Asam nukleat dan Protein Aliran informasi genetik Pustaka: Glick, BR and JJ Pasternak, 2003, Molecular Biotechnology: Principles and Applications of Recombinant DNA, ASM Press, Washington DC, hal. 23-46 dan 75-78 Groves MJ, 2006, Pharmaceutical Biotechnology, 2nd ed., CRC, Taylor & Francis, hal. 5 – 29
ASAM NUKLEAT, POLIPEPTIDA DAN PROTEIN
DEBBIE S. RETNONINGRUM SEKOLAH FARMASI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
http://laxmi.nuc.ucla.edu:8248/M248_98/intro/DNA.gif
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2
ASAM NUKLEAT DNA dan RNA Polimer/Polinukleotida Monomer : nukleotida Komponen : gula, fosfat, basa
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3
Struktur Nukleotida dan Polinukleotida
www.esb.utexas.edu/ mabrybio211/chapter05/ch5.htm
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 5
DNA Tulang punggung : Fosfat-gula Basa dalam untai Antiparalel Polaritas : 5’→3’ vs 3’→5’ Komplemen : Pasangan basa (C=O dan N-H basa antar polinukleotida) Ikatan fosfodiester (antar nukleotida)
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 6
KROMOSOM VS PLASMID KROMOSOM VS PLASMID
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 7
SEL
DNA : menyimpan dan mentransmisi informasi genetik RNA : berperan dalam ekspresi informasi genetik Protein : ¾hasil dari ekspresi informasi genetik ¾memiliki fungsi tertentu Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 8
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 9
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 10
DNA vs RNA 9 Gula: deoksiribosa
9 Gula: ribosa
9 Basa: AGCT
9 Basa: AGCU
9 Untai ganda
9 Untai tunggal
9 Prokariot: sitoplasma
9 Prokariot: sitoplasma
9 Eukariot: inti
9 Eukariot: inti dan sitoplasma
9 Penyimpan informasi
9 Hasil transkripsi
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 11
POLIPEPTIDA PROTEIN ¾Polimer ¾Monomer : asam amino (20 aa) ¾Polaritas : Ujung N - Ujung C ¾Ikatan peptida
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 12
Asam Amino
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 13
Asam amino Amino acid alanine arginine asparagine aspartic acid cysteine glutamic acid glutamine glycine histidine isoleucine leucine lysine methionine phenylalanine proline serine threonine tryptophan tyrosine valine Sekolah Farmasi ITB
One letter symbol A R N D C E Q G H I L K M F P S T W Y V
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Three letter symbol Ala Arg Asn Asp Cys Glu Gln Gly His Ile Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Val Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 14
Urutan asam amino insulin manusia
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 15
Urutan asam amino Interferon α 2a • MCDLPQTHSLGSRRTLMLLAQMLRISLFSCLK DRH DFGFPQEEFGNQFQKAETIPVLHEM IQQIFNLFST KDSSAAWDET LLDKFYTELY QQ LNDLEACVIQGV GVTETPLMKEDSILAV RKY FQRITLYLKEKKYSPCA WEVVRAEIMRSFS LSTNLQESLRSKE
• panjang 165 asam amino
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 16
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 17
Struktur primer Protein
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 18
Struktur sekunder Protein β-turn: Pro, gly
Heliks α: Ala, Phe, Leu (sering) Arg, Glu, Pro (jarang)
Lembaran β: Gly, Ala, Ser Pro: merusak
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 19
Struktur sekunder Protein • Heliks kolagen: left-handed helix • Urutan yang mempunyai kecenderungan membentuk heliks kolagen: Gly-X-Y X= sering kali pro
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 20
Struktur sekunder vs tersier
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 21
STRUKTUR TERSIER: HELIKS α LEMBARAN β β-BEND
Interaksi non-kovalen: Ikatan vam der waals Interaksi elektrostatik Ikatan hidrogen Interaksi hidrofob Ikatan disulfida
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 22
Struktur kuarterner Protein
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 23
STRUKTUR KUARTENER • Asosiasi dua atau lebih rantai polipeptida • Dapat rantai polipeptida yang sama atau berbeda (homodimer vs heterodimer) • Terdiri atas subunit / monomer • Interaksi non kovalen (lemah): – Interaksi hidrofob – Ikatan hidrogen – Interaksi van der waals – Ikatan disulfida Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 24
KLASIFIKASI PROTEIN
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 25
Asam nukleat vs Protein 9 Nukleotida 9 Polaritas 5’ – 3’ 9 Ikatan fosfodiester 9 Penyimpan informasi
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
9 Asam amino 9 Polaritas N – C 9 Ikatan peptida 9 Hasil ekspresi DNA
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 26
SENYAWA TERAPEUTIK • PROTEIN: INSULIN, INTERFERON, STREPTOKINASE, ERITROPOEITIN, ANTIBODI MONOKLONAL, HBsAg • DNA: TERAPI GEN, DNA ANTISENS, OLIGONUKLEOTIDA, VAKSIN DNA
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 27
ALIRAN INFORMASI GENETIK
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 28
PRODUK BIOTEKNOLOGI FARMASI • ASAM NUKLEAT (DNA DAN RNA) • PROTEIN (OBAT, VAKSIN, KIT DETEKSI): HASIL TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI MATERI GENETIK • PEPTIDA (LEBIH PENDEK DARI PROTEIN)
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 29
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 30
MENGAPA INFORMASI TENTANG TRANSKRIPSI PENTING? • PROTEIN INGIN DIPEROLEH DALAM JUMLAH BESAR • SALAH SATU STRATEGI ADALAH MENINGKATKAN EFISIENSI TRANSKRIPSI
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 31
TRANSKRIPSI • SINTESIS RNA (mRNA, rRNA, tRNA) MENGGUNAKAN INFORMASI PADA DNA – – – –
RNA POLIMERASE (PROTEIN) PROKARIOT (SITOPLASMA) ; EUKARIOT (INTI) PROMOTOR (KUAT vs LEMAH) TERMINATOR (KUAT vs LEMAH)
• OPERATOR (REGULASI) • SITUS AKTIVATOR (REGULASI)
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 32
TRANSKRIPSI
mRNA
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 33
TRANSKRISPI DAN BIOTEKNOLOGI • PROMOTOR DAN TERMINATOR KUAT • PROMOTOR DAN TERMINATOR DIKENALI OLEH RNA POLIMERASE INANG
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 34
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 35
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 36
TRANSKRIPSI BALIK • • • •
KEBALIKAN TRANSKRIPSI RNA → DNA (cDNA) REVERSE TRANSKRIPTASE VIRUS (RETROVIRUS, HIV) dan virus hepatitis B
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 37
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 38
TRANSLASI • SINTESIS POLIPEPTIDA MENGGUNAKAN INFORMASI YANG ADA PADA mRNA • CETAKAN mRNA (tRNA dan rRNA TIDAK DITRANSLASI TETAPI BERFUNGSI LANGSUNG) • LOKASI DI RIBOSOM • KOMPONEN YANG DIBUTUHKAN – mRNA – RIBOSOM BINDING SITE (RBS) UNTUK PROKARIOT – AUG (KODON START) – UAA, UGA, UAG (KODON STOP) Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 39
Translasi
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 40
Kodon stop Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Kodon start Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 41
ORGANISASI GEN PROKARIOT Coding sequence 5’
RBS
3’ Promotor
Kodon stop 3’ 5’ terminator
Kodon start Inisiasi transkripsi
Komponen transkripsi: promotor, terminator, situs inisiasi transkripsi Komponen translasi: RBS, kodon start, kodon stop
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 42
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 43
Eukariot vs Prokariot
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 44
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 45
ORGANISASI GEN EUKARIOT
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 46
TRANSKRIPSI (EUKARIOT) • HASIL TRANSKRIPSI: RNA PRIMER (INTRON DAN EKSON) • PENAMBAHAN CAP DAN EKOR POLI A • PENGHILANGAN INTRON (SPLICING) • RNA MATANG DIKIRIM KELUAR INTI SIAP DITRANSLASI DI SITOPLASMA
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 47
MENGAPA INFO MENGENAI TRANSKRIPSI PADA EUKARIOT PENTING? • PROTEIN DARI EUKARIOT BANYAK DIGUNAKAN SEBAGAI PROTEIN TERAPEUTIK • INFORMASI PADA PROTEIN TERLETAK PADA mRNA MATANG TANPA INTRON • MULAI BEKERJA DARI mRNA MATANG → DNA Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 48
TRANSKRIPSI BALIK • MASALAH PADA EUKARIOT ADALAH GEN MENGANDUNG INTRON DAN EKSON • SINTESIS DNA MENGGUNAKAN MRNA SEBAGAI CETAKAN • DNA HASIL SINTESIS DISEBUT cDNA (TIDAK MENGANDUNG INTRON) • KATALISIS OLEH REVERSE TRANSKRIPTASE
Sekolah Farmasi ITB
Bioteknologi Farmasi - FA 4202
Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 49
