LAPORAN RESMI BIOLOGI SEL MOLEKULER
PERCOBAAN 2
ANALISIS GEN DAN HOMOLOGI PROTEIN
Dosen pengampu : Drs. H. Ibrahim Arifin, M.Sc, Apt
Disusun oleh :
Nama :Aulia Rahmanati M
NIM :135011042
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS WAHID HASYIM SEMARANG
2015/2016
PERCOBAAN 2
ANALISIS GEN DAN HOMOLOGI PROTEIN
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mampu melakukan analisis terhadap ekspresi gen dan dapat mendeteksi hasil
ekspresi gen
2. Dapat mencarai homologi gen penghasil protein tertentu dari manusia dengan gen
beberapa organisme lain.
II. DASAR TEORI
Salah satu fungsi dasar yang harus dijalankan oleh DNA sebagai materi
genetic adalah fungsi fenotipik. Artinya, DNA harus mampu mengatur pertumbuhan
dandi ferensiasi individu organisme sehingga dihasilkan suatu fenotipe tertentu.
Fenotipe organisme sangat ditentukan oleh hasil interaksi protein-protein di
dalam sel. Setiap protein tersusun dari sejumlah asam amino dengan urutan tertentu,
dan setiap asam amino pembentukannya disandi (dikode) oleh urutan basa nitrogen di
dalam molekul DNA. Rangkaian proses ini, mulai dari DNA hingga terbentuknya
asam amino, dikenal sebagai dogma sentral biologi molekuler.
Gambar 1. Diagram dogma sentral biologi molekuler
Perubahan urutan basa di dalam molekul DNA menjadi urutan basa molekul
RNA dinamakan transkripsi, sedangkan penerjemahan urutan basa RNA menjadi
urutan asam amino suatu protein dinamakan translasi. Jadi, proses tanskripsi dan
translasi dapat dilihat sebagai tahap-tahap ekspresi urutan basa DNA. Namun, tidak
semua urutan basa DNA akan diekspresikan menjadi urutan asam amino. Urutan basa
DNA yang pada akhirnya menyandi urutan asam amino disebut sebagai gen. Dengan
demikian, secara kimia gen adalah urutan basa nitrogen tertentu pada molekul DNA
yang dapat dieskpresikan melalui tahap-tahap transkripsi dan translasi menjadi urutan
asam amino tertentu.
A. TAHAP-TAHAP TRANSKRIPSI
Transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan promoter,
inisiasi, elongasi, dan teminasi. Masing-masing akan dijelaskan sebagai berikut.
a. Enzim RNA polimerase mengikat untai DNA cetakan pada suatu daerah yang
mempunyai urutan basa tertentu sepanjang 20 hingga 200 basa. Daerah ini
dinamakan promoter. Baik pada prokariot maupun eukariot, promoter selalu
membawa suatu urutan basa yang tetap atau hampir tetap sehingga urutan ini
dikatakan sebagai urutan konsensus. Pada prokariot urutan konsensusnya adalah
TATAAT dan disebut kotak Pribnow, sedangkan pada eukariot urutan
konsensusnya adalah TATAAAT dan disebut kotak TATA. Urutan konsensus
akan menunjukkan kepada RNA polimerase tempat dimulainya sintesis.
Kekuatan pengikatan RNA polimerase oleh promoter yang berbeda sangat
bervariasi. Hal ini mengakibatkan perbedaan kekuatan ekspresi gen.
b. Setelah mengalami pengikatan oleh promoter, RNA polimerase akan terikat pada
suatu tempat di dekat daerah promoter, yang dinamakan tempat awal
polimerisasi. Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan di tempat ini dan
sintesis RNA pun segera dimulai.
c. Selama sintesis RNA berlangsung RNA polimerase bergerak di sepanjang
molekul DNA cetakan sambil menambahkan nukleotida demi nukleotida kepada
untai RNA yang sedang diperpanjang.
d. Molekul RNA yang baru saja selesai disintesis, dan juga enzim RNA polimerase,
segera terlepas dari untai DNA cetakan begitu enzim tersebut mencapai urutan
basa pengakhir (terminasi). Terminasi dapat terjadi oleh dua macam sebab, yaitu
terminasi yang hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi
diri) dan terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus (protein
rho). Di antara keduanya terminasi diri lebih umum dijumpai. Terminasi diri
terjadi pada urutan basa palindrom yang diikuti oleh beberapa adenin (A). Urutan
palindrom adalah urutan yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan.
Oleh karena urutan palindom ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu,
maka molekul RNA yang dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk
batang dan kala (loop).
Inisiasi transkripsi tidak harus menunggu selesainya transkripsi sebelumnya.
Hal ini karena begitu RNA polimerase telah melakukan pemanjangan 50 hingga 60
nukleotida, promoter dapat mengikat RNA polimerase yang lain. Pada gen-gen yang
ditranskripsi dengan cepat reinisiasi transkripsi dapat terjadi berulang-ulang sehingga
gen tersebut akan terselubungi oleh sejumlah molekul RNA dengan tingkat
penyelesaian yang berbeda-beda.
Secara umum mekanisme transkripsi pada prokariot dan eukariot hampir
sama. Hanya saja, pada prokariot produk langsung transkripsi atau transkrip
primernya adalah mRNA (akan dijelaskan di bawah), sedangkan pada eukariot
transkrip primernya harus mengalami prosesing RNA terlebih dahulu sebelum
menjadi mRNA. Prosesing RNA ini mencakup dua peristiwa, yaitu modifikasi kedua
ujung transkrip primer dan pembuangan urutan basa pada transkrip primer yang tidak
akan ditranslasi (disebut intron). Ujung 5’ dimodifikasi dengan penambahan guanosin
dalam ikatan 5’-5’ yang tidak umum hingga terbentuk suatu gugus terminal yang
dinamakan cap, sedangkan ujung 3’ dimodifikasi dengan urutan poliadenosin (poli A)
sepanjang lebih kurang 200 basa. Sementara itu, panjang intron yang harus dibuang
dapat mencapai 50% hingga 90% dari panjang transkrip primer, tetapi segmen yang
mengandung ujung 5’ (gugus cap) tidak pernah dibuang. Setelah intron dibuang,
segmen-segmen sisanya (disebut ekson) segera digabungkan menjadi mRNA.
Pembuangan intron dan penggabungan ekson menjadi molekul mRNA dinamakan
penyatuan RNA atau RNA splicing.
B. MACAM-MACAM RNA
Transkripsi DNA menghasilkan molekul RNA yang kemudian akan
mengalami diferensiasi struktur sesuai dengan fungsinya masing-masing. Kita
mengenal tiga macam RNA, yaitu :
a. RNA duta atau messenger RNA (mRNA), yang mempunyai struktur linier
kecuali bagian ujung terminasinya yang berbentuk batang dan kala (Gambar 10.2).
Molekul mRNA membawa urutan basa yang sebagian di antaranya akan
ditranslasi menjadi urutan asam amino. Urutan basa yang dinamakan urutan
penyandi (coding sequences) ini dibaca tiga demi tiga. Artinya, tiap tiga basa akan
menyandi pembentukan satu asam amino sehingga tiap tiga basa ini dinamakan
triplet kodon. Daftar triplet kodon beserta asam amino yang disandinya dapat
dilihat pada Tabel 1. Pada prokariot bagian mRNA yang tidak ditranslasi terletak
di depan urutan penyandi (disebut pengarah atau leader) dan di antara dua urutan
penyandi (disebut spacer sequences atau noncoding sequences). Sementara itu,
pada eukariot di samping kedua bagian tadi ada juga bagian di dalam urutan
penyandi yang tidak ditranslasi. Bagian inilah yang dinamakan intron seperti telah
dijelaskan di atas. Molekul mRNA pada prokariot sering kali membawa sejumlah
urutan penyandi bagi beberapa polipeptida yang berbeda. Molekul mRNA seperti
ini dinamakan mRNA polisistronik. Dengan adanya mRNA polisistronik, sintesis
beberapa protein yang masih terkait satu sama lain dapat diatur dengan lebih
efisien karena hanya dibutuhkan satu sinyal. Pada eukariot hampir tidak pernah
dijumpai mRNA polisistronik.
b. RNA pemindah atau transfer RNA (tRNA), yang strukturnya mengalami
modifikasi hingga berbentuk seperti daun semanggi. Seperti halnya struktur ujung
terminasi mRNA, struktur seperti daun semanggi ini terjadi karena adanya urutan
palindrom yang diselingi oleh beberapa basa (Gambar 3). Pada salah satu kalanya,
tRNA membawa tiga buah basa yang komplemeter dengan triplet kodon pada
mRNA. Ketiga basa ini dinamakan antikodon. Sementara itu, pada ujung 3’-nya
terdapat tempat pengikatan asam amino tertentu. Pengikatan yang membentuk
molekul aminoasil-tRNA ini terjadi dengan bantuan enzim aminoasil-tRNA
sintetase. Dalam hal ini gugus hidroksil (OH) pada ujung 3’ tRNA terikat sangat
kuat dengan gugus karboksil (COOH) asam amino.
c. Macam asam amino yang dibawa ditentukan oleh urutan basa pada antikodon.
Jadi, ada beberapa macam aminoasil-tRNA sesuai dengan antikodon dan macam
asam amino yang dibawanya.
d. RNA ribosomal atau ribosomal RNA (rRNA), yang strukturnya merupakan
bagian struktur ribosom. Lebih kurang separuh struktur kimia ribosom berupa
rRNA dan separuh lainnya berupa protein. Molekul rRNA, dan juga tRNA, dapat
dikatakan sebagai RNA struktural dan tidak ditranslasi menjadi asam
amino/protein. Akan tetapi, mereka adalah bagian mesin sel yang menyintesis
protein (lihat uraian tentang translasi di bawah ini).
C. TRANSLASI
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 tersebut meliputi :
a. Lebih dari 50 polipeptida serta 3 hingga 5 molekul RNA di dalam tiap ribosom
b. Sekurang-kurangnya 20 macam enzim aminoasil-tRNA sintetase yang akan
mengaktifkan asam amino
c. Empat puluh hingga 60 molekul tRNA yang berbeda
d. Sedikitnya 9 protein terlarut yang terlibat dalam inisiasi, elongasi, dan terminasi
polipeptida.
Translasi, atau pada hakekatnya sintesis protein, berlangsung di dalam ribosom,
suatu struktur organel yang banyak terdapat di dalam sitoplasma. Ribosom terdiri atas dua
subunit, 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 tapak aminoasil (tapak A) dan tapak peptidil (tapak P). Molekul aminoasil-
tRNA yang baru memasuki ribosom akan terikat di tapak A, sedangkan molekul tRNA
yang membawa rantai polipeptida yang sedang diperpanjang terikat di tapak P.
Gambaran penting sintesis protein adalah bahwa proses ini berlangsung dengan
arah tertentu sebagai berikut :
a. Molekul mRNA ditranslasi dengan arah 5’→ 3’, tetapi tidak dari ujung 5’ hingga
ujung 3’.
b. Polipeptida disintesis dari ujung 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.
Sebuah molekul mRNA akan terikat pada permukaan ribosom yang kedua
subunitnya 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 tapak 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. Penjelasan
tentang mekanisme sintesis protein yang lebih rinci disertai contoh, khususnya pada
prokariot, akan diberikan di bawah ini.
Inisiasi sintesis protein dilakukan oleh aminoasil-tRNA khusus, yaitu tRNA yang
membawa metionin (dilambangkan sebagai metionil-tRNAi Met). Hal ini berarti bahwa
sintesis semua polipeptida selalu dimulai dengan metionin. Khusus pada prokariot akan
terjadi formilasi gugus amino pada metionil-tRNAi Met (dilambangkan sebagai metionil-
tRNAf Met) yang mencegah terbentuknya ikatan peptida antara gugus amin tersebut dengan
gugus karboksil asam amino pada ujung polipetida yang sedang diperpanjang sehingga
asam amino awal pada polipeptida prokariot selalu berupa f-metionin. Pada eukariot
metionil-tRNAi Met 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-tRNA f Met, dan
subunit kecil ribosom (30S) dengan bantuan protein IF-1, IF-2, dan IF-3, serta sebuah
molekul GTP. Pembentukan kompleks inisiasi ini diduga 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 subunit besar ribosom (50S), dan metionil-tRNAf Met terikat pada tapak P.
Berpasangannya triplet kodon inisiasi pada mRNA dengan antikodon pada metionil-
tRNAf Met di tapak P menentukan urutan triplet kodon dan aminoasil-tRNAf Met berikutnya
yang akan masuk ke tapak A. Pengikatan aminoasi-tRNAf Met berikutnya, misalnya alanil-
tRNAala, ke tapak A memerlukan protein-protein elongasi EF-Ts dan EF-Tu.
Pembentukan ikatan peptida antara gugus karboksil pada metionil-tRNAf Met di tapak P
dan gugus amino pada alanil-tRNAala di tapak A dikatalisis oleh enzim peptidil
transferase, suatu enzim yang terikat pada subunit ribosom 50S. Reaksi ini menghasilkan
dipeptida yang terdiri atas f-metionin dan alanin yang terikat pada tRNAala di tapak A.
Langkah berikutnya adalah translokasi, yang melibatkan (1) perpindahan f-met-
alatRNAala dari tapak A ke tapak P dan (2) pergeseran posisi mRNA pada ribosom
sepanjang tiga basa sehingga triplet kodon yang semula berada di tapak A masuk ke tapak
P. Dalam contoh ini triplet kodon yang bergeser dari tapak A ke P tersebut adalah triplet
kodon untuk alanin. Triplet kodon berikutnya, misalnya penyandi serin, akan masuk ke
tapak 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 polipeptida akan terus berlangsung hingga suatu
tripet kodon yang menyandi terminasi memasuki tapak A. Sebelum suatu rantai
polipeptida selesai disintesis terlebih dahulu terjadi deformilisasi pada f-metionin menjadi
metionin. Terminasi ditandai oleh terlepasnya mRNA, tRNA di tapak P, dan rantai
polipeptida dari ribosom. Selain itu, kedua subunit 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 dan mekanisme nyala-padam (turn on turn off) ekspresi
gen, seperti yang akan dijelaskan nanti, juga menjadi sangat efisien.
Namun, tidak demikian halnya pada eukariot. Transkripsi terjadi di dalam
nukleus, sedangkan translasi terjadi di sitoplasma (ribosom). Pertanyaan yang muncul
adalah bagaimana mRNA hasil transkripsi dipindahkan dari nukleus ke sitoplasma,
faktor-faktor apa yang menentukan saat dan tempat translasi? Sayangnya, hingga kini kita
belum dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut dengan memuaskan. Kita baru
mengetahui bahwa transkripsi dan translasi pada eukariot jauh lebih rumit daripada proses
yang ada pada prokariot. Salah satu di antaranya seperti telah kita bicarakan di atas, yaitu
bahwa mRNA hasil transkripsi (transkrip primer) pada eukariot memerlukan prosesing
terlebih dahulu sebelum dapat ditranslasi.
1. KODE GENETIK
Penetapan triplet kodon pada mRNA sebagai pembawa informasi genetik atau
kode genetik yang akan menyandi pembentukan suatu asam amino tertentu berawal dari
pemikiran bahwa macam basa nitrogen jauh lebih sedikit daripada macam asam amino.
Basa nitrogen pada mRNA hanya ada empat macam, sedangkan asam amino ada 20
macam. Oleh karena itu, jelas tidak mungkin tiap asam amino disandi oleh satu basa.
Begitu juga, kombinasi dua basa hanya akan menghasilkan 42 atau 16 macam duplet,
masih lebih sedikit daripada macam amino yang ada. Kombinasi tiga basa akan
menghasilkan 43 atau 64 triplet, melebihi jumlah macam asam amino. Dalam hal ini,
satu macam asam amino dapat disandi oleh lebih dari satu macam triplet kodon.
Sifat-sifat kode genetik
Kode genetik mempunyai sifat-sifat yang akan dijelaskan sebagai berikut :
a. Kode genetik bersifat universal. Artinya, kode genetik berlaku sama hampir di setiap
spesies organisme.
Basa I
(5’)
Basa IIBasa III
(3’)
U C A G U
U
Phe Ser Tyr Cys C
Phe Ser Tyr Cys A
Leu Ser Stop Stop G
Leu Ser Stop Trp U
C
Leu Pro His Arg C
Leu Pro His Arg A
Leu Pro Gln Arg G
Leu Pro Gln Arg U
A
ILe Thr Asn Ser C
ILe Thr Asn Ser A
ILe Thr Lys Arg G
Met Thr Lys Arg U
G
Val Ala Asp Gly C
Val Ala Asp Gly A
Val Ala Glu Gly G
Val Ala Glu Gly U
digunakan sebuah rangka baca, dan urutan basa yang diekspresikan (gen) dapat tumpang
tindih satu sama lain.
Tabel 1. Kode genetik
Keterangan :
phe = fenilalanin, ser = serin, his = histidin, glu = asam glutamat, leu = leusin, pro =
prolin, gln = glutamin, cys = sistein, ile = isoleusin, thr = treonin, asn = asparagin, trp
= triptofan, met = metionin, ala = alanin, lys = lisin, arg = arginin, val = valin, tyr =
tirosin, asp = asam aspartat, gly = glisin, AUG (kodon metionin) dapat menjadi kodon
awal (start codon), stop = kodon stop (stop codon)
D. PENGATURAN EKSPRESI GEN
Produk-produk gen tertentu seperti protein ribosomal, rRNA, tRNA, RNA
polimerase, dan enzim-enzim yang mengatalisis berbagai reaksi metabolisme yang
berkaitan dengan fungsi pemeliharaan sel merupakan komponen esensial bagi semua
sel. Gen-gen yang menyandi pembentukan produk semacam itu perlu diekspresikan
terusmenerus sepanjang umur individu di hampir semua jenis sel tanpa bergantung
kepada kondisi lingkungan di sekitarnya. Sementara itu, banyak pula gen lainnya
yang ekspresinya sangat ditentukan oleh kondisi lingkungan sehingga mereka hanya
akan diekspresikan pada waktu dan di dalam jenis sel tertentu. Untuk gen-gen
semacam ini harus ada mekanisme pengaturan ekspresinya.
Pengaturan ekspresi gen dapat terjadi pada berbagai tahap, misalnya
transkripsi, prosesing mRNA, atau translasi. Namun, sejumlah data hasil penelitian
menunjukkan bahwa pengaturan ekspresi gen, khususnya pada prokariot, paling
banyak terjadi pada tahap transkripsi.
Mekanisme pengaturan transkripsi, baik pada prokariot maupun pada eukariot,
secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kategori utama, yaitu (1) mekanisme
yang melibatkan penyalapadaman (turn on and turn off) ekspresi gen sebagai respon
terhadap perubahan kondisi lingkungan dan (2) sirkit ekspresi gen yang telah
terprogram (preprogramed circuits). Mekanisme penyalapadaman sangat penting bagi
mikroorganisme untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan yang
seringkali terjadi secara tiba-tiba. Sebaliknya, bagi eukariot mekanisme ini
nampaknya tidak terlalu penting karena pada organisme ini sel justru cenderung
merespon sinyal-sinyal yang datang dari dalam tubuh, dan di sisi lain, sistem sirkulasi
akan menjadi penyangga bagi sel terhadap perubahan kondisi lingkungan yang
mendadak tersebut. Pada mekanisme sirkit, produk suatu gen akan menekan
transkripsi gen itu sendiri dan sekaligus memacu transkripsi gen kedua, produk gen
kedua akan menekan transkripsi gen kedua dan memacu transkripsi gen ketiga,
demikian seterusnya. Ekspresi gen yang berurutan ini telah terprogram secara genetik
sehingga gen-gen tersebut tidak akan dapat diekspresikan di luar urutan. Oleh karena
urutan ekspresinya berupa sirkit, maka mekanisme tersebut dinamakan sirkit ekspresi
gen.
III. ALAT DAN BAHAN
1. Alat
- Satu perangkat komputer
- modem
- Alat tulis
2. Bahan
- Situs NCBI
IV. CARA KERJA
1. Analisis Ekspresi Gen
Buka situs NCBI
Isi kotak search nucleotide for dengan nama gen (kode gen : NM_000125) yang akan
dianalisis (diberi keterangan bahwa gen yang ingin diteliti adalah gen pada Homo sapiens)
Pilih gen yang akan dianalisis
Copy sekuens dalam region CDS
Buka situs NCBI lagi kemudian klik ORF Finder
Masukkan sekuens CDS yang telah di-copy ke kolom FASTA Format-V
Klik ORF Find, akan muncul 6 frame
Klik frame tersebut satu per satu maka akan muncul sekuens asam amino hasil transkripsi
dari CDS yang telah dimasukkan tadi. Carilah frame mana yang merupakan sekuens gen
pengkode protein target dengan mencocockkan sekuens asam amino yang didapat dengan
sekuens asam amino pada tampilan awal identitas gen
2. Homologi Protein
Buka situs NCBI
Isi kotak search nucleotide for dengan nama gen (kode gen : NM_000125) yang akan
dianalisis (diberi keterangan bahwa gen yang ingin diteliti adalah gen pada Homo sapiens)
tentukan suatu gen yang akan dianalisis homologi proteinnya
setelah masuk ke halaman Page Sequence Viewer, copy code protein
Copy sekuens asam aminonya
Keluar dari halaman trsebut, atau buka lagi situs yang sama. Klik menu BLAST
Pilih protein-protein blast (blastp), klik. Paste sekuens asam amino pada kotak QUERY untuk
mencari homolognya
Tekan BLAST. Hasil akan muncul pada new window
Lakukan analisis lebih lanjut mengenai homologinya protein terhadap sekuens asam amino
yang dimasukkan tadi, yaitu pada organisme selain Homo sapiens, perhatikan score-nya. Klik
masing-masing organisme yang sehomolog untuk memebandingkan residu asam aminonya
dengan query
V. DATA HASIL PERCOBAAN
1. Analisis Ekspresi Gen
a. Latihan
Kode Gen : NM_000125
Nama gen : Homo sapiens estrogen reseptor 1
Source : Homo sapiens
Region CDS : 235-2022
ORF Finder
No. Frame Start Kodon Stop Kodon
1. +1 27 Tga
2. +2 4 Tga
3 +2 2 Tga
4 +3 - Tga
5 +3 1 Taa
6 -1 2 Tga
7 -2 3 Tag
8 -2 9 Tga
9 -3 1 Tga
b. Tugas
Kode Gen : NM_001085471.1
Nama gen : Homo sapiens estrogen forlhead box N3 (FOXN3) Transcript varians
Region CDS : 138-1610
ORF Finder
No. Frame Start Kodon Stop Kodon
1. +1 2 TAG
2. +1 4 TAG
3. +3 9 TAA
4 -1 1 TGA
5 -2 3 TGA
6 -2 6 TAG
7 -2 1 TGA
8 -3 1 TGA
2. Homologi Protein
a. Latihan
Kode Gen : NM_000125
Kode Protein : NP_000116.2
Nama Protein : Homo sapiens esterogen reseptor -1
CDS : 235…2022
Kesimpulan : ada beberapa protein hewan yang homolog dengan protein estrogen
receptor -1 pada Homo sapiens yaitu antara lain pada organism Pan troglodytes
(simpanse), Pan paniscus (simpanse kerdil), Pongo abelii (orang utan Sumatra), Macaca
mulata (kera rhesus).
b. Tugas
Kode Gen : NM_030756
Kode Protein : NP_110383.2
Nama Protein : Homo sapiens estrogen receptor
CDS : 508…2298
Kesimpulan : Ada beberapa protein hewan yang homolog dengan homo sapiens
estrogen receptor pada Homo sapiens yaitu antara lain pada organisme mus musculus,
ochtona princeps, orycterapus afer-afer.
VI. PEMBAHASAN
Pada Praktikum kali ini bertujuan untuk menganalisis ekspresi gen dan mendeteksi
hasil ekspresi gen juga mencari homologi gen penghasil protein tertentu dari manusia dengan
beberapa organisme lain. Dalam praktikum kali ini, yang digunakan adalah kode protein dari
Homo sapiens esterogen reseptor, dengan kode gen yang digunakan adalah NM_000125.
Dengan daerah CDS 235…2022. Dari daerah itu, gen yang diambil dan dianalisis yaitu
235…2022 yang digunakan sebagai latihan dan kode protein dari Homo sapiens estrogen
Receptor dengan kode gen yang digunakan NM_001085471.1. Dengan daerah CDS
138...1610 yang digunakan sebagai Tugas. Dalam Praktikum ini digunakan fasilitas ORI
Finder ( Opening Reading Frame) pada situs NCBI.
Ekspresi gen disebut juga dengan rangkaian atau varian asam amino. Proses ekspresi
gen diawali dengan transkripsi DNA menjadi mRNA yang kemudian ditranslasikan menjadi
asam amino. Asam amino inilah yang kemudian menjadi protein. Analisis ekspresi gen
dilakukan dengan cara melihat sekuens suatu gen yang diekspresikan melalui sintesis protein
dalam proses translasi.
Hal pertama yang dilakukan dalam melakukan analisis ini adalah membuka situs
NCBI, mengisi kotak search nucleotide for dengan kode gen yang telah ditentukan.
Kemudian gen yang diambil dari CDS dicopy dan dibuka kembali situs NCBI dan buka ORF
Finder ( Open Reading Frame Finder) dan diisi kotak ORF yang kosong dengan gen yang
sudah dicopy kemudian dipastekan ke kolom FASTA Format-V. Kemudian diklik dan akan
muncul frame yang akan menunjukkan ada tidaknya start kodon dan stop kodon. Karena
dalam tiap frame belum tentu ditemukan adanya start kodon dan stop kodonnya. Untuk
mengetahui adanya start kodon ditunjukkan dengan adanya warna biru sebagai tanda
mulainya proses transkripsi dan warna merah muda menunjukkan stop kodon sebagai tanda
bahwa. proses translasi telah berakhir. Gen yang diekspresikan untuk sintesis protein
ditunjukkan oleh basanya
Hasil ORF Finder dari Tugas dengan kode gen NM_001085471.1 tesebut terlihat ada
8 bagian frame yang dapat dianalisis. Dari ke8 frame tersebut semuanya memiliki start kodon
dan stop kodon sehingga kelima frame lainnya dapat mencerminkan ekspresi gen dari Homo
sapiens.
Pada gen Homo sapiens dilakukan juga percobaan analisis homologi protein
menggunakan fasilitas blastp (protei-protein blast) yang terdapat dalam situs NCBI. Fungsi
dari blastp adalah membandingkan suatu sekuen asam amino yang kita miliki dengan
database sekuen protein. Kemiripan protein dapat dilihat dari jumlah Query coverage yang
ditampilkan dalam blastp. Hasil blastp dari percobaan ini menunjukkan bahwa terdapat
banyak sekali protein hewan yang sehomolog dengan protein Homo sapiens estrogen receptor
antara lain protein pada :
1. Mus Mucullus ( tikus putih )
2. Ochothona Princeps ( America Pika)
3. Orycteropus afer afer
VII. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1. Sekuens gen Homo sapiens estrogen receptor isoform 1 memiliki 8 frame yang
mencerminkan ekspresi gen karena memiliki start kodon dan stop kodon.
2. Beberapa protein yang sehomolog dengan protein Homo sapiens astrogen receptor
isoform 1 merupakan organisme Ceratotherium Simun ( Badak ), Macaca Fascularis
( Monyet kra) , Challrthrix jacchus,Squirrel Monkey,Chlorocebus Sabaeus (Green
monkey).
DAFTAR PUSTAKA
Brock TD, Madigan MT. Biology of Microorganisms. 5th ed. Prentice Hall. New Jersey.
1988
Carcillo JA, Parise A, Romkes-Sparks M. 1994. Comparisson of the enzyme-linked
oligonucleotide sorbent assay to 32P-labeled PCR/Southern blotting technique in
quantitative analysis of human and rat mRNA. PCR Methods Appl. 3: 292-297.
Furuya H, et al. 2005. An improved method for Southern DNA and Northern RNA blotting
using a Mupid®-2 Mini-Gel electrophoresis unit. J Biochem Biophysi Meth 68: 139-
143.
Kittigul L, Suthachana S, Kittigul C, Pengruangrojanachai V. 1998. Immunoglobulin M-
capture biotin-strepavidin enzyme-linked immunosorbent assay for detection of
antibodies to dengue viruses. Am J Trop Med Hyg 59(3): 352-356.
Suharsono dan Widyastuti, Utut. 2006. Pelatihan Singkat Tekni Dasar Pengklonan Gen.
Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi-Lembaga Penelitian dan
Pemberdayaan Masyarakat IPB dengan DIKTI-DIKNAS. Bogor.
Susanto, A.H (2002), Bahan Ajar Genetika Dasar, Fakultas Biologi UNSOED, Purwokerto
Yuwono, T., 2008, Biologi Molekular, Erlangga, Jakarta
http://www.ncbi.nlm.nih.gov
Top Related