Skip to content

TRANSKRIPSI EUKARIOTIK

Maret 26, 2012

MAKALAH

TRANSKRIPSI EUKARIOTIK

 Disusun Oleh:

  • Dewi Shinta Mandela             (09613024)
  • Agus Salim                              (09613131)
  • Mawaqit Makani                     (10613052)
  • Bestoro Qoyyuman                 (10613251)
  • Putri Kusuma Wardani           (10613259)
  • Nofran Putra Pratama                         (10613272)
  • Agus Sri Handayani                (10613283)
  • Ihin Solihin                             (10613295)
  • Khittah Dea Anissa                 (10613303)
  • Indah Wahyutri                       (10613320)

 

JURUSAN FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA

2011

BAB I

PENDAHULUAN

Dalam istilah biologi molekuler dikenal istilah Dogma Sentral Biologi Molekuler. Dogma sentral adalah suatu kerangka kerja untuk dapat memahami urutan transfer informasi antara biopolymer (DNA, RNA, protein) dengan cara yang paling umum dalam organisme hidup. Sehingga secara garis besar, dogma sentral maksudnya adalah semua informasi terdapat pada DNA, kemudian akan digunakan untuk menghasilkan molekul RNA melalui transkripsi, dan sebagian informasi pada RNA tersebut akan digunakan untuk menghasilkan protein melalui proses yang disebut translasi1.

Transkripsi merupakan tahapan awal dalam proses sintesis protein yang nantinya proses tersebut akan berlanjut pada ekspresi sifat-sifat genetik yang muncul sebagai fenotip. Dan untuk mempelajari biologi molekuler tahap dasar yang harus kita ketahui adalah bagaimana mekanisme sintesis protein sehingga dapat terekspresi sebagai fenotip1.

Transkripsi adalah proses sintesis molekul RNA pada DNA templat. Pada organisme eukariotik proses ini terjadi pada inti sel/nukleus. Sedangkan pada organisme prokariotik berada di sitoplasma karena tidak memiliki inti sel (tepatnya pada kromosom)1.

Dalam proses transkripsi, RNA disintesis menggunakan DNA sebagai cetakan.Maka penyalinan DNA ke RNA belum mampu menerangkan bahwa informasi genetik dalam bentuk DNA telah diekspresikan. Jauh sebelum DNA diidentifikasi sebagai pembawa informasi genetik, telah diketahui bahwa protein dalam bentuk enzim merupakan mesin-mesin sel yang terlibat dalam berbagai reaksi biokemis. Setelah penelitian Jacob dan Monod (1961) mengidentifikasi peranan molekul antara yang labil keberadaannya maka terbangun suatu hubungan konsepsional penterjemahan informasi dari urutan basa DNA ke dalam urutan asam amino protein, atau struktur primer protein2.

Kedua asamnukleat menggunakan bahasa yang sama dan informasinya tinggal ditranskripsi(disalin) dari satu molekul ke molekul yang lain. Persis sebagaimana saat prosesreplikasi, untai DNA menyediakan suatu cetakan (template) untuk sintesis untaikomplemen terbaru, pada transkripsi juga disediakan template untuk menyusun RNA. Molekul RNA yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari perintah pembangun protein dari gen tersebut. Jenis molekul RNA ini disebut RNA messenger (mRNA).

 

  1. Anonim. 2010. Proses Ekspresi Gen dalam OrganismeBagian 1. Available at http://netsains.com/2010/03/proses-ekspresi-gen-dalam-organisme-bagian-1/ (diakses tanggal 10 Desember 2011)
  2. Sarmoko. 2011. From Gene to Protein, Molecular Biology 2011. Departmen of Pharmacy Unsoed. Yogyakarta
  3. e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB II

ISI

Transkripsi adalah pembentukan mRNA (messenger RNA/RNA duta) dari salah satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. mRNA membawa pesan DNA untuk memilih polipetida yang sesuai dalam sintesis protein. Pilinan DNA membuka sebagian salah satu rantainya (rantai sense) akan membentuk rantai penggenap (ARN duta) yang berisi kode genetik/kodon. Setelah ARN duta terbentuk, kemudian melepaskan diri dari DNA dan berpilin kembali.(Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (provider: Putri Kusuma Wardani/10613259).

Gambar Transkripsi

(Pembentukan mRNA (messenger RNA/RNA duta) dari salah satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. mRNA membawa pesan DNA untuk memilih polipetida yang sesuai dalam sintesis protein. Pilinan DNA membuka sebagian salah satu rantainya (rantai sense) akan membentuk rantai penggenap (RNA duta) yang berisiko degenetik/kodon. Setelah RNA duta terbentuk, kemudian melepaskan diridari DNA danberpilinkembali.)

(DNA yang berada di nukleus akan berikatan dengan RNA polimerase. Terbukanya rantai DNA memicu RNA polimerase melekat ke daerah yang dinamakan dengan promotor)

(Enzim RNA polimerase (RNAP) mengatalisis ribonukleotida menjadi rangkaian RNA yang bersifat komplementer terhadap untai pengkode dan melokalisasi promoter. Enzim ini akan berikatan dengan promoter pada untai cetakan, kemudian akan diikuti oleh proses inisiasi sintesisRNApada titik mula, elongasi rantaiRNA, hingga tercapai rangkaian terminasi. Terbentuknya mRNA maka terjadilah transkripsi pada inti sel. mRNA akan membawa informasi genetik yang ada pada DNA menuju ribosom)

(mRNA yang terbentuk selanjutnya akan dipindahkan dari inti menuju ribosom, kemudian diterjemahkan menjadi protein di ribosom)

Didalam transkripsi terdapat bagian-bagian gen, yaitu upstream, transcribed, dan downstream yang memiliki fungsi masing-masing. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

  1. Upstream yaitu awal terjadinya transkripsi (stimulus dimulainya proses transkripsi). Pada proses ini enzimRNApolimerase (RNAP) akan mengkatalisis polimerase ribonukleotida menjadi rangkaianRNAyang bersifat komplementer terhadap untai cetakan gen. Enzim ini akan berikatan dengan promoter pada untai cetakan, kemudian akan diikuti oleh proses inisiasi sintesisRNApada titik mula,elongasi rantaiRNA, hingga tercapai rangkaian terminasi.
  2. Transcribed yaitu proses dimana terjadi kompleks RNAP pada transkripsi. Dengan adanya ATP+XTP akan terbentuk inisiasi rantai RNA yang kemudian terjadi pelepasan faktor sigma yang selajutnya akan terbentuk elongasi rantai RNA.
  3. Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai. Saat rantai RNA telah lengkap maka RNAP akan dilepas dari cetakan.

Dalam biosintesis RNA, pemanjangan rantai nukleotida berlangsung arah 5′ à 3′ RNA, dikatalisis oleh suatu enzim, yang diberi nama RNA polimerase. Sewaktu RNA polimerase berinteraksi dengan promotor di daerah pengawalan dari suatu gen, maka sintesis RNA dimulai pada titik berangkat (startpoint), bergerak sepanjang DNA cetakan, dan menyalin salah satu rantai DNA cetakan (coding sequence) ke dalam rantai RNA hingga mencapai urutan DNA yang disebut terminator. Hasilnya adalah suatu molekul tunggal RNA yang disebut terjemahan utama (primary transcript).(Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

Dari titik pengawalan sampai ke terminator didefinisikan sebagai satuan transkripsi, dan dapat mencakup lebih dari satu gen. Urutan DNA sebelum titik pengawalan transkripsi disebut hulu (upstream) dan urutan DNA setelah terminator disebut hilir (downstream). Terkadang, urutan DNA ditulis hanya menunjukan daerah yang mengandung sandi, yang sama dengan urutan RNA. Posisi basa dalam DNA itu dinotasi mulai dari titik pengawalan sebagai +1 membesar ke arah hilir. Notasi sebelum titik pengawalan adalah -1 kemudian bilangan negatif meningkat ke arah hulu. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

mRNA sebagai terjemahan utama bersifat tidak stabil. Dalam prokarion, mRNA mudah dihancurkan atau diproses membentuk hasil akhir yang matang. Dalam eukarion, mRNA dimodifikasi pada ujung-ujungnya, dan semua jenis RNA diproses ke arah pematangan dengan membuang sub-sub perintah yang memungkinkan setiap RNA berfungsi secara seluler. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

Transkripsi yang dipercepat reaksinya oleh RNA polimerase, berlangsung dalam apa yang disebut gelembung transkripsi (trancription bubble), yaitu daerah dimana ikatan hidrogen dalam DNA dilelehkan sementara. Gelembung transkripsi, yang berukuran ~18 pb itu, bergerak sejalan dengan bergeraknya RNA polimerase meneliti dengan cermat dan membaca salah satu rantai DNA yang mengandung sandi (coding region) serta menyalinnya ke dalam rantai tunggal RNA. Sewaktu RNA disintesis, terbentuklah hibrida RNA-DNA yang diprediksi (berdasarkan struktur RNA dalam kompleks RNA-RNA polymerase) berukuran lebih pendek dari gelembung transkripsi, sekitar ~12 pb. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

Eksperimen pemotongan RNA dalam kompleks RNA-RNA polimerase oleh ribonuklease bahkan menunjukan bahwa RNA dapat dipotong sampai sedekat 3 basa dari titik pertumbuhan RNA, yang menunjukkan bahwa asosiasi RNA pada DNA hanya sekitar 2-3 basa saja. Lebih pendek dari itu, RNA melakukan pengikatan sangat kuat dengan RNA polimerase. Jadi, kompleks sementara RNA-DNA berlangsung dalam waktu yang sangat singkat dan dalam ukuran yang sangat pendek, yang hanya cukup untuk memberikan keadaan mantap kepada hibrida RNA-DNA yang menentukan spesifisitas penambahan nukleotida. Sewaktu RNA polimerase bergerak maju, ikatan hidrogen yang ada pada bagian belakang gelembung transkrip berpasangkembali. RNA yang terbentuk bergerak bebas kecuali sekitar 25 nukleotida masih tetap berasosiasi dengan kompleks enzim, dan mungkin berada pada saluran yang berukuran ~25Å di dalam RNA polimerase. (Perumus: Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

Semua asam-asam nukleat disintesis dari senyawa prekursor, nukleosida 5′ trifosfat, melalui reaksi kondensasi antara gugus 5′ trifosfat dari nukleotida yang datang mendekat pada kompleks DNA-RNA polimerase dengan gugus 3′-OH dari nukleotida terakhir yang ditambahkan ke dalam rantai RNA yang baru dibentuk. Akibat serangan nukleofilik ini, nukleotida yang datang kehilangan 2 gugus fosfat terminal (g dan b). Gugus fosfat pada posisi a digunakan dalam pembentukan ikatan fosfodiester dengan rantai RNA yang sedang disintesis. Dengan demikian, rantai RNA disintesis dari ujung 5′ kearah ujung 3′, dengan kecepatan reaksi ~40 nukleotida/detik pada suhu 37oC pada RNA polimerase bakteri. Reaksi ini jauh lebih lambat ketimbang replikasi DNA, yang berlangsung dengan kecepatan 800 pb/detik.(Perumus : Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

Sambutan (acceptability) nukleotida yang datang ke dalam kompleks transkripsi didasarkan pada kecocokannya dengan salah satunya adalah tiga pasangan basa (kodon) yang ada dalam rantai DNA. Nukleotida yang datang itu mungkin mengalami supervisi dari RNA polimerase, untuk dilihat apakah nukleotida yang datang sesuai atau tidak. Ikatan fosfodiester iniakan terjadi hanya apabila terdapat kecocokan dengan komplek RNA polimerase-DNA. Jika syarat kecukupan tidak dipenuhi maka nukleotidanya dilempar keluar kompleks transkripsi. Dengan demikian, diskriminasi berlangsung dan videlitas dijaga, namun tidak hanya didasarkan pada berpasangannya basa nukleotida, karena beberapa senyawa analog dapat disambut dengan baik dan menjadi bagian dari RNA.(Perumus : Mawaqit Makani/10613052) (Provider : Putri Kusuma Wardani/10613259).

Proses transkripsi dapat dibagi ke dalam beberapa tahapan: (1) Tahapan pengakuan cetakan (template recognition), (2) Tahapan pengawalan (initiation), (3) Tahapan pemanjangan (elongation), dan (4) Tahapan pengakhiran (termination).

  1. a.      Tahapan pengakuan cetakan, RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA, ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung transkripsi. Daerah yang dibutuhkan oleh RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA disebut promotor.
  2. b.      Tahapan pengawalan mendeskripsikan pembentukan ikatan nukleotida pertama dalam RNA. Enzim RNA polimerase tetap berada di daerah promotor sambil mensintesis ~9 nukleotida pertama. Namun demikian, pembentukan nukleotida pendek ini terkadang mengalami keguguran (abortion), yaitu: enzim mensintesis transkrip kurang dari 9 basa, melepaskannya kembali, dan memulai kembali mensintesis RNA baru. Tahapan pengawalan berakhir apabila enzim mampu mensintesis rantai RNA baru melewati batas panjang ini.
  3. c.       Tahapan pemanjangan adalah selang selama enzim bergerak sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA. Sambil ia bergerak, ia membuka rantai ganda DNA dan menyingkapkan sandi rantai tunggal DNA dengan nukleotida-nukleotida yang datang menyerang ujung  3′ dari rantai RNA yang sedang mengalami pemanjangan, membentuk molekul hibrida RNA-DNA di daerah yang dibuka gulungannya. Persis dibelakang gulungan DNA yang terbuka ini, rantai tunggal DNA berpasangan kembali membentuk rantai ganda dengan pasangan aslinya. RNA kemudian muncul sebagai rantai tunggal yang bebas, yang ujung pemanjangannya masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim.
  4. d.      Tahapan pengakhiran melibatkan pengakuan titik dimana tidak ada lagi basa yang ditambahkan ke dalam rantai. Untuk mengakhiri transkripsi, pembentukan ikatan fosfodiester harus dihentikan, dan kompleks transkripsi harus dibubarkan. Sewaktu nukleotida terakhir ditambahkan akan diikuti oleh runtuhnya gelembung transkripsi, dan dilepaskannya hibrida RNA-DNA. DNA kembali ke keadaan rantai ganda, RNA dan enzim dibebaskan. Urutan basa nukleotida dalam DNA yang digunakan agar terjadinya pengakhiran transkripsi disebut terminator. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024).

Berbeda halnya dari organisasi gen pada prokaryot yang pada umumnya bersifat polisistronik, gen-gen pada jasad eukaryot bersifat monosistronik, artinya satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu macam produk ekspresi. Pada jasad eukaryot tidak dikenal adanya sistem operon karena satu gen struktural dikendalikan oleh satu promoter. Gen-gen eukaryot tersebar pada beberapa kromosom. Banyak gen eukaryot yang bagian strukturalnya berselang-seling antara sekuens yang mengkode satu uratan spesifik (ekson) dan sekuens yang tidak mengkode uratan spesifik (intron). (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024).

Tidak seperti pada prokaryot, pada jasad eukaryot terdapat tiga macam RNA polimerase yang bertanggung jawab di dalam proses transkripsi tiga kelas gen. Pada eukaryot dapat dibedakan tiga kelas gen, yaitu: (1) gen kelas I (ditranskripsi oleh RNA polimerase I), meliputi gen-gen yang mengkode 18S rRNA dan 28S rRNA, dan 5,8S rRNA, (2) gen kelas II (ditranskripsi oleh RNA polimerase II), meliputi semua gen yang mengkode protein dan beberapa RNA berukuran kecil yang terdapat di dalam nukleus, dan (3) gen kelas III (ditranskripsi oleh RNA polimerase kelas III), meliputi gen-gen yang mengkoede tRNA, 5S rRNA, dan beberapa RNA kecil yang ada di dalam nukleus. Perbedaan kelas gen tersebut mempunyai implikasi dalam hal struktural gen. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024).

Ekspresi Gen pada eukariotik

  1. Mekanisme pengaturan ekspresi gen pada eukariotik

Pengaturan jenis dan jumlah protein yang terdapat dalam sel eukariotik berlangsung di sejumlah tahapan yang berbeda. Pertama-tama, perubahan dalam jumlah atau struktur gen dapat mempengaruhi jumlah atau jenis protein yang dibentuk didalam sel. Gen mungkin lenyap dari sel, jumlahnya meningkat, tersusun ulang, atau mengalami modifikasi secara kimia. DNA dapat berikatan dengansenyawa lain (misalnya histon) dan mengambil konformasi yang sulit ditranskipsikan.

Di tingkat transkripsi gen spesifik, elemen di dalam urutan DNA (disebut elemen sis) berikatan dengan factor lain yang dikenal sebagai elemen trans (biasanya protein) yang mendorong atau menghambat pengikatan RNA polymerase ke gen.

Pengaturan dapat terjadi selama pengolahan transkip RNA (hnRNA) menjadi mRNA matang. Tempat penyambungan alternatif untuk penambahan ekor poli A dapat menghasilkan mRNA yang berbeda dari hnRNA tunggal. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024).

  1. Tidak adanya operon pada eukariot

Operon tidak terdapat pada eukariotik. Gen yang mengkode protein yang berfungsi bersama-sama biasanya terletak di kromosom yang berbeda. Misalnya, gen untuk rantai globin-α hemoglobin terletak di koromosom 16, sedangkan gen untuk rantai globin-β terletak di kromosom 11. Situasi ini berbeda di bakteri, diman gen yang mengkode protein yang berfunsi bersama-samaterletak berdampingan satu sama lain dalam operon. Operon diatur oleh sebuah promotor. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024).

 

 

 

 

 

Perbedaan operon dan ekspresi gen tunggal :

Ekspresi Gen

Terletak Pada

Sifat

Pengendalian Ekspresi Gen

OPERON

Prokariot

Polisistronik

Terjadi pada arah transkripsi

GEN TUNGGAL

Eukariot

Monosistronik

Terjadi mulai transkripsi-pasca translasi

 

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain. Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa. Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida. Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.RNA tidak berpilin karena dari bentuk rantainya yang tunggal yang menyebabkan konformasinya tidak sama dengan DNA. (Perumus: BestoroQoyyuman/10613251) (Provider: Dewi Shinta Mandela/09613024).

Sintesis RNA dari cetakan DNA disebut transkripsi. Transkripsi dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai RNA polymerase. Mekanisme kerja RNA dan DNA polymerase sangat serupa, dengan satu perbedaan penting yaitu RNA polymerase dapat memulai sintesis untai baru. Sel bakteri memiliki satu RNA polymerase yang mentranskripsikan semua jenis RNA. Berlainan 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, RNA polymerase mengenali jenis promotor yang berbeda.
(Perumus: Khittah Dea Anissa/10613303) (Provider: Indah Wahyutri/10613320)

Sebuah untai DNA berfungsi sebagai cetakan yang disalin dalam arah 5’ ke3’. Ribonukleosida trifosfat ATP, GTP, CTP dan UTP berfungsi sebagai prekusor yang membentuk pasangan basa dengan nukleotida komplementer pada cetakan DNA. Fosfat melekat ke gugus 5’hidroksil pada prekusor membentuk ikatan ester dengan gugus 3’hidroksil di ujung rantai RNA yang sedang tumbuh. Pelepasan pirofosfat dan pemutusannya oleh pirofosfatase untuk membentuk dua fosfat inorganik menghasilkan energi yang menjalankan reaksi polimerisasi.
(Perumus: Khittah Dea Annisa/10613303) (provider: Indah Wahyutri/10613320)

Karena RNA memiliki untai tunggal, mekanisme transkripsi RNA tidak serumit seperti pada replikasi DNA. Namun, cetakan DNA memiliki dua untai, akibatnya untuk setiap gen, RNA polymerase harus mampu menentukan untai mana yang akan ditranskripsi. Urutan pada DNA menentukan dimana RNA polymerase akan berikatan, seberapa sering dan seberapa kuat ia berikatan, dan dimana transkripsi gen dimulai. Urutan ini dikenal sebagai promotor (promoter), biasanya terletak dekat dengan titik dimana transkripsi dimulai titik mulai (startpoint). Urutan lain yang dikenal sebagai enhancer, juga mempengaruhi frekuensi transkripsi tetapi mungkin terletak cukup jauh, kadang-kadang berjarak ribuan nukleotida dari titik mulai (startpoint). (Perumus: Khittah Dea Annisa/10613303) (provider : Indah Wahyutri/10613320)

Urutan nukleotida pada suatu gen diwakili oleh huruf-huruf basa nitrogen pada untai pengkode dupleks DNA. Urutan tersebut tertulis dari kiri ke kanan dalam arah 5’ke 3’.Untai lain pada heliks DNA berfungsi sebagai untai cetakan yang sebenarnya digunakan oleh RNA polymerase selama proses transkripsi. Untai cetakan DNA bersifat komplementer dan anti paralel baik terhadap untai pengkode (bukan cetakan) DNA maupun terhadap transkrip RNA yang di hasilkan dari cetakan. Dengan demikian, untai pengkodepada DNA identik dalam urutan basa dan arah transkrip dengan RNA kecuali bahwa setiap untai DNA ini mengandung sebuah T, transkrip RNA mengandungU. Agar gen dapat diekspresikan,RNA polymerase harus mengetahui titik yang tepat untuk memulai transkripsi dan untai DNA yang akan ditranskripsi (untai cetakan). RNA polymerase juga harus mengenal gen mana yang harus ditranskripsi karena gen yang ditranskripsi tersebut hanyalah sebagian kecil dari gen total dan gen yang ditranskripsi berbeda dari satu jenis sel ke jenis lain dan berubah-ubah pada keadaan fisiologis. Sinyal pada DNA yang dikenali oleh RNA polymerase disebut promotor. Promotor adalah urutan pada DNA (sering disebut box atau elemen) yang menentukan titik mulai (startpoint) dan frekuensi transkripsi. Karena terletak pada molekul DNA yang sama dan dekat dengan gen yang promotor atur, promotor tersebut bersifat cis-acting (bertindak sebagai cis). Protein yang berikatan dengan urutan DNA ini dan mempermudah atau menghambat RNA polymerase dikatakan bersifat trans-acting (bertindak sebagai trans) karena protein tersebut dikode oleh gen yang berbeda dari gen yang ikut mereka atur. (Perumus: Khittah Dea Annisa/10613303) (provider: Indah Wahyutri/10613320)

Daerah promotor bagi polymerase I (pol I) terletak ke arah hulu dari situs start transkripsi. Sebuah kotak Hogness (kotak TATA) terletak dalam promotor sebagai analog eukariota dari kotak Pribnow prokariotik. Inisiasi sintesis RNA sangatlah spesifik-spesies, artinya dalam suatu spesies, satu atau lebih protein (esensial bagi proses transkripsi) mengenali promotor-promotor hanya dalam rDNA spesies yang sama. RNA polymerase II (pol II) memiliki faktor-faktor inisiasi spesifiknya sendiri bagi sintesis semua mRNA  eukariotik. Promotor-promotornya terletak ke arah hulu dari situs start masing-masing gen, tapi aktivitas promotor-promotor itu bisa ditingkatkan oleh sekuens-sekuens DNA yang tertaut secara fisil (dalam posisi cis) disebut enhancer. Enhancer bisa berfungsi dalam orientasi yang mana saja dan mungkin terletak di dalam,menghulu atau menghilir dari gen-gen targetnya (terkadang jaraknya jauh). Efek peningkatannya diperantarai oleh protein-protein pengikat DNA yang spesifik-sekuens. Dihipoetesiskan bahwa begituprotein pengikat DNA melekat pada sekuens enhancer, protein itu menyebabkan nukleotida-nukleotida yang menyela diantara enhancer dan promotor untuk mendorong keluar membentuk loop. Struktur loop tersebut lalu memfasilitasi pelekatan molekul-molekul RNA polymerase II ke promotor gen yang ditranskripsi. RNA polymerase II terus memperpanjang rantai mRNA melebihi sekuens-sekuens yang ditemukan dalam mRNA matang sebelum kemudian terjadi terminasi dipotong secara spesifik untuk membentuk 3’yang benar. (Perumus: Khittah Dea Anissa/10613303) (provider: Indah Wahyutri/10613320)

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. (Perumus: Khittah Dea Anissa/10613303) (provider : Indah Wahyutri/10613320)

Transkripsi berlangsung pada gelembung transkripsi, di daerah mana DNA untuk sementara membentuk dua rantai tunggal. Salah satu rantai, oleh RNA polimerase digunakan sebagai cetakan. Sambil RNA polimerase bergerak sepanjang DNA menyalin/mengimlah urutan spesifik DNA ke dalam urutan spesifik molekul baru RNA (sintesis RNA), gelembung tersebut juga bergerak bersama. RNA yang baru dibentukpun semakin panjang. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131)

Bergeraknya gelembung transkripsi bersamaan dengan gerakan maju RNA polimerase karena sambil RNA polimerase bergerak sepanjang DNA cetakan, iapun turut mendenaturasi pilin ganda DNA dibagian 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. Pandangan klasik, melalui pembuktian tidak langsung, adalah sekitar 12 pb, walaupun belum pernah diukur secara langsung. Bukti yang lebih baru menunjukkan bahwa basa pada RNA sedekat 3 pb dari titik pemanjangan dapat dipotong oleh ribonuklease yang mengenal RNA rantai tunggal. Dengan demikian, RNA masih berasosiasi dengan DNA hanya sepanjang 2-3 basa dari titik pertumbuhan rantai, setelahnya RNA berikatan sangat kuat dengan RNA polimerase. Jadi hibrida RNA-DNA sangat pendek, bersifat sementara, dan hanya cukup untuk memberikan stabilitas bagi reaksi-reaksi perpasangan basa yang menentukan spesifitas penambahan nukleotida diujung pemanjangan RNA. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131)

Subunit-subunit RNA polimerase pada eukariot

Ketiga RNA polimerase pada eukariot merupakan enzim berukuran besar yang terdiri atas 12 subunit atau lebih. Gen-gen yang menyandi dua subunit terbesar mempunyai homologi satu sama lain. Sementara itu, ketiga RNA polimerase eukariot membawa subunit-subunit yang mempunyai homologi dengan subunit-subunit RNA polimerase inti pada E. coli (α2ββ’). Subunit terbesar RNA polimerase eukariot menyerupai subunit β’, sedangkan subunit terbesar kedua menyerupai subunit β, yang merupakan pusat katalitik RNA polimerase E.coli. Homologi struktur ini ternyata berkaitan dengan homologi fungsional karena subunit terbesar kedua pada RNA polimerase eukariot juga mengandung tapak aktif. Dua subunit yang sama antara RNA Pol I dan RNA Pol III, serta satu subunit lainnya yang khas pada RNA Pol II, memperlihatkan homologi dengan subunit α RNA polimerase E. coli. Sekurang-kurangnya ada lima subunit lainnya yang lebih kecil, yang memperlihatkan kesamaan di antara ketiga RNA polimerase eukariot. Masing-masing RNA polimerase ini juga membawa empat hingga tujuh subunit tambahan yang hanya dijumpai pada salah satu di antara ketiganya. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131).

 

 

 

 

Aktivitas RNA polimerase eukariot

Seperti halnya RNA polimerase bakteri, masing-masing RNA polimerase eukariot mengatalisis transkripsi dengan arah 5’ ke 3’ dan menyintesis RNA yang komplementer dengan urutan DNA cetakan. Reaksi tersebut memerlukan prekursor berupa ATP, GTP, CTP, UTP, dan tidak memerlukan primer untuk inisiasi transkripsi. Namun tidak seperti pada bakteri, RNA polimerase eukariot yang dimurnikan memerlukan adanya protein inisiasi tambahan sebelum enzim ini dapat berikatan dengan promoter dan melakukan inisiasi transkripsi. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131).

Proses Maturasi

Setelah DNA berhasil membuat RNA dalam proses transkripsi disebut RNA copy, proses berikutnya adalah maturasi yaitu capping, splicing dan penambahan poly(A)tail.

  1. Capping adalah proses perubahan lima primer mRNA menjadi tiga primer mRNA melalui pautan 5’-5’. Proses ini berguna agar mRNA dapat menempel pada ribosom dan menghindari terdegradasinya mRNA oleh enzim 5’ exonulcease.
  2. 2.      Splicing adalah membuang intron, bagian yang tidak memiliki kode (non coding region), sehingga mRNA hanya terdiri dari exon saja, yaitu bagian yang memiliki kode (coding region). Pada sel eukariot transkripsi terjadi satu kali dan mengkode sejumlah rangkaian mRNA yang tidak mempunyai intron. Proses ini dibantu oleh splicesome yang menempel pada intron, menjadikan intron melingkar dan memotongnya. Dengan demikian dua exon dapat bergabung.

3.      Penambahan poly(A)tail atau disebut polyadenilation adalah penambahan rangkaian mRNA pada bagian ujung 3’. Maksud penambahan ini untuk menghindari degradasi oleh 3’exonuclese, sehingga umur mRNA bertambah panjang. (Perumus: Agus Sri Handayani/10613283) (provider: Agus Salim/09613131).

 

 

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

  1. Tahapan transkripsi :
  • Inisiasi
  • Elongasi
  • Terminasi
  1. Bagian-bagian gen :
  • Upstream yaitu awal terjadinya transkripsi (stimulus dimulainya proses transkripsi).
  • Transcribed yaitu proses dimana terjadi kompleks RNAP pada transkripsi.
  • Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai.
  1. Gen-gen ditranskripsi bersama-sama kesebuah untai mRNA dan baik diterjemahkan bersama dalam sitoplasma,atau menjalani trans-splicing untuk membuat mRNA monosistronik yang diterjemahkan secara terpisah, yaitu beberapa helai mRNA yang mengkodekan setiap produk gen tunggal.
  2. Polymerase I mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S. 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.
  3. Transkripsi adalah pembentukan mRNA (messenger RNA/RNA duta) dari salah satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase.

 

 

 

Daftar Pustaka:

  1. Elrod, Susan Ph.D. William Stansfiel,Ph.D, 2007. Schaum’s Outlines of Theory and Problems of Genetics, Fourth Edition, Erlangga, Jakarta
  2. Marks, Dawn B. Ph.D., Allan D. Marks, MD, Collen M. Smith Ph.D., 2000. Biokimia Kedokteran Dasar, Buku Kedokteran EGC, Jakarta
  3. Anonim. 2010. Proses Ekspresi Gen dalam Organisme Bagian 1. Available at http://netsains.com/2010/03/proses-ekspresi-gen-dalam-organisme-bagian-1/ (diakses tanggal 10 Desember 2011)
  4. Sarmoko. 2011. From Gene to Protein, Molecular Biology 2011. Departmen of Pharmacy Unsoed. Yogyakarta
  5. e-USU Repository ©2005 Universitas Sumatera Utara 1
  6. http://id.wikipedia.org/wiki/Transkripsi
  7. http://en.wikipedia.org/wiki/Operon
  8. http://genmulia.edublogs.org/files/2010/04/BAB-V-EKSPRESI-GEN.pdf
  9. http://biomol.edublogs.org/files/2010/02/BAB-V-TRANSKRIPSI.pdf
  10. http://fpk.unair.ac.id/webo/kuliah-pdf/ekspresi%20gen%20ii%20pertemuan%20vii%20%5BCompatibility%20Mode%5D.pdf
  11. http://www.scribd.com/doc/53065986/TRANSKRIPSI
  12. http://www.scribd.com/doc/55223111/Sintesis-Rna-cenat-Cenut

 

 

 

 

 

 

 

 

PERTANYAAN DAN JAWABAN KELOMPOK 6/D

Pertanyaan Dewi Shinta Mandela/09613024

  1. Didalam transkripsi DNA terdapat bagian-bagian gen seperti upstream, transcribed dan downstream, jelaskan fungsi dari masing-masing bagian gen tersebut !
  2. Sebutkan perbedaan antara DNA dan RNA !
  3. Dalam biosintesis RNA, pemanjangan rantai nukleotida berlangsung arah 5′ à 3′ RNA. Jelaskan !

Jawaban:

1.

  1. Upstream yaitu awal terjadinya terjadinya transkripsi (stimulus dimulainya proses transkripsi). Pada proses ini enzim RNA polimerase (RNAP) akan mengkatalisis polimerase ribonukleotida menjadi rangkaian RNA yang bersifat komplementer terhadap untai cetakan gen. Enzim ini akan berikatan dengan promoter pada untai cetakan, kemudian akan diikuti oleh proses inisiasi sintesis RNA pada titik mula, elongasi rantai RNA, hingga tercapai rangkaian terminasi.
  2. Transcribed yaitu proses dimana terjadi kompleks RNAP pada transkripsi. Dengan adanya ATP+XTP akan terbentuk inisiasi rantai RNA yang kemudian terjadi pelepasan faktor sigma yang selajutnya akan terbentuk elongasi rantai RNA.
  3. Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai. Saat rantai RNA telah lengkap maka RNAP akan dilepas dari cetakan.

2.

RNA DNA
Mengandung gula ribosa Deoxyribosa
Terdiri atas satu rantai nukleotida terdiri atas dua untai tersusun doble helix
Mol. Mengandung : urasilmonofosfat, sitidinmonofosfat, guaninmonofosfat timin adenin sitidin guanin
Berperan membawa informasi genetik pada sintesis protein merupakan materi genetik
Terdapat pada nukleus, nukleoplasma, sitoplasma terdapat pada kromosom, nukleoplasma, mitokondria, plastida, sentriol
Mengandung mol. Asam fosfat yang menghubungkan gula yang satu dengan yang lainnya sama
Fungsi berhubungan erat dengan sintesis protein penurunan sifat, sintesis protein

 

3.Semua asam-asam nukleat disintesis dari senyawa prekursor, nukleosida 5′ trifosfat, melalui reaksi kondensasi antara gugus 5′ trifosfat dari nukleotida yang datang mendekat pada kompleks DNA-RNA polimerase dengan gugus 3′-OH dari nukleotida terakhir yang ditambahkan ke dalam rantai RNA yang baru dibentuk. Akibat serangan nukleofilik ini, nukleotida yang datang kehilangan 2 gugus fosfat terminal (g dan b). Gugus fosfat pada posisi a digunakan dalam pembentukan ikatan fosfodiester dengan rantai RNA yang sedang disintesis.Dengan demikian, rantai RNA disintesis dari ujung 5′ kearah ujung 3′, dengan kecepatan reaksi ~40 nukleotida/detik pada suhu 37oC pada RNA polimerase bakteri.

Pertanyaan Agus Salim/09613131

  1. Sebutkan dan jelaskan tahapan proses transkripsi !
  2. Jelaskan transkripsi pada enzim polymerase I, polymerase II dan polymerase III !
  3. Didalam transkripsi terdapat bagian-bagian gen, yaitu upstream, transcribed, dan downstream. Jelaskan apa yang dimaksud dengan downstream !

Jawab:

1.

  • Tahapan pengakuan cetakan (template recognition)

Dalam tahapan pengakuan cetakan, RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA, ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung transkripsi.

  • Tahapan pengawalan (initiation)

Tahapan pengawalan mendeskripsikan pembentukan ikatan nukleotida pertama dalam RNA. Enzim RNA polimerase tetap berada di daerah promotor sambil mensintesis ~9 nukleotida pertama. Namun demikian, pembentukan nukleotida pendek ini terkadang mengalami keguguran (abortion), yaitu: enzim mensintesis transkrip kurang dari 9 basa, melepaskannya kembali, dan memulai kembali mensintesis RNA baru.

  • Tahapan pemanjangan (elongation)

Tahapan pemanjangan adalah selang selama enzim bergerak sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA.

  • Tahapan pengakhiran (termination)

Tahapan pengakhiran melibatkan pengakuan titik dimana tidak ada lagi basa yang ditambahkan ke dalam rantai. Untuk mengakhiri transkripsi, pembentukan ikatan fosfodiester harus dihentikan, dan kompleks transkripsi harus dibubarkan. Sewaktu nukleotida terakhir ditambahkan akan diikuti oleh runtuhnya gelembung transkripsi, dan dilepaskannya hibrida RNA-DNA. DNA kembali ke keadaan rantai ganda, RNA dan enzim dibebaskan.

2.

  • Polymerase I mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S.
  • 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.

3.

  • Downstream adalah proses terjadinya terminasi dan pelepasan rantai. Saat rantai RNA telah lengkap maka RNAP akan dilepas dari cetakan.

 

 

Pertanyaan Indah Wahyutri S./10613320)

  1. Jelaskan tentang operon ?
  2. Enzim apa yang mengkatalisis transkripsi ?
  3. Sinyal pada DNA yang dikenali oleh RNA polymerase disebut promotor. Apa itu promotor ?

Jawab :

  1. Operonadalah unitfungsiDNA genomikyang mengandungsekelompokgendi bawah kendalidari sinyalregulasitunggal ataupromotor
  2. Enzim  RNA polymerase
  3. Promotor adalah urutan pada DNA (sering disebut box atau elemen) yang menentukan titik mulai (startpoint) dan frekuensi transkripsi.

 

 

 

 

 

 

 

From → Uncategorized

Tinggalkan sebuah Komentar

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: