BAB I. PENDAHULUAN
Hampir semua DNA, terletak di dalam nukleus sel, dan sebagian besar
fungsi dari sel dilakukan di dalam sitoplasma. Beberapa alat harus ada bagi DNA
untuk mengatur reaksi kimia sitoplasma. Hal ini, dapat dicapai melalui asam
nukleat jenis lain lain, yaitu RNA, yang pembentukannya diatur oleh DNA dari
nukleus. Pada tahap ini, kode ditransfer ke RNA, disebut transkripsi. RNA
kemudian berdifusi dari nukleus melalui pori-pori nukleus ke dalam ruang
sitoplasma, di mana RNA akan mengendalikan sintesis protein.
Selama sintesis RNA, kedua molekul DNA dipisahkan, salah satu rantai
kemudian digunakan sebagai cetakan untuk sintesis molekul RNA. Kode triplets
dalam DNA akan menyebabkan pembentukan kode triplets pelengkap (kodon) di
dalam RNA, kodon ini selanjutnya akan mengatur rangkaian asam amino dalam
sebuah protein untuk disintesis selanjutnya dalam sitoplasma. Bila satu rantai
DNA digunakan untuk pembentukan RNA, rantai yang berlawanan akan tetap
inaktif.
Langkah selanjutnya dalam proses sintesis RNA adalah pengaktifan
nukleotida. Hal ini dapat terjadi dengan menambahkan pada tiap nukleotida
tersebut dua radikal fosfat untuk membentuk trifosfat. Akibat dari proses
pengaktifan ini tersedia sejumlah besar energi untuk masing-masing nukleotida,
dan energi ini dipergunakan dalam meningkatkan reaksi kimia yang menambah
setiap nukleotida RNA baru ke bagian akhir dari rantai RNA.
Pemasangan molekul RNA di bawah pengaruh enzim RNA polimerase.
Enzim ini merupakan enzim protein yang sangat besar, yang mempunyai banyak
fungsi yang dibutuhkan untuk pembentukan molekul RNA. Proses
pembentukannya, pertama RNA polimerase melekat pada promotor, penempelan
tersebut menyebabkan terbentuknya kompleks promotor terbuka. Selanjutnya
RNA polimerase membaca cetakan (DNA Template) dan terjadi proses
pemanjangan, kemudian pengakhiran (terminasi) ditandai dengan pelepasan RNA
polimerase dari DNA yang ditranskripsi.
1
Dan produk dari transkripsi yaitu, RNA ribosom (rRNA) digunakan untuk
menyusun ribosom sebagai tempat sintesi protein, RNA messenger (mRNA)
merupakan salinan kode genetic pada DNA’ yang pada proses translasi akan
diterjemahkan menjadi urutan asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau
protein tertentu, RNA transfer (tRNA) berperan membawa asam amino spesifik
yang akan digabung pada proses translasi (sintesis protein), dan RNA nuclear
kecil (snRNA). rRNA, mRNA, dan tRNA terlibat dalam sintesis protein, dan
snRNA terlibat dalam penyambungan (splicing) RNA.
Sintesis protein itu sendiri berlangsung dalam tiga tahap utama, yaitu,
inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), dan terminasi (pengakhiran). Proses
ini sangat menyerupai replikasi maupun transkripsi DNA dalam hal gambaran
umumnya, dan dalam kenyatannya bahwa proses ini juga berlangsung mengikuti
polarisasi dari 5’ ke 3’.
2
BAB II. ISI
Inisiasi sintesis protein mengharuskan dipilihnya suatu molekul mRNA
oleh ribosom, untuk translasi. Begitu mRNA mengikat pada ribosom, ribosom ini
akan menemukan kerangka baca yang benar pada mRNA, dan kemudian translasi
dimulai. Proses ini melibatkan tRNA, rRNA, mRNA, dan sedikitnya 10 faktor
inisiasi eukariota, yang sebagian diantaranya memiliki subunit multiple (tiga
hingga delapan).
Selain itu, juga terlibat GTP, ATP, dan asam amino. Inisiasi dapat dibagi
ke dalam empat tahap, pertama, disosiasi ribosom menjadi subunit 40S dan 60S,
kedua, pengikatan kompleks terner yang terdiri atas tRNAmet, GTP, dan faktor
inisiasi eukariota-2 pada ribosom 40S untuk membentuk kompleks prainisiasi,
ketiga, pengikatan mRNA pada kompleks prainisiasi 40S untuk membentuk
kompleks inisiasi 40S, dan keempat, penggabungan kompleks inisiasi 40S dengan
subunit ribosom 60S untuk membentuk kompleks inisiasi 80S.
Pada disosiasi ribosom, dua factor inisiasi, eIF-3 dan eIF-2, mengikat pada
subunit ribosom 40S yang baru berdisosiasi. Hal ini, memungkinkan terjadinya
perlambatan mengikatnya kembali dengan subunit 60S dan memungkinkan factor
inisiasi translasi lain untuk berikatan dengan subunit 40S.
Kemudian, dalam pembentukan kompleks prainisiasi 43S, tahap pertama
dalam proses ini meliputi pengikatan GTP oleh eIF-2. Kompleks biner ini
kemudian akan berikatan ke met-tRNA, sebuah tRNA yang secara spesifik terlibat
dalam pengikatan ke kodon inisiasi AUG. Kompleks terner ini mengikat pada
subunit ribosom 40S untuk membentuk kompleks prainisiasi 43S yang akan
distabilkan oleh penggabungan dengan eIF-3 dan eIF-1A.
eIF-2 merupakan salah satu diantara dua buah titik pengontrolan inisiasi
sintesis protein pada sel eukariota. eIF-2 terdiri atas subunit α, β, dan γ. eIF-2α
akan mengalami fosforilasi oleh tiga jenis enzim protein kinase yang berbeda,
yang diaktifkan ketika sebuah sel berada dalam keadaan stress serta pada saat
pengeluaran energy yang diperlukan bagi sintesis protein akan membahyakan sel
tersebut. eIF-2α yang terfosforilasi akan terikat kuat, dan menghilangkan
3
keaktifan protein pendaur ulang GTP-GDP. Keadaan ini mencegah pembentukan
kompleks prainisiasi 43S dan menghalangi sintesis protein.
Selanjutnya, dalam pembentukan kompleks inisiasi 43S, terminal 5’ pada
sebagian besar molekul mRNA sel eukariota ditudungi (capped). Tudung metal
guanosit trifosfat ini memudahkan pengikatan mRNA ke kompleks prainisiasi
40S. Kompleks protein pengikat tudung, eIF-4F, yang terdiri atas eIF-4E dan
kompleks eIF-4G, serta eIF-4A, akan berikatan ke tudung tersebut melalui protein
4E. Kemudian, eIF-4A serta eIF-4B berikatan dan mereduksi struktur sekunder
ujung 5’ mRNA yang rumit melalui kerja ATPase dan helikase, yang bergantung
ATP.
Penggabungan mRNA dengan kompleks prainisiasi 43S untuk membentuk
kompleks inisiasi 48S membutuhkan hidrolisis ATP eIF-3 merupakan protein
kunci. Karena, protein ini berikatan dengan afinitas tinggi ke komponen 4G milik
4F, dan juga mengikatkan kompleks ini pada subunit ribosom 40S. Setelah terjadi
penggabungan antara kompleks prainisiasi 43S dengan tudung mRNA, serta
reduksi struktur sekunder di dekat ujung 5’ mRNA, kompleks ini memindai
mRNA untuk mencari kodon inisiasi yang sesuai. Umumnya kodon ini adalah
AUG yang terletak pada 5’ paling ujung.
Terakhir, pada pembentukan kompleks inisiasi 80S, pengikatan subunit
ribosom 60S ke kompleks inisiasi 48S melibatkan hidrolisis GTP yang berikatan
pada eIF-2 melalui eIF-5. Reaksi ini mengakibatkan pelepasan faktor inisiasi yang
terikat pada kompleks inisiasi 48S, dan penggabungan cepat subunit 40S serta 60S
untuk membentuk ribosom 80S. Pada tahap ini, met-tRNA berada pada tapak P
ribosom, siap memulai siklus elongasi.
Elongasi (pemanjangan), yang merupakan proses siklik, meliputi berbagai
tahap yan g dikatalisis oleh protein yang dinamakan factor elongasi. Tahap-tahap
ini adalah, pengikatan aminoasil-tRNA ke tapak A, dan pembentukan ikatan
peptide, serta translokasi.
Pertama, pengikatan aminoasil-tRNA ke tapak A, dalam ribosom 80S
lengkap, yang terbentuk saat proses inisiasi, tapak A 9tapak akseptor atau
4
aminoasil) masih bebas. Pengikatan aminoasil-tRNA yang tepat di dalam tapak A
memerlukan pengenalan kodon yang tepat. Faktor elongasi eEF-1α membentuk
sebuah kompleks dengan GTP dan aminoasil-tRNA yang masuk. Kompleks ini
kemudian memungkinkan aminoasil-tRNA memasuki tapak A dengan melepas
eEF-1α-GDP serta fosfat.
Kedua, pembentukan ikatan peptide, gugus α-amino pada aminoasil-tRNA
baru dalam tapak A melangsungkan serangan nukleofilik terhadap gugus
karboksil teresterifikasi pada peptidil-tRNA yang menempati tapak P. Pada
inisiasi, tapak ini diduduki oleh aminoasil-tRNA met. Reaksi ini dikatalisis oleh
peptidiltransferase, suatu komponen RNA 28S dari subunit ribosom 60S. Reaksi
tersebut merupakan contoh lain aktivitas ribosom dan menunjukkan peran penting
langsung RNA dalam sintesis protein.
Ketiga, translokasi, setelah peptidil dikeluarkan dari tRNA dalam tapak P,
tRNa yang sudah dihilangkan muatannya ini akan segera berdisosiasi dari tapak P.
Faktor elongasi 2 dan GTP bertanggung jawab dalam translokasi peptidil-tRNA
yang terbentuk pada tapak A ke dalam tapak P yang kosong. Selama proses
translokasi, GTP yang diperlukan untuk eEF-2 dihidrolisis menjadi GDP dan
fosfat.
Pemuatan molekul tRNA dengan moietas aminoasil memerlukan hidrolisis
ATP menjadi AMP, yang setara dengan hidrolisis dua ATP menjadi dua ADP
serta fosfat.Translokasi peptidil-tRNA yang baru terbentuk dalam tapak A ke
dalam tapak P mengakibatkan hidrolisis GTP menjadi GDP dan fosfat. Proses ini
berlangsung cepat. Ribosom eukariota dapat menginkorporasikan sebanyak enam
asam amino per detik, ribosom prokariota sebanyak 18 asam amino per detik.
Jadi, proses sintesis peptida terjadi pada kecepatan dan ketepatan yang tinggi
sampai mencapai kodon terminasi.
Dibandingkan proses inisiasi dan elongasi, proses terminasi merupakan
proses yang relatif sederhana. Setelah beberapa siklus elongasi yang mencapai
puncaknya pada proses polimerasi asam amino spesifik menjadi molekul protein,
kodon tanpa makna atau kodon terminasi pada mRNA akan muncul dalam tapak
5
A. Normalnya, tidaka ada tRNA yang memiliki antikodon yang mampu
mengenali sinyal terminal semacam itu. Faktor pelepas mampu mengenali bahwa
sinyal terminasi berada dalam tapak A. Faktor pelepasan tersebut, bersama dengan
GTP dan peptidil transferase, mendorong hidrolisis ikatan yang ada diantara
peptide dan tRNA yang menempati tapak P. Proses hidrolisis ini melepaskan
protein dan tRNA dari tapak P. Setelah hidrolisis dan pelepasn, ribosom 80S
berdisosiasi menjadi subunit 40S dan 60S yang kemudian didaur ulang. Oleh
karena itu, faktor pelepas merupakan protein yang menghidrolisis ikatan peptidil-
tRNA ketika tapak A ditempati oleh kodon tanpa makna. mRNa kemudian akan
dilepas dari ribosom, yang akan bedisosiasi menjadi komponen subunit 40S serta
60S nya, dan suatu siklus lain yang baru dapat diulang.
6
BAB III. KESIMPULAN
Ribosom menyatukan semua komponen yang ikut serta dalam
pembentukan (sintesis) protein, mRNA, tRNA, dan asam amino, serta
menyediakan berbagai enzim serta energy yang diperlukan untuk menyambung
asam-asam amino tersebut. Sifat protein yang disintesis oleh suatu ribosom
ditentukan oleh pesan mRNA yang sedan ditranslasikan. Setiap mRNA berfungsi
sebagai kode untuk membentuk satu jenis polipeptida saja.
Suatu ribosom adalah struktur rRNA protein yang tersusun menjadi dua
subunit dengan ukuran yang tidak sama. Kedua subunit tersebut disatukan hanya
apabila sedang dilakukan sintesis protein. Selama pembentukan suatu ribosom,
sebuah molekul mRNA melekat ke subunit ribosom yang lebih kecil melalui
sekuens pendahulu (leader sequence), yaitu suatu bagian mRNA yang mendahului
kodon mulai. Subunit kecil yang melekat dengan mRNA kemudian berikatan
dengan subunit besar untuk membentuk ribosom lengkap yang fungsional.
Sewaktu dua subunit tersebut menyatu, terbentuk suatu alur yang mengakomodasi
molekul mRNA sewaktu molekul tersebut ditranslasikan.
Pada dasarnya, sintesis protein terbagi menjadi tiga tahap, yaitu, inisiasi,
elongasi, dan terminasi. Pada inisiasi, poin pentingnya yaitu adanya
penggabungan subunit besar dan subunit kecil dengan mRNA, kemudian sebagai
kodon inisiasi, yaitu metionin, lalu, adanya tapak P (peptida) dan tapak A (asam
amino), dan yang juga tidak kalah pentingnya, yaitu dibutuhkannya energi.
Sedangkan, dalam elongasi, yang menjadi poin utamanya, yaitu,
pengikatan aminoasil-tRNA pada tapak A ribosom, kemudian, pemindahan rantai
polipeptida yang tumbuh dari tRNA, yang ada pada tapak P ke arah tapak A
dengan membentuk ikatan peptide. Selain itu, yang tidak kalah pentingnya juga,
yitu, translokasi ribosom sepanjang mRNA, ke posisi kodon selanjutnya, yang ada
di tapak A.
7
Kemudian, tahapan terakhir, yaitu terminasi, yang merupakan tahapan
terakhir dari sintesis protein tersebut.
8
DAFTAR PUSTAKA
Fatchiyah, Arumingtyas, E., 2006. Kromosom, Gen, DNA, Sinthesis Protein, dan
Regulasi, Laboratorium Biologi Molekuler dan Seluler, Universitas
Brawijaya: Malang.
Guyton, A., Hall, J., 1997. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran (Edisi 9), Jakarta:
EGC.
Murray, R., Granner, D., Mayes, P., Rodwell, V., 2003. Biokimia Harper (Edisi
25), Jakarta: EGC.
Nierhaus, K., Wilson, D., 2004. Protein Synthesis and Ribosome Structure,
Germany: Wiley-VCH.
Sherwood, L., 2001. Fisiologi Manusia : dari Sel ke Sistem (Edisi 2), Jakarta:
EGC.
9