulit


3/17


Sel yang berbeda mensintesis protein yang berbeda

Diferensiasi: perbedaan antar sel

Selain perbedaan, terdapat persamaan beberapa proteindiantara sel:

Protein berlimpah: protein struktural dari sitoskeletondan kromosom, protein utama dari membran RE dangolgi, protein ribosomal

Protein tidak berlimpah: enzim yang terlibat dalam reaksi

sentral metabolisme Beberapa protein berlimpah di sel tertentu dimana protein

itu berfungsi dan tidak terdeteksi di sel lainnya, misalnya:hemoglobin hanya terdapat di sel-sel darah merah.

Sebagian besar protein yang disintesis dalam jumlahberlebihan biasanya ditemukan pada berbagai jenis selyang berbeda, misal: sel otot vs sel syaraf; sel hati vs sel

paru-paru


4/17


Kontrol ekspresi gen pada eukaryot

DNA

Transkrip RNA primer

mRNA

mRNA

Protein tidak aktif

Protein mRNA tidak aktif

6

54

3 Sitosol

2

1

Inti sel

1. Kontrol transkripsi: kapandan

berapa?

2. Kontrol pemrosesanRNA:

Bagaimanatranskrip RNA primer

diproses?3. Kontrol transport: mRNA mana

yang akandieksport kesitosol?

4. Kontrol translasi: mRNA manayang akanditerjemahkanke

dalamprotein olehribosom

5. Kontrol degradasi mRNA:

beberapamRNA didegradasi

6. Kontrol aktifitasprotein: protein

mengalami aktivasi/inaktivasi

Kontrol transkripsi yang paling dominanmRNA sel hati mRNA sel otak


5/17


Inti sel

DNA

Transkripsi in vitro Nuclear run on

Lisis

NTP5

3

hnRNA radioaktif

Digunakan untuk membuat pelacak yang berupa hnRNA

yang dilabel dengan radioaktif

Pelacak


6/17


Cara membuktikan adanya kontrol transkripsi


7/17Suharsono. 2005. BTK505. IPB

Regulasi ekspresi gen

Protein pengatur gen

sekelompok protein yang dapat mengikat DNA secara spesifik

mengaktifkan atau menghambat transkripsijumlah: low copies/cell (1 molekul/3000 nukleosom atau 104 kopi/sel

mamalia)

mengenal sekuen tertentu dari DNA (biasanya 8-15 nt)

pengikatan protein ini pada DNA dapat merangsang (regulasi positif)atau menghambat (regulasi negatif) transkripsi dari gen yang ada di

dekatnya



Proses pertumbuhan dan diferensiasi sel

Sebuah sel mengandungbanyak protein yang saling

berinteraksi untuk

mengontrol ekspresi gen.

Kombinasi beberapaprotein tipe sel yang

spesifik

Protein regulator dapat

mengontrol ekspresi genpenyandi regulator lainnya

Pengaruh protein pengatur gen (yangbaru) tergantung dari protein pengatur

yang sudah ada sebelumnya



Protein master pengatur gen

Tingkatan gen regulator tidak sama. Protein master pengatur gen dapat

mengatur beberapa gen.

Contoh:

1.Mutasi homeotik pada

Drosophila: antennapedia karena adanya

perubahan protein tunggal

(protein master)

2. Mutasi protein (tunggal)regulator (reseptor untuk

hormon sterois testoteron)

orang XY (laki-laki)

menyerupai wanita



Metilasi

Pada eukaryot terjadi pada basa sitosin (~ 3% sitosin mengalami

metilasi)Terjadi pada CGCG atau CCGG

Menghambat ekspresi gen ybs

Dipertahankan pada generasi berikutnya olehmaintenance DNA

methylase

Pada saat replikasi, sitosin tidak mengalami

metilasi

Maintenance DNA methylase menambahkan

gugus metil pada sitosin



Metilasi (lanjutan)

Analisis metilasi DNA:

Enzim restriksi1. MspI CCGG dan CC*GG

2. HpaII CCGG tapi tidak CC*GG

1 2

10

7

3

kb1 2

CC*GGCCGG

Metilasi berperan dalam proses cancerogenesis dengan

menghambat terjadinya cancer. Cancerigen (bahancarcinogenik) merupakan inhibitor bagi maintenance DNA

methylase ekspresi berlebihan dari suatu gen.

5-azacytidine Inhibitor bagi maintenance DNA methylase tumor pada tikus



Hormon

Zat yang dihasilkan oleh kelenjar endokrin, terlarut dalam darah, dibawa

ke sel sasaran lewat aliran darahBerperan dalam regulasi sintesis protein terutama pada vertebrata (man)

Mekanisme

1.Hormon yang masuk kedalam sel

Larut dalam air sehingga tidak bisa melewati membranlipid dari sel (contoh: adrenalin, glukagon)

Beraksi lewat perantara cAMP yang terbentuk di

dalam sel (sebagai second messenger)

Pada sel sasaran, hormon dikenali oleh reseptorpada membran luar sel. Interaksi hormon-reseptor

rentetan reaksi sehingga terbentuk cAMP. cAMP

mengaktifkan serangkaian reaksi di dalam sel

Second messenger lainnya: IP3 (inositol trifosfat); DG

(diacylglycerol) yang terbentuk dari PIP2

(phosphatidylinositol diphosphate)

2 H k k d l l



2. Hormon yang masuk kedalam sel

Larut dalam lemak melewati membran sel

BM kecil

Hormon steroid (misal: Estrogen)Problem transport dalam darah diangkut oleh transporter protein

Hormon yang masuk ke dalamsel berinteraksi dengan reseptor

spesifik afinitas terhadap

DNA transkripsi (sintesis

protein)

E h



Enhancer

Urutan DNA yang mempengaruhi promoter, menstimulasi ekspresi gen (~

aktivator)

Karakteristik

Aktif pada gen yang jauh jaraknya (ribuan nukleotida)

Terletak sebelum atau sesudah gen

Dapat diregulasi oleh faktor yang bisa berdisfusi

Contoh:

Enhancer dari genearlySV40 bila difusikan dengan gen -globin (jarak3 kb) transkripsi-globin meningkat 100x

Regulator (aktivator)



Faktor transkripsi yang umum

Transkripsi pada eukaryot lebih kompleks

daripada prokaryotTranskripsi polimerase eukaryot (RNA pol II)

mengenali kompleks DNA-protein

Bagian yang penting dari kompleks DNA-

protein: faktor TATA = Transcription factor IID(TFIID) protein yang mengikat TATA box

(TATAAA pada 25 sampai 30)

TFIID-Faktor TATA aktivitas promoter, awal

inisiasi sintesis RNASemua RNA pol II mengenali promoter bila ada

TFIID, sehingga TFIID merupakan perangkat

yang penting bagi terjadinya transkripsi

TFIID-Faktor TATA stabil, sehingga dapatdibaca berulangkali oleh RNA pol II

Kebanyakan fungsi aktivator pada eukaryot

adalah mempertemukan faktor TATA dengan

DNA promoter

Ak i GAL4


16/17


Aktivator GAL4

Aktivator pada umumnya

mempunya paling sedikit 2 domain(bagian): aktivasi dan penempelan

pada DNA yang tidak saling

mempengaruhi (independen)

GAL4aktivasi gen-gen penyandi enzim

untuk konversi galaktosa menjadi

glukosa

2 bagian

GAL4 mengikat DNA promoter untuk

memudahkan TFIIB melekat dalam kompleks

transkripsiTranskripsi meningkat 1000x

GAL4 d S h i


17/17


GAL4 padaSaccharomyces cereviseae

regulasi-eukaryot.pdf

Documents

Transcript of regulasi-eukaryot.pdf