MAKALAH BIOLOGI MOLEKULERRegulasi Transkripsi
OLEH
NAMA ANGGOTA :
R.RR.DIAH NIBRAS I.M 125130100111038
WIJAYA KUSUMA MAHERU 125130100111039
GETTY AMURA LAFALI 125130101111019
ROVIQOTUL HIDAYAH 125130101111020
RISKI NURHIDAYATI 125130101111021
ISMI LAILATUL BADRIYAH 125130101111022
KELAS : B 2012
PROGRAM KEDOKTERAN HEWANUNIVERSITAS BRAWIJAYA
2013-2014
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gen merupakan unit molekul DNA atau RNA dengan panjang molekul tertentu yang membawa
informasi mengenai urutan asam amino yang lengkap suatu protein atau yang menentukan struktur
lengkap suatu molekul rRNA atau tRNA. Gen dapat diwariskan dan diekspresikan. Ekspresi genetik
adalah suatu rangkaian proses kompleks yang melibatkan banyak faktor. Proses ekspresi gen adalah
proses transformasi informasi genetik melalui transkripsi dan translasi, untuk pembentukan protein
dan enzim. Secara umum, proses ekspresi genetik dimulai dan diatur sejak pra-inisiasi transkripsi.
Namun, tidak dapat diketahui secara pasti kapan sebenarnya proses regulasi tersebut mulai dilakukan
karena sistem biologis adalah suatu sistem siklis yang tidak dapat secara pasti ditentukan titik awalnya.
Bagaimana ekspresi genetik suatu gen berlangsung, pada tiap organisme (prokariot/eukariot) regulasi
suatu gen terekspresi memiliki mekanisme yang berbeda.
Regulasi suatu gen berbeda-beda, bahkan dalam suatu individu terdapat gen yang terus
diekspresi (Housekeeping Gene) dan ada gen yang hanya diekspresikan pada tempat dan saat tertentu
saja (Luxuries Gene). Regulasi ekspresi gen merupakan aspek yang sangat penting bagi jasad hidup.
Tanpa sistem pengendali yang efisien, sel akan kehilangan banyak energi yang akan merugikan jasad
hidup. Dalam sistem molekuler ada banyak sistem pengendali ekspresi gen yang menentukan kapan
suatu gen tertentu diaktifkan dan diekspresikan untuk menghasilkan suatu produk ekspresi.
Regulasi gen adalah istilah informal yang digunakan untuk menggambarkan setiap mekanisme
yang digunakan oleh sel untuk menambah atau mengurangi produksi produk gen tertentu (protein atau
RNA). Sel dapat memodifikasi pola ekspresi gen mereka untuk memicu jalur perkembangan,
menanggapi rangsangan lingkungan, atau beradaptasi dengan sumber makanan baru. Semua titik
ekspresi gen dapat diatur. Ini termasuk transkripsi, pemrosesan RNA dan transportasi, translasi dan
modifikasi pasca-translasi protein, dan degradasi mRNA.
Berdasarkan sel penyusunnya regulasi ekspresi gen dapat dikelompokkan atas regulasi ekspresi
gen pada Prokariotik dan eukariotik. Pada Prokariotik, pengendalian ekspresi gen hanya terjadi pada
aras transkripsi. Sedangkan pada eukariotik pengendalian ekspresi gen terjadi mulai dari transkripsi
sampai pasca translasi. Secara umum regulasi ekspresi gen dapat ditinjau dari tiga sisi, yaitu : sinyal
pengendali ekspresi, aras pengendali ekspresi dan mekanisme pengendalian.
Karena pentingnya proses regulasi gen dalam pembentukan atau pengekspresian suatu gen
menjadi sebuah protein (asam amino), maka makalah ini dibuat untuk membahas lebih jelas mengenai
proses regulasi gen baik pada prokariotik ataupun eukariotik.
1.2 Tujuan
Makalah ini bertujuan untuk mengetahui lebih jelas mengenai regulasi gen, baik pada
eukariotik dan prokariotik yang nantinya dapat menentukan pengekspresian suatu gen dengan kajian
biologi molekuler.
1.3 Manfaat
Makalah ini dapat menambah wawasan dari penulis mengenai regulasi gen dan dapat
menambah daftar pustaka mengenai mekanisme dan peranan regulasi gen pada pengekspresian gen.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Regulasi Ekspresi Gen
Ekspresi gen dimulai dari aktivitas RNA polimerase dalam mentranskrip DNA. Pengikatan
RNA polimerase ke DNA terjadi di lokasi khusus yang disebut promotor. Promotor kuat mampu
berinteraksi dengan RNA polimerase dan menginisiasi transkripsi dengan cepat. Hal sebaliknya terjadi
pada promotor lemah. Transkripsi berjalan dari 3’5’ DNA template atau mRNA disintesis dari
5’3’. Transkripsi berakhir ketika RNA polimerase mencapai daerah penghentian atau terminasi.
Kemudia RNA polimerase keluar dari DNA, sehingga diperoleh 1 pita mRNA lengkap. Satu mRNA
dapat mengkode 1 atau lebih polipeptida. mRNA yang dapat mengkode lebih dari 1 polipeptida
disebut mRNA polisistronik. mRNA polisistronik ditranslasi menghasilkan beberapa polipeptida
terpisah dalam sekali translasi. Translasi berlangsung di dalam ribosom. Setelah ditranslasi mRNA
akan terdegradasi dengan cepat dalam beberapa menit.
Regulasi ekspresi gen merupakan proses pengaturan dalam penterjemahan informasi genetik.
Regulasi ekspresi gen adalah suatu pengendalian gen yang berfungsi untuk memunculkan fenotipe dari
genotipe. Proses pengaturan ini dilakukan dengan cara menghentikan produksi enzim, melalui
penghentian gen penyandinya. Regulasi ekspresi gen pada bakteri dimulai dari proses transkripsi. Ini
artinya jika suatu protein (yang dikodekan oleh gen) diperlukan, protein akan ditranskripsi. Sedangkan
jika suatu protein (yang dikodekan oleh gen) tidak diperlukan, maka protein tidak akan ditranskripsi.
Pengendalian suatu gen melibatkan aktivitas gen regulator. Secara umum dikenal dua sistem
pengendalian ekspresi gen, yaitu: pengendalian positif dan negatif. Pengendalian positif pada suatu
operon artinya operon diaktifkan oleh produk gen regulator. Sebaliknya, pengendalian negatif berarti
operon tersebut dinonaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator. Pengendalian positif membutuhkan
protein untuk terjadinya transkripsi, sedangkan pengendalian negatif membutuhkan protein untuk
menghambar terjadinya transkripsi.
Produk gen regulator ada dua macam yaitu : aktivator dan represor. Aktivator berperan dalam
pengendalian secara positif, dan represor berperan dalam pengendalian secara negatif. Produk gen
regulator bekerja dengan cara menempel pada sisi pengikatan protein regulator pada daerah promoter
gen yang diaturnya. Pengikatan aktivator atau represor pada promoter ditentukan oleh keberadaan
molekul efektor yang biasanya berupa molekul kecil seperti asam amino, gula dan metabolit serupa
lainnya. Molekul efektor yang mengaktifkan ekspresi gen disebut induser. Sedangkan yang bersifat
menekan ekspresi gen disebut represor. Lebih jauh pengendalian positif dan negatif dapat dibedakan
menjadi dua sistem yaitu sistem yang dapat diinduksi (inducible system) dan sistem yang dapat ditekan
(repressible system).
Induksi dan Represi Operon
Pengendalian secara negatif pada operon artinya operon dinonaktifkan oleh produk gen regulator
(represor), sehingga bila represor ini menempel pada operator akan dapat menghambat transkripsi. Operon
dapat diaktifkan dengan cara diinduksi. Induksi operon terjadi apabila ada molekul efektor dalam sel. Molekul
efektor merupakan molekul yang mengikat protein dan dapat merubah aktivitas protein. Molekul efektor yang
dapat meningkatkan aktivitas protein disebut dengan induser. Dalam hal ini induser akan berikatan dengan
represor, untuk kemudian mengubah struktur dari represor. Hal ini mengakibatkan represor tidak dapat lagi
berikatan dengan operator. Dengan demikian transkripsi dapat berjalan. Secara skematis sistem pengendalian
negatif dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 1. Sistem Pengendalian Negatif pada Regulasi Ekspresi Gen
Dari gambar dapat dijelaskan bahwa pada pengendalian negatif dilakukan oleh protein represor
yang dihasilkan oleh gen regulator. Pada gambar satu, represor ini menempel pada operator.
Penempelan menyebabkan RNA polimerase tidak dapat melakukan transkripsi gen-gen struktural,
sehingga operon mengalami represi (penekanan). Proses ini akan terjadi secara terus menerus selama
tidak ada induser di dalam sel. Ini disebut dengan mekanisme efisiensi seluler karena sel tidak perlu
mengaktifkan operon jika memang tidak ada induser sehingga energi seluler dapat dihemat. Pada
gambar dua, menjelaskan jika ada induser maka, induser melekat pada bagian represor dan mengubah
struktur dari represor, sehingga mengubah allosterik konformasi molekul represor. Hal ini
mengakibatkan represor tidak dapat menempel lagi pada operator dan represor tidak mampu
menghambat transkripsi, sehingga RNA polimerase akan terus berjalan. Pada gambar ketiga, represor
yang dihasilkan pada gen regulator tidak berikatan dengan ko-represor akan menjadi tidak aktif dan
transkripsi pun akan tetap berjalan. Terakhir pada gambar ke empat represor yang berikatan dengan
ko-represor pada sisi allosteriknya akan menghambat transkripsi.
Pada sistem pengendalian positif pada gen operon, operon diaktifkan oleh produk gen
regulator, yaitu aktivator. Aktivator dapat bekerja (diaktifkan) bila ada induser. Kemudian aktivator
yang telah berikatan dengan induser akan menempel pada operator. Dengan demikian transkripsi dapat
berjalan. Transkripsi dapat dihentikan kembali bila ada ko-represor. Ko-represor dapat berikatan
dengan aktivator dan menonaktifkan kerja aktivator. Secara skematis pengendalian positif operon
dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2. Sistem Pengendalian Positif pada Regulasi Ekspresi Gen
Berdasarkan gambar dapat dijelaskan bahwa pengendalian positif operon diaktifkan oleh produk
ekspresi gen regulator. Pada gambar pertama menjelaskan bahwa gen regulator menghasilkan suatu
aktivator yang belum aktif, sehingga transkripsi tidak bisa berjalan. Pada gambar kedua menjelaskan
bahwa aktivator yang dihasilkan oleh gen berikatan dengan protein induser sehingga aktivator akan
mengalami reaktivasi dan transkripsi pun berjalan. Pada gambar ketiga gen regulator yang
menghasilkan aktivator yang sudah aktif dan transkripsi pun berjalan. Pada gambar ke empat
menjelaskan bahwa aktivator akan berikatan dengan ko-represor sehinggan menjadi tidak aktif,
sehingga tidak akan terjadi transkripsi.
Selain diregulasi oleh protein regulasi, operon juga diregulasi oleh struktur sekunder mRNA.
Struktur sekunder mRNA yang dapat meregulasi transkripsi adalah tusuk konde. Struktur tusuk konde
mRNA menghasilkan 3 bentuk regulasi, yaitu penundaan (pausing), atenuasi (attenuation), dan
antiterminasi. Ketiga struktur tusuk konde terletak di lokasi sangat dekat. Tusuk konde penundaan
terletak di segmen 1 dan 2, tusuk konde atenuasi terletak di segmen 3 dan 4, sedangkan tusuk konde
antiterminasi terletak di segmen 2 dan 3 dari segmen operon, tepatnya di urutan pemimpin (leader
sequence). Dengan demikian hanya akan dijumpai maksimal 2 tusuk konde pada satu mRNA.
Mutasi nonsense juga dapat menghentikan transkripsi secara prematur pada proses elongasi.
Jika pada regulasi atenuasi tidak menghasilkan polipeptida, tetapi pada regulasi nonsense
menghasilkan polipeptida. Namun polipeptida hasil regulasi nonsense dapat berfungsi maksimal,
sebagian, bahkan tidak sama sekali. Hal ini tergantung lokasi terjadinya mutasi nonsense. Jika mutasi
terjadi di urutan awal sampai pertengahan, maka polipeptida yang dihasilkan tidak berfungsi. Namun
jika mutasi terjadi pada urutan akhir, maka polipeptida yang dihasilkan dapat berfungsi sebagian atau
penuh.
2.2 Tahapan-Tahapan Transkripsi
1. Inisiasi
Tahapan proses inisiasi transkripsi meliputi 4 langkah yaitu: (1) pembentukan kompleks
promoter tertutup, (2) pembentukan kompleks promoter terbuka, (3) penggabungan beberapa
nukleotida awal (sekiatar 10 nukleotida), dan (4) perubahan konfirmasi RNA polimerase karena
subunit σ dilepaskan dari kompleks holoenzim. Subunit σ tersebut selanjutnya dapat digunakan lagi
dalam proses inisiasi transkripsi selanjutnya. Bagian DNA yang terbuka setelah RNA polimerase
menempel biasanya terjadi pada daerah sekitar -9 sampai +3 sehingga menjadi struktur untai tunggal.
Bagian DNA yang berkaitan dengan RNA polimerase membentuk suatu struktur gelembung
transkripsi (transcription bubble) sepanjang kurang lebih 17 pasang basa. Setelah struktur promoter
terbuka secara stabil, maka selanjutnya RNA polimerase melakukan proses inisiasi transkripsi dengan
menggunakan urutan DNA cetakan sebagai panduannya. Dalam proses transkripsi, nukleotida RNA
digabungkan sehingga membentuk transkrip RNA. Nukleotida pertama yang digabungkan hampir
selalu berupa molekul purin. Kajian pada 88 promoter menunjukkan bahwa 51% molekul RNA
diawali dengan basa A, 42% diawali dengan G, 5% diawali dengan C, dan 2% diawali dengan U. pada
awalnya basa-basa RNA yang digabungkan membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA cetakan,
sehingga jika urutan DNA cetakan adalah ATG, maka basa RNA yang digabungkan adalah UAC.
Subunit σ mempunyai peranan dalam menstimulasi inisiasi transkripsi tetapi tidak
mempercepat laju pertambahan untaian RNA. Proses inisiasi transkripsi merupakan proses yang
menentukan laju transkrpisi. Inisiasi transkripsi dapat dihambat oleh pemberian antibiotic rifampisin,
tetapi antibiotic ini tidak menghambat proses pemajangan transkrip.
Setelah proses inisiasi transkripsi terjadi, selanjutnya subunit σ terlepas dari enzim inti dan
dapat digunakan oleh enzim inti RNA polimerase yang lain.siklus subunit σ tersebut pertama kali
diungkapkan oleh Travers dan Burgess pada tahun 1969. Mereka menunjukan bahwa jika transkripsi
berlangsung pada kekuatan ionic yang rendah, maka RNA polimerase inti tidak terlepas dari DNA
cetakan pada ujung suatu gen. Hal ini menyebabkan inisiasi transkrisi berhenti. Jika ke dalam sistem
tersebut dimasukkan RNA polimerase inti yang baru maka, transkripsi kemudian berjalan kembali.
Keadaan ini menunjukkan bahwa RNA polimerase inti yang baru tersebut kemudian bergabung
dengan subunit σ yang sebelumnya telah dilepaskan dari enzim RNA polimerase inti lainnya.
2. Elongasi
a. Elongasi Eukariotik
Tahapan pemanjangan (elongasi) adalah selang selama enzim RNA polimerase II bergerak
sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA dengan membuka rantai ganda DNA dan
menyalin sandi yang terdapat pada DNA membentuk molekul hibrida RNA-DNA. Proses ini diikuti
dengan kembali berpasangannya rantai tunggal DNA yang terbuka membentuk rantai ganda dengan
pasangan aslinya. RNA kemudian muncul sebagai rantai tunggal yang bebas, yang ujung
pemanjangannya masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim. RNA polimerase bergerak
sepanjang DNA menyalin urutan spesifik DNA ke dalam urutan spesifik molekul baru RNA (sintesis
RNA), gelembung transkripsi juga bergerak bersama. Gelembung transkripsi merupakan bagian DNA
yang mengalami pembukaan heliks. Bergeraknya gelembung transkripsi bersamaan dengan gerakan
maju RNA polimerase karena ketika RNA polimerase bergerak di sepanjang DNA cetakan,
gelembung transkripsi mendenaturasi untai ganda DNA di bagian depan gelembung dan merenaturasi
kembali dibagian belakang gelembung. Panjang gelembung transkripsi kurang lebih 18 pb, tetapi
panjang daerah hibrida RNA-DNA di dalam gelembung itu lebih pendek.
Pembentukan kompleks pra-inisiasi transkripsi pada eukariot
Transkripsi gen kelas II dilakukan oleh RNA polimerase II yang dibantu oleh beberapa faktor
transkripsi umum. Penyusunan kompleks faktor transkripsi umum dan RNA polimerase II pada daerah
promotor membentuk kompleks pra inisiasi yang akan segera mengawali transkripsi jika ada
nukleotida. Ikatan semacam ini membuat daerah promotor menjadi terbuka sehingga RNA polimerase
II dapat membaca urutan DNA pada cetakan. Faktor transkripsi umum yang berperan dalam
mengarahkan RNA polimerase II ke promotor adalah TFIIA, TFIIB, TFIID,TFIIE, TFIIF, TFIIH dan
TFIIJ. Faktor-faktor transkripsi tersebut akan menempel ke daerah promotor secara beratahap sebelum
akhirnya terbentuk kompleks pra inisiasi. Penempelan faktor transkripsi tersebut terjadi dengan urutan:
pertama-tama TFIID menempel pada bagian kotak TATA pada promotor, yang dibantu oleh
faktor TFIIA sehingga membentuk kompleks DA.
kemudian diikuti oleh penempelan TFIIB,
TFIIF selanjutnya menempel diikuti oleh penempelan RNA polimerase II,
akhirnya faktor TFIIE akan menempel diikuti oleh TFIIH dan TFIIJ. Kompleks pra inisiasi
yang terbentuk disebut kompleks DABPolFEH.
Setelah terbentuk kompleks pra inisiasi RNA polimerase II siap untuk melakukan proses
transkripsi jika ada nukleotida. Faktor transkripsi yang penting untuk mengawali inisiasi proses
transkripsi adalah TBP, TFIIB, TFIIF, dan RNA polimerase II tanpa adanya TFIIE dan TFIIH,
sebenarnya sudah dapat terjadi transkripsi namun tidak sempurna. Pembentukan transkripsi yang tidak
sempurna tersebut menandakan telah terbentuknya kompleks inisisasi termasuk terjadinya pembukaan
DNA secara lokal dan pembentukan ikatan pospodiester pertama. Dalam hal ini faktor TFIIE dan
TFIIH tidak diperlukan dalam proses inisiasi melainkan diperlukan dalam proses pelepasan dari
promotor yang menandai dimulainya transkripsi (pemanjangan transkip) secara aktif. Pelepasan dari
promotot tersebut dikatalisis oleh aktifitas DNA helikase yang dimiliki oleh TFIIH sehingga
menyebabkan terbukanya DNA pada daerah promotor. Hal ini dilakukan dengan cara memuntir DNA
di daerah hilir dari bagian yang berikatan dengan faktor transkripsi yang lain sehingga terbentuk
gelembung transkripsi. Pembentukan gelembung transkripsi memunkinkan RNA polimerase untuk
memulai transkripsi dan bergerak dari hilir sepanjang 10-12 nukleotida. Pergerakan RNA polimerase
tersebut dibantu oleh aktifitas TFIIH yang menyebabkan pemanjangan gelembung transkripsi.
Faktor TFIIH mempunyai banyak peranan salah satunya adalah proses fosforilasi RNA
polimerase II menjadi bentuk IIO. TFIIH diketahui mempunyai aktifitas kinase CTD. Bentuk RNA
polimerase IIO inilah yang selanjutnya melakukan proses pemanjangan transkripsi. Fosforilasi terjadi
pada asam-asam amino pada bagian CTD yang ada pada subunit RNA polimerase II yang paling besar.
Dengan demikian dapat dikatakan bahwa proses fosforilasi RNA polimerase II menjadi inisiasi dan
selanjutnya terjadi pemanjangan transkripsi. fosforilasi pada RNA polimerase II menyebabkan
terjadinya komfirmasi kompleks inisiasi menjadi bentuk yang siap untuk melakukan pemanjangan
transkripsi. Pemanjangan transkripsi tersebut dapat terjadi karena fosforilasi RNA polimerase II
menyebabkan ikatan antara CTD dan TBP menjadi lemah. Dengan adanya nukleotida maka kompleks
pemanjangan (elongation kompleks) dapat meneruskan pemanjangan transkrispi (RNA).
Proses pemanjangan transkripsi akan berjalan sampai RNA polimerase II mencapai daerah
terminator. Terminasi transkripsi dapat terjadi karena adanya aktifitas fosfatase yang spesifik untuk
CTD sehingga mengembalikan RNA polimerase II menjadi bentuk yang tidak mengalami fosoforilasi.
Dalam keadaan tidak mengalami fosforilasi RNA polimerase II dapat digunakan lagi untuk proses
transkripsi berikutnya.
b. Elongasi Prokariot
Prokariotik memiliki satu RNA polymerase yang mentranskripsikan semua jenis RNA.
Berbeda dengan prokariotik, sel eukariotik memiliki tiga RNA polymerase. Polymerase I
mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S. Polymerase ini sering kali ditemukan
berasosiasi dengan kromosom di dalam nukleolus. Polymerase II melakukan transkripsi dari promotor
yang mengontrol sistesis pra-mRNA yang masih mengandung pengkode (ekson) dan daerah bukan
pengkode (intron). Polymerase III hanya mengenali promotor yang mengontrol sintesis RNA yang
relatif pendek, misalnya tRNA dan rRNA 5S dan sebagainya. Semua RNA polymerase memiliki
mekanisme kerja yang sama, namun mengenali jenis promotor yang berbeda.
Jika inisiasi berhasil, RNA polimerase melepaskan faktor s, dan bersama-sama dengan DNA
dan RNA nasen (RNA yang baru disintesis), akan membentuk kompleks terner atau kompleks yang
terdiri atas tiga komponen. Dengan adanya kompleks terner ini RNA polimerase dapat berjalan di
sepanjang molekul DNA. Artinya, promoter akan ditinggalkannya untuk kemudian ditempati oleh
holoenzim RNA polimerase berikutnya sehingga terjadi reinisiasi transkripsi. Bagian DNA yang
mengalami pembukaan heliks, atau disebut dengan gelembung transkripsi (transcription bubble), akan
terlihat bergeser di sepanjang molekul DNA sejalan dengan gerakan RNA polimerase. Panjang bagian
DNA yang mengalami pembukaan heliks tersebut relatif konstan, yakni sekitar 17 pb sedangkan ujung
5’ molekul RNA yang disintesis akan membentuk heliks hibrid dengan pita antisens DNA sepanjang
lebih kurang 12 pb. RNA polimerase membuka heliks DNA di depan gelembung transkripsi dan
menutup heliks DNA di belakangnya. Dengan demikian, heliks hibrid RNA-DNA harus berputar
setiap kali terjadi penambahan nukleotida pada RNA nasen.
c. Pemrosesan mRNA
Mekanisme-mekanisme yang kompleks memastikan disingkirkannya intron-intron dari pra-
mRNA (transkrip primer) dan disambung-sambungkannyaekson dalam urutan yang benar. Setelah itu,
pra-mRNA eukariota mengalami sejumlah modifikasi kovalen sebelum dilepaskan dari nucleus
sebagai molekul-molekul pembawa pesan (mesenger) dewasa. Enzim poli-A polimerase
menambahkan (tanpa cetakan) rentangan panjang nukleotida adenin ke ujung 3’ masing-masing pra-
mRNA sehingga terbentuklah ekor poli-A. Ujung-ujung 5’ memperoleh “tudung” (cap) dari nukleotida
guanin yang tidak biasa (3’-G-5’ ppp5’-N-3’p). Sebuah gugus metil ditambahkan sesudahnya ke
tudung guanin yang terbalik itu. Dengan demikian, baik ujung 5’ maupun ujung 3’ kebanyakan mRNA
eukariotik memiliki gugus-gugus 2’-OH dan 3’-OH bebas pada gula-gula ribosa terminalnya. Ribosom
eukariotik biasanya berikatan ke tudung mRNA dan kemudian bergerak menghilir sepanjang mRNA
hingga menemukan kodon inisiasi AUG pertama dan memulai translasi disana.
3. Terminasi
Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau terlepasnya
enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA cetakan. Begitu pula halnya
dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika RNA polimerase mencapai urutan basa
tertentu yang disebut dengan terminator.Terminasi transkripsi 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 basapalindrom 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.
Transkripsi akan berakir pada saat RNA polimerase mencapai ujung gen yang disebut
terminator. Pada bakteri E. coli ada dua macam terminator yaitu: (1) terminator yang tidak tergantung
pada protein rho (rho-dependent terminator), dan (2) terminator yang tergantung pada protein rho(rho-
independent terminator).
Pengakhiran Transkripsi yang Tidak Tidak Tergantung pada Faktor Rho
Pengakhiran terminasi yang tidak tergantung pada rho dilakukan tanpa harus melibatkan suatu
protein khusus, melainkan ditentukan oleh adanya suatu urutan nukleotida tertentu pada bagian
terminator. Sinyal yang akan mengakhiri transkripsi dengan mekanisme semacam ini ditentukan oleh
daerah yang mengandung banyak urutan GC yang dapat membentuk struktur batang dan lengkung
(stem-and-loop) pada RNA dengan panjang sekitar 20 basa di sebelah hulu dari ujung 3’ –OH dan
diikuti oleh rangkaian 4-8 residu uridin berurutan. Struktur batang lengkung tersebut menyebabkan
RNA polimerase berhenti dan merusak bagian 5’ dari hibrid RNA-DNA. Bagian sisa hibrid RNA-
DNA tersebut berupa urutan oligo (rU) yang tidak cukup stabil berpasangan dengan dA. Akibatnya
ujung 3’ hibrid tersebut akan terlepas sehingga transkripsi berakhir. Eksperimen yang dilakukan oleh
Peggy Farnham dan Terry Platt menunjukkan bahwa pengakhiran transkripsi tanpa melibatkan factor
rho mempunyai 2 ciri utama, yaitu, (1) adanya rangkaian basa berulang-balik (inverted repeat) yang
dapat membentuk lengkungan, dan (2) adanya rangkaian basa T pada untaian DNA bukan cetakan
(nontemplate strand) sehingga membentuk pasangan basa yang lemah antara rU-dA yang menahan
transkrip RNA pada untaian DNA cetakan. Pada waktu lengkungan RNA terbentuk, maka RNA
polimerase berhenti dan ikatan basa yang lemah menyebabkan RNA yang baru terbentuk akan lepas.
Terminasi menggunakan protein rho
Terminasi transkripsi dapat juga terjadi dengan bantuan suatu protein khusus yang dinamakan
protein rho (ρ). Rho merupakan protein heksamer yang akan menghidrolisis ATP dengan adanya
RNA untai tunggal. Protein ini nampak terikat pada urutan sepanjang 72 basa pada RNA, yang diduga
lebih disebabkan oleh pengenalan suatu struktur spesifik daripada karena adanya urutan konsensus.
Rho bergerak di sepanjang RNA nasen menuju kompleks transkripsi. Pada kompleks transkripsi ini
rho memungkinkan RNA polimerase untuk berhenti pada sinyal terminator tertentu. Sinyal-sinyal
terminator ini, seperti halnya sinyal terminator yang tidak bergantung kepada rho, lebih dikenali oleh
RNA daripada oleh DNA cetakannya. Adakalanya terminator tersebut juga berupa struktur tusuk
konde tetapi tidak dikuti oleh urutan poli U.
RNA polimerase E. coli
Enzim RNA polimerase pada E. coli sekurang-kurangnya terdiri atas lima subunit, yaitu alfa (a), beta
(b), beta prima (b’), omega (w), dan sigma (s). Pada bentuk lengkapnya, atau disebut
sebagai holoenzim
α = diduga berfungsi dalam penyusunan enzim
β = berfungsi dalam pengikatan nukleotida
β’ = berfungsi dalam penempelan DNA
σ = berfungsi untuk mengarahkan agar RNA polimerase menempel pada promotor.
DAFTAR PUSTAKA
Agustino, Martínez dan Antonio.2011. Escherichia coli transcriptional regulatory network. Network
Biology, 2011, 1(1):21-33
Arndt, Karen M dan Caroline M. Kane. 2003. Running with RNA polymerase:eukaryotic transcript
elongation. TRENDS in Genetics Vol.19 No.10 October 2003
Conaway, Joan W., Ali Shilatifard, Arik Dvir dan Ronald C. Conaway. 2000. Control of elongation by
RNA polymerase II. TIBS 25 PII: S0968-0004(00)01615-7.
Fatchiyah dan Arumingtyas, Estri Laras. 2006. Kromoson, Gen, DNA, Sintesis protein dan regulasi. Malang:
Laboratium Biologi Molekuler dan Seluler Universitas Brawijaya
Jason.2011.Unravelling the means to an end: RNA polymerase II transcription termination. Nature
Reviews Macmillan Publisher.
Sarmoto, 2011 ,FROM Gene to Protein moleculer biology 2011, Department of pharmacy, UNSOED.