TRANSKRIPSI

44
TRANSKRIPSI Dr. Yekti Asih Purwestri, M.Si. Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi UGM

description

TRANSKRIPSI. Dr. Yekti Asih Purwestri , M.Si . Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi UGM. Perubahan lingkungan. DNA. RNA. Turn on/off gen. protein. Protein2 untuk menghadapi perubahan lingkungan. Pengaturan Transkripsi. Sangat penting untuk : Ekspresi gen saat diperlukankan - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of TRANSKRIPSI

Page 1: TRANSKRIPSI

TRANSKRIPSI

Dr. Yekti Asih Purwestri, M.Si.Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi UGM

Page 2: TRANSKRIPSI

Pengaturan Transkripsi

DNA

RNA

protein

Perubahan lingkungan

Turn on/off gen

Protein2 untuk menghadapi perubahan lingkungan

Sangat penting untuk:1. Ekspresi gen saat diperlukankan2. Represi gen saat tidak diperlukan3. Menjaga sumber energi; menghindari ekspresi gen2 yang tidak diperlukan

Page 3: TRANSKRIPSI

Pengaturan Transkripsi

DNA

RNA

protein

TranskripsiInitiationElongationTermination

ProcessingCappingSplicingPolyadenylationTurnover

Translasi

Protein processing

Tempat pengaturan :

Page 4: TRANSKRIPSI

Transkripsi Prokariotik

• OperonsKelompok gen2 yang salingberhubungan yang ditranskripsioleh promoter yang sama

• RNA polisistronik

• Gen2 multiple ditranskripsi sebagai SATU TRANSKRIP

• Tidak punya nukleus , shg transkripsi dan translasi dapat terjadi secara simultan

Page 5: TRANSKRIPSI

Struktur RNA

Mengandung ribosa Basa N : A,G,C,U, Urasil berpasangan dengan adenin Secara kimiawi berbeda sedikit

dengan DNA, ttp secara struktural mpy perbedaan yang besar

Jalin tunggal Kemampuannya untuk melekuk

membentuk stuktur 3D dapat fungsional

Page 6: TRANSKRIPSI

Variasi Struktur RNA

RNA lebih mirip protein dari pada DNA:domain struktur dihubungkan oleh domain yang lebih fleksibel shg fungsinya berbeda

e.g. ribozymes – catalytic RNA

Page 7: TRANSKRIPSI

SINTESIS RNA

RNA polimerase menempel pada DNA,DNA melting

Nucleosida ditambahkan 5’ 3’

Page 8: TRANSKRIPSI

Jenis RNA

Messenger RNA (mRNA) – gene2 yang mengkode protein

Ribosomal RNA (rRNA) – membentuk ribosom

Transfer RNA (tRNA) – adaptor yang menghubungkan asam amino amino dg mRNA selama translasi

Small regulatory RNA – disebut juga non-coding RNA

Page 9: TRANSKRIPSI

Pengaturan Transkripsi

TranscriptionInitiationElongationTermination

ProcessingCappingSplicingPolyadenylationTurnover

Translation

Protein processing

Pengaturan inisiasibiasanya paling penting

Page 10: TRANSKRIPSI

Inisiasi

RNA polimerase Faktor2 transkripsi Promoter DNA

Sisi pengikatan RNAP Operator – repressor binding TF binding sites lain

Start transkripsi : +1

α α β β’σ

Page 11: TRANSKRIPSI

Inisiation RNA polymerase

4 subunit Sigma faktor (σ)– menentukan

spesifisitas promoter + σ = holoenzyme Mengikat sekuen promoter Mengkatalisis “open complex” and

transkripsi DNA menjadi RNA

Page 12: TRANSKRIPSI

RNAP mengikat sekuen promoter spesifik

Faktor Sigma mengenali sekuen konsensus -10 and -35

Page 13: TRANSKRIPSI

Promoter RNA polymerase

TTGACA TATAAT

Deviation from consensus -10 , -35 sequence leads to weaker gene expression

Page 14: TRANSKRIPSI

Sigma factors

E. coli can choose between 7 sigma factors and about 350 transcription factors to fine tune its transcriptional output An Rev Micro Vol. 57: 441-466 T. M. Gruber

Sigma subunit Type of gene controlled # of genes controlled

RpoD Growth/housekeeping ~1000

RpoN N2; stress response ~15

RpoS Stationary phase, virulence ~100

RpoH Heat shock ~40

RpoF Flagella-chemotaxis ~40

RpoE ? ~5

FecI Ferric citrate transport ~5

Extreme heat shock, unfolded proteins

s70

s54

sS

sS

sF

s32

Page 15: TRANSKRIPSI

Lac operon control

• Repressor binding prevents RNAP binding promoter

• An activating transcription factor found to be required for full lac operon expression: CAP (or Crp)

Page 16: TRANSKRIPSI

lac operon – activator and repressor

CAP = catabolite activator protein

CRP = cAMP receptorprotein

Page 17: TRANSKRIPSI

Faktor2 yang mengaktifkan transkripsi Helix-turn-helix

(HTH) mengikat major groove

DNA HTH merupakan

salah satu dari banyak

TF motif

Crp dimer w/ DNA

Page 18: TRANSKRIPSI

Pengikatan kofaktor mengubah konformasi

Crp binds cAMP, induces allosteric changes glucose

cAMP

Crp

lac operon

no mRNA

cAMP

Crp

glucose

mRNACRP: cAMP reseptor protein/ CAP catabolite gene activator protein

Page 19: TRANSKRIPSI

Cooperative binding of Crp and RNAP

Pengikatan lebih stabil daripada hanya protein saja

Page 20: TRANSKRIPSI

Enhancers• activating regions not necessarily close to RNAP binding site

• NtrC required for RNAP to form open complex

NtrC (nitrogen assimilation regulatory protein) example:

• NtrC activated by P• P NtrC binds DNA, forms loop that folds back onto RNAP, initiating transcription signature of sigma 54

Page 21: TRANSKRIPSI

Transcriptional ControlTranscriptionInitiationElongationTermination

ProcessingCappingSplicingPolyadenylationTurnover

Translation

Protein processing

Page 22: TRANSKRIPSI

Terminasi Transkripsi

Bakteri perlu mengakhiri transkripsi pada ujung gen

2 mekanisme terminasi transkripsi pada bakteri: Rho-independent (lebih umum) Rho-dependent

Page 23: TRANSKRIPSI

Rho-independent termination

• Sekuen terminasi mempunyai 2 ciri :Serial Residu UDaerah kaya GC yang saling komplimen• sekuen kaya GC membentuk loop• Stem-loop menyebabkan RNAP pause• Residu U tidak stabil rantai RNA dilepaskan

Page 24: TRANSKRIPSI

Rho-dependent termination Rho merupakan protein

heksamer Melingkupi 70-80 basa

RNA Rho mempunyai

aktivitas ATPase, bergerak sepanjang RNA sampai sisi RNAP, membuka rantai ganda DNA/RNA hybrid

Page 25: TRANSKRIPSI
Page 26: TRANSKRIPSI

26

Transkripsi Eukariotik

• Faktor2 transkripsi mengikat daerah promoter dari gen.

• RNA polymerase II kemudian mengikat promoter untuk memulai transkripsi pada start site (+1).

• Enhancers adalah sekuen DNA dimana faktor transkripsi spesifik (activators) terikat untuk meningkatkan laju transkripsi.

Page 27: TRANSKRIPSI

27

Page 28: TRANSKRIPSI

28

Transkripsi Eukariotik

• Coactivators dan mediators juga diperlukan untuk fungsi faktor2 transkripsi.– coactivators and mediators mengikat faktor2

transkripsi dan bagian lain dari komponen/aparatus transkripsi

Page 29: TRANSKRIPSI

29

Page 30: TRANSKRIPSI

30

Struktur kromosom Eukariotik

• DNA eukariot dikemas dalam chromatin.• Struktur Chromatin berhubungan secara

langsung dengan pengaturan ekspresi gen.• Struktur Chromatin mulai dengan organisasi

DNA dalam nukleosom.• Nukleosom mungkin memblok RNA

polymerase II untuk bergabung dengan promoter.

Page 31: TRANSKRIPSI

31

Struktur kromosom Eukariotik

• Metilasi (penambahan –CH3) pada DNA atau protein histon juga berhubungan dengan pengaturan ekspresi gen.

• Kelompok nukleotida sitosin yang termetilasi mengikat protein yang menghambat aktivator untuk binding dengan DNA.

• Metilasi pada protein histon berhubungan dengan inaktivasi daerah chromatin

Page 32: TRANSKRIPSI

32

Page 33: TRANSKRIPSI

33

Page 34: TRANSKRIPSI

34

Regulasi post transkripsional

• Pengaturan ekspresi gen biasanya melibatkan pengaturan inisiasi transkripsi.

• Tetapi ekspresi gen dapat dikontrol setelah transkripsi, dengan mekanisme berikut :– RNA interference– alternative splicing– RNA editing– mRNA degradation

Page 35: TRANSKRIPSI

35

Posttranscriptional Regulation

• RNA interference melibatkan pemakaian molekul small RNA

• Enzim Dicer memotong double stranded RNA menjadi potongan2 kecil RNA– micro-RNAs bind to complementary RNA to

prevent translation– small interfering RNAs degrade particular mRNAs

before translation

Page 36: TRANSKRIPSI

36

Page 37: TRANSKRIPSI

37

Posttranscriptional Regulation

• Introns are spliced out of pre-mRNAs to produce the mature mRNA that is translated.

• Alternative splicing recognizes different splice sites in different tissue types.

• The mature mRNAs in each tissue possess different exons, resulting in different polypeptide products from the same gene.

Page 38: TRANSKRIPSI

38

Page 39: TRANSKRIPSI

39

Posttranscriptional Regulation

• RNA editing creates mature mRNA that are not truly encoded by the genome.

• For example – – apolipoprotein B exists in 2 isoforms– one isoform is produced by editing the mRNA to

create a stop codon– this RNA editing is tissue-specific

Page 40: TRANSKRIPSI

40

Posttranscriptional Regulation

• Mature mRNA molecules have various half-lives depending on the gene and the location (tissue) of expression.

• The amount of polypeptide produced from a particular gene can be influenced by the half-life of the mRNA molecules.

Page 41: TRANSKRIPSI

41

Page 42: TRANSKRIPSI

Actinomycin D Dari Streptomyces Mengikat erat pada dupleks DNA menyisipkan diri antara

pasangan basa G=C Menghalangi pergerakan polymerase sepanjang rantai Menghambat baik prokariotik maupun eukariotik

Acridine Menghambat dengan jalan yang sama dengan Actinomycin D

Senyawa Penghambat Transkripsi

Page 43: TRANSKRIPSI

Rifampicin Dari Streptomyces Menghalangi pembentukan ikatan fosfodiester

pertama Tidak menghalangi pemanjangan rantai Mengikat pada sub unit β polymerase RNA Tidak menghambat sintesis RNA pada eukariot

Senyawa Penghambat Transkripsi

Page 44: TRANSKRIPSI

α-amanitin spesifik inhibitor pada sel hewan dari jamur Amanita phalloides menghambat enzim polymerase RNA II pada

eukariot tidak menghambat sintesis RNA prokariot dan

jamurnya sendiri

Senyawa Penghambat Transkripsi