TRANSKRIPSI
description
Transcript of TRANSKRIPSI
TRANSKRIPSI
Dr. Yekti Asih Purwestri, M.Si.Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi UGM
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
Pengaturan Transkripsi
DNA
RNA
protein
TranskripsiInitiationElongationTermination
ProcessingCappingSplicingPolyadenylationTurnover
Translasi
Protein processing
Tempat pengaturan :
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
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
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
SINTESIS RNA
RNA polimerase menempel pada DNA,DNA melting
Nucleosida ditambahkan 5’ 3’
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
Pengaturan Transkripsi
TranscriptionInitiationElongationTermination
ProcessingCappingSplicingPolyadenylationTurnover
Translation
Protein processing
Pengaturan inisiasibiasanya paling penting
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
Inisiation RNA polymerase
4 subunit Sigma faktor (σ)– menentukan
spesifisitas promoter + σ = holoenzyme Mengikat sekuen promoter Mengkatalisis “open complex” and
transkripsi DNA menjadi RNA
RNAP mengikat sekuen promoter spesifik
Faktor Sigma mengenali sekuen konsensus -10 and -35
Promoter RNA polymerase
TTGACA TATAAT
Deviation from consensus -10 , -35 sequence leads to weaker gene expression
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
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)
lac operon – activator and repressor
CAP = catabolite activator protein
CRP = cAMP receptorprotein
Faktor2 yang mengaktifkan transkripsi Helix-turn-helix
(HTH) mengikat major groove
DNA HTH merupakan
salah satu dari banyak
TF motif
Crp dimer w/ DNA
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
Cooperative binding of Crp and RNAP
Pengikatan lebih stabil daripada hanya protein saja
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
Transcriptional ControlTranscriptionInitiationElongationTermination
ProcessingCappingSplicingPolyadenylationTurnover
Translation
Protein processing
Terminasi Transkripsi
Bakteri perlu mengakhiri transkripsi pada ujung gen
2 mekanisme terminasi transkripsi pada bakteri: Rho-independent (lebih umum) Rho-dependent
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
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
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.
27
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
29
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.
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
32
33
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
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
36
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.
38
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
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.
41
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
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
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