f-
PR)CEEDINGSUB
VoL. Z, No. Z, 1973.
F i\1 4
-rr,
DANRNASERTA BIOSINTESA.PROTEIN r.
soedigdo*)
,:
PENGANTAR seperti diketahui biologi molekuler pada akhlr-akhlr ini s,ebagian besar maslh ditittk beratkan pada brokrmr.a DNA dan R\A serta fungsi-fungslnya dalam biosintesa proteln. Int dapat dinengerti karena persoalan ini merupakan kunci yang d.apat mobuka tabir rahasia hldup. Walaupun sudah banyak yang dica_ pa1 dalam penelltian-penelLtlan nengenal- bab-bab tersebut, tetapi masih banyak sekall yang masih perlu diselidlki. Apa yang semula dianggap konsep slntesa yang betul ternyata akhtr-akhlr 1ni urulal dlragukan kebenarannya. Hlpotesa Jacob dan Monod (1) arengenai pengontrolan fungsi gena memang berlaku bagl bakteria, tetapl akhlr-akhlr ini nulal dlragukan apakah hal itu juga berlaku untuk hewan-hewan tlngkat tinggl. Apakah tldak nungkin ada sl-stlm-sistln pengontrola.t p.oi.in slntesa yang belum dikenal pada hewan-hewan tingkat ttnggl sebagaL perleng_ kapan darl sistim pengontroJ-an pada E. CoLi.-. Diduga oleh banyak ahli, bahwa besar kenungkinannya pada hewan-hewan tlngkat tlnggi rnaslh ada macan-macamRNA selaln RNA yang telah diketahui sekarang irri yang Juga pegang peranrn dalarn sintesa proteln. Mengenai replikasi DNA dan RNA akhlr-akhlr nyak hal-hal baru yang perlu nendapat perhatlan.
inl
juga ba_
Menglngat penelitian mengenal bab-bab yang sangat urenarlk banyak orang ltu dimana-mana dilakukan, maka afanggap perlu untuk sekall-seka1l dladakan tinjauan unum mengenal hasllhasll penelitian para ahll dari seluruh dunia. Tinjauan urnun lnl akan dikeurukakan dl bawah ini.
*)s"k"i Ilnu
Biokimla, Departemen Kimia, Fakultas Matenatlk Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung.
4T
dan
42
TINJAUAN TENTANG BIOKIMIA 1.
DNA
Dogma Sentral
genetika, DNA rnempunyai dua Sebagai pernbawa informasi tepat dari pada dirinya fungsi 1) rnembuat kopi yang utama: dan 2) rneduplikasi pada waktu proses repllkasi atau sendiri yang dimiliki ke.nRNA (tnessenger informasi neruskan koda-koda Dengan demikian mRNA ketranskripsi. RNA) pada waktu proses (mengtranslasikan) informasi-inlaknya dapat menterjemahkan ke dalam dari pada asam nukleat formasi "bah4sa dalam 4 huruf" (gamKonsep ini darl pada protein. "bahasa dalam 24 huruf" Sentral yang Dogma sebagai merupakan dasar terkenal 1) bar (2) pada tahun 1958. yang dlkemukakan oleh Crick
\_j-
transkriosi -----+
RNA
Lranslasi
replikasi Ganbar 1.
Dogma Sentral
sebagai Pegangan lazirn dipakai Walaupun konsep ini masih protein, tetaPi dan sintesa asam-asam nukleat dalam studi Keraguan ini diakhir-akhir ini rnulai diragukan kebenarannya. dengan nyata dapat ditunjukkan mulai sejak tahun 1970 setelah yang ditentang adanya RNA pada vlrus oleh berbagai sarjana pakai sebagai cetakan disintesa DNA. Enzirna yang diperlukan yang RNA-dependent. sini adalah DNA polimerase oleh Temin (3) di datelah dibuktikan Adanya enzima inl (RSV). (virion) Rous sarcoma virus lam parti-kel-partikel virus (4) pada Rauscher mouse leukaemenemukan itu Juga Baltimore (R-MLV). Di samping (5, 6, 7) juga mia virus ini Spiegelman membuktikan pada lebih darl 6 virus akan adanya kejadian-kejadian yang menggoyangkan Dogma $entral dari Crick.. tersebut Bahwa DNA yang disj-ntesa adalah merupakan komplernen dari pada single-stranded lewat eksperiRNA virus dapat dibuktikan men hibridisasi sehingga didapat RNA-DNA hibrid. juga mempunyai yang DNAVirion DNA-polinerase tersebut menjadi mengubah hibrida tersebut dependent sehingga dapat dupleks DNA. ialah Ada satu ha1 lagi yang melemahkan Dogma Sentral, bahwa juga RNA pada kejadian-kejadian dapat disintesa tertentu dari mikroatas ceLakan RNA. Telah dibuktikan bahwa ekstrak sintesa mengkatallsa organisma-mikroorganisma tertentu dapat
43 poliribonukleotida dengan RNA sebagai cetakan (g, 9, 10, 1l-, L2). untuk reaksi biosintesa RNA ini di saurpr.ng enzima RNApoli-merase diperlukan Mn2t, 4 macamribonukleosida-rLbonukleosida trifosfat dan suatu cetakan RNA seperti T14V-RNA(RNA darl virus mozaik ternbakau). Hasilnya adalah suatu RNA dengan uruEan ribonukleotida yang komplementer dengan cetakan RNA tersebut. Walaupun telah jelas akan adanya sintesa RNA yang RNA-dependent, tetapi hingga kini belurn diketernukan sintesa semac€lm tersebut pada sel-sel hewan menyusu yang normal-. Untuk menyesuaikan dengan fakta-fakta yang teisebut di atas maka Crick (13) rnelengkapi konsep Dogma Sentralnya seba_ g a i t e r t e r a p a d a g a r n b a r .2 .
O ,{
',
c\
o
--)
\, pRoTErN J
Tqlbar Z. -Konsep DogmaSentral yang sekar.ang. penjelasan-pen_ JeLasan: 7, 2, dan 3 adnLahproses-proses Aang Lazim dijwnpai; a: sintesa RNAdengan eetikan RNApada u7rw"s;b = ketjabuA.poLimerase,AangRNA-dependent;e = z,Zaksi yang masih perlu pe_ neLitian akan adanua.' 2. Replikasi
dqn biosintesq. DNA
Mengingat bahwa urutan nukleotida daram DNA merupakan suatu koda genetik maka si.ntesanya dalam sel_ menarik btnyak perhatian. Karena sifat-sifat keturunan yang ada pada gena diteruskan pada turunan-turunannya rnaka cara repilkasinya me_
44
rupakan pokok penelitian-penelitlan tentang biosintesa DNA. pada pembentukan DNA disebut DNA-poliBnzima yang dibutuhkan merase. Akhir-akhir ini orang mengenal 3 macamDNA-pollrnerase: juga terkenal 1) DNA-polimerase I, sebagai enzima Kornberg, DNA-nukleotidil-transferase atau DNA-dependent DNA-polimerase. Enzima ini telah dimurnikan oleh Komberg et al. (14, 15) dari E. CoLi dengan berat molekul sebesar 109.000. Kornberg (16) rnenyinpulkan darl penelitiannya bahwa enzima hasil-hasil tersebut mempunyai berbagai fungsl-: a) untuk memanjangkan rantai DNA dalam arah 5r---D3f dengan penambahanpada ujung 3r-hidroksil mononukleotida darl deoksir ibonukleosida trlf osf at . b) untuk menghidrolisa rantai DNA dari akhir 3r-hidroksl'l- dalam arah 3t + 5t-monofosfat. 5t sehingga dihastlkan DNA dari ujung 5r-fosfat atau c) untuk menghldrolisa rantai 5t-hidroksil dalarn arah 5r ----*3r sehingga hanya terbentuk 5 I -monofosfat. d) untuk pirofosforilisis rantai DNA dari akhir 3r; lni adalah keball-kan dari reaksi po1-imerisasi. e) untuk menukar fosfat anorganik dengan uJung gugusan plrofosfat dari pada deoksiribonukleosida trl-fosfat. Maka Kornberg (16) mengusulkan adanya 5 tempat reaktif pada pusat aktif enzima, untuk dapat melakukan berbagai fungsi sepertl diuralkan dl atas 2) DNA-polimerase If. Setel-ah diketahui bahwa mutant E. CoLi, pol n- tanpa adanya DNA-polimerase I juga dapat mengrepllkasi DNA-nya naka mul-ai dicari akan adanya enzima lain. Knlpper (17, 18) berhasil untuk nengisolasl enzima tersebut yang disebut DNA-pollnerase II. Berat molekulnya adalah 50.000 sampai 9 0 . 0 0 0 . D N Ay a n g d i s l n t e s a a d a l a h d a l a m a r a h 5 t - - - + 3 ' . Inhibitor untuk enzima ini adalah Ara-CTP, ialah trifosfat dari pada Ara-C (1-B-D-arabino f uranos i1s i tos ina) . 3) DNA-polimerase IIf. Ternyata E. CoLi, pol A- masih mengandung enzima 1ain, DNA-pol-imerase III(I-9) yang turut dalam replikasi DNA. Ia lebih peka terhadap panas dari pada DNA-polimerase II dan mudah terinhiblsi oleh garam-garan (20, 2I), Mutasi dan rmttagen. Seperti diketahui kadang-kadang terjadi kekeliruan dalan sintesa urutan nukleotida DNA karena berbagai sebab. Proses ini dlsebut mutasi. l{ingga kini diketahui benracam-macamzat kiuria seperti beberapa antibiotika, zat-zat warna dan sebagainya yang tergolong dalam mutagen, ialah yang dapat nenyebabkan mutasi. Juga sinar violet dan sinar radio-aktif termasuk pula dalarn golongan itu. Beberapa allalog purina dan pirimidina kadang-kadang dapat diinkorporasl ke dalam RNA atau DNA sehingga mempunyai effek mutagen. Terkenal yang dapat mengganti adalah 5-bromourasil
45 tempat timina dal-asl DNA. Usaha untuk menggunakan analog purina dan plrinldina dalam terapi kanker terdapat pada (22). (alkyJ-ating agents) juga rermasuk dalam Zat-zat pengalkil golongan mutagen. Beberapa diantaranya mempunyai slfat penghambat tr.rmbuhnya tumor (23, 24). Kerjanya'pada DNA adalah kompleks (23). Sangat menarlk untuk studi blosintesa asam-as€lmnukleat ialah beberapa antibiotika yang mempunyal sifat karsinostatik. Diantaranya adalah actinomycin D, yang membentuk kompleks dengan deokslguanosi.na dalam DNA. Dengan demikian maka fungsi DNA sebagai cetakan hilang. Aktinomycin D merupakan suatu inhibitor bagi DNA-polimejuga bagi DNA-dependent RNA polimerase. rase, tetapi Yang belakangan ini peka terhadap itu bahkan lebih inhibitor (25, 26). Zat lain seperti nrltornycin C juga dapat nenginhibtsi sintesa DNA-bakteri (27, 28, 29) . Juga sarcomycin merupakan inhlbitor pada sintesa DNA, karena menglnhiblsl DNA-pollrnerase (30, 31). Pengaruh tadiasi dengan sinar-slnar tertentu dapat pula menimbulkan kerusakan pada sel. (W) Penyinaran dengan sinar dapet mengultraUiolet akibatkan terjadinya ikatan-ikatan kimia antara plrlmldinanu^ kleotida dl dalaur DNA yang letaknya berdekatan. Dislnl dua pada satu rantai akan membentuk dimer. Walau^ basa pirimidina pun ada kemungkinan dapat terjadi dlmer te3 macam pirimldina tapi paling mudah terbentuk adal-ah tlmlna dimer. Dlmer yang terbentuk akan nenghal-ang-halangl kerja DNApolimerase sehingga repllkasl terganggu. Fakta-fakta menunjukkan bahwa bakterl-bakterl yang mengalanl kerusakan akibat penylnaran dengan sinar UV sebagian besar dapat batk kernbali asal bakteri-bakterl ltu dislnarl dengan sinar biasa yang kuat. Proses ini dlsebut fotoreaktixasi. Inl disebabkan karena ada enzlma yang dlaktlvasi oleh slnar bi.asa dan dapat mengurangi piriuridina dlmer tadi sehingga keadaan semula dldapat kenbali. Enzima yang dlmaksud tadl sekarang telah dapat dimurnikan (32). Ada cara penyembuhan kedua yang disebut reaktiuasi gelap, Disini ada beberapa enzima yang kerja sama yang dimulai dengan memotong dan membuangdimer tersebuc dengan pertolongan enzlma endo- dan exonuklease. Di tempat yang terbuka kemudlan dlslntesa DNA baru dengan pertolongan DNA-pollmerase. Penutupan rantai terselenggara dengan pertolongan enzlma J-lgase poLtnukleotida. Pada penderita-penderita naka ada reyodenna pignentosun gangguan pada rnekanlsme penyernbuhan dl dalarn fibroblast-fibro(33, 34, 35, 36, 37). Oleh sebab itu mereka sangat blast kullt peka terhadap cahaya matahari dan ada kecenderungan untuk menderita kanker kulit.
46 TMNSKRIPSI RNA DAN BIOSINTESA PROTEIN Dalaru bakterl mekanlsme sintesa protein dapat dLterangkan dengan mempostulat adanya 3 katagort RNA: 1) nRNA yang mempugenetik berasal dari DNA dan kemudlan berada nyai koda-koda di-ribosoma, 2) rRNA pada ribosoma, yang nantinya memberl bentuk pada protein yang dislntesa dan 3) tRNA yang membawaasamasam amino ke-tempat sintesa protein diribosoma. Pada jasad tingkat tinggi sebenarnya masih terdapat lalnlain RNA yang tldak termasuk dalam katagori tersebut. Adapun hingga kini masih beh:m jelas fungsinya. Mengenai asaL usul dan fungsl RNA pada jasad tingkat tinggi ada 2 anggapan yang fundanentll: 1) Semua RNA jasad tingkat tinggi ikut serta daLan mekanisme slntesa proteln, 2) SeuruaRNA pada jasad tingkat ttnggi dibuat dengan cetakan DNA-inti sel. Bagal-mana peranan DNA mitokhondria dalan hal lni masih belum jelas. 1. tRNA dmt fungsinya Dengan teknlk hlbrldlsasl dapat dlperllhatkan bahwa sebagian kecil (010252) DNA mempunyai urutan basa yang komplementer dengan IRNA (38, 39). Di dalarn sel eukaryot Burdon dapat menunjukkan adanya prekursor tRNA. Prekursor lnl tldak yang tennetllasl mempunyal basa-basa dan ternyata leblh panjang darl pada IRNA karena mengandung 20 - 30 resldu l-ebih banyak. Struktur tertlernya naslh kurang kompak (40). Proses pembentukan tRNA (40, 41) terlaksana dengan Jalan: 1) peprekursor motongan enzimatis sarnpal demensi tRNA, 2) adanya netilasL nukl-eotida oleh yang spesifik enzlma tRNA-netilasl sehlngga ada modiflkasl struktur prlmer. Fungsi blologi tRNA talah untuk membawa asam-asam amino dari kompleks enzlma-amlnoasll-aden11at (aa-AMP)E ke-rlbosorna. Tlap-tlap asam amlno (aa) yang akan lkut serta dal-am slntesa protein di-aktlvasi dulu dengan pertolongan ATP dan enzlma arninoasil-tRNA slntetase (E) : - AMP)E * PPa ATP * aa * E :(aa --+ (aa AMP)E + rRNA tRNA - aa + AMP + E Tiap-tlap macam asam amlno memerl-ukan E khusus dan juga IRNA yang tertentu. Di dalan sitopl-asma terdapat 40 - 60 macam tRNA. Enzima tersebut adalah selektlf dan mempunyai 2 sentrum reaktif: 1) urengikat asam amino tertentu dan 2) mengtkat IRNA tertentu (42). Asam-asam amino ternyata terlkat pada IRNA pada ujung adenosina. - Dengan demiklan dapatlah dlterangkan mengapa antibiotika putomycin yang mempunyai residu adenoslna yang letaknya mirip dengan yang dimiliki oleh tRNA, dapat mengganggu sintesa protein sedemikian hlngga protein yang dibuat menganpuromycin. Antiblotlka dung bagian-bagian lni akan berkompe-
47
dengan amLnoasl-l-tRNA dal-an fungsi tisi gugusan peptldil dari pada peptldil-tRNA.
sebagal aseptor
untuk
2. I,RNA dan fi.mgsinya Sebagian besar dari RNA dalam sel adalah RNA-ribosoma (rRNA). Macarn-macamrRNA dibagi menurut konstanta sedimentasinya ke dalam golongan 28S, 18S, 75 dan 55. Pembuat,an rRNA dijalankan di-inti dengan cetakan DNA. Pada sel-se1 hewan yang rnenyusu naka prekursornya adalah RNA 45S yang ada di dalam nukleolus. Setelah dimettl-asl dan mengalami penecahan-pemecahan maka terbentukl_ah i_8S dan 28S r-RNA cian lain-l-ain r-RNA (43, 44). Fungsi rRNA adalah diduga bahwa La ikut serta dalam pemberian bentuk ruang protein yang disi-ntesa di-ribosona. Pembuktian yang konkrit basih belum ada. 3. ruRNAdart fwtgsinya mRNAyang urutan basa-nya merupakan koda genetlk, memegang peranan penting dalam slntesa protein dj--ribosoma. Dengan menggunakan mutant-mutant dapatlah tersusun tabel_ (tabel 1). Tlap-tiap urutan 3 basa (triplet) koda genetik rnerupakan 1 kodon yang dapat nengkoda satu asam amino tertentu saja. Dari 64 triplet yang dapat mengkoda asam amino adalah 61. Iiga triplet lainnya (UAA, UAG dan UGA) tidak mengkoda asam ami-no dan terkenal sebagal- ttnonsense codonstr. Mereka merupakan kodon isyarat yang rnerupakan ttchain termlnatlng stgna1s" (crs) (45, 46). Tabel 1. Koda genetika Uj ung 5r-oH
U
Leu Leu Leu Leu Ile Ile I1e Met*)
Ser Ser Ser Ser Pro Pro Pro Pro Thr Thr Thr Thr
Va I
Ala
Phe
U
c
A
G
Ujung 3'-OH Basa
Basa tengah
Phe Leu Leu
A Tyr Tyr CTS cTs Hls Ills Gln G1n Asn Asn Lys Lvs ASP
Va1 Ala Asp Va1 Ala G1u vaL*) Al-a G1u CTS = Chain terminating slgnal-s :t) PerrouJ_aan rantai
G
cys cys
cTs Tro Arg Arg Arg . Are Ser Ser Arg Are
ury Glv Glv Gl-v
U
c A G
U
c
A G
U
c A
c A G
48 Ada beberapa asam amlno yang dikoda oleh leblh dari 1 triplet. Tempat '-RNA di-rlbosoma adalah dl komponen 30s sedangkan komponen 50S nempunyai ternpat untuk 2 IRNA. 4. RNA heterogen Disanping RNA-RNAyang telah dlbicarakan di aras sebe_ narnya masih ada macam-macam RNA laln terutama pada jasadjasad tingkat tinggi. RNA-RNAini lazirn disebut RNA heterogen atau heterodispers. Adapun fungsinya maslh kurang jelas tetapi darl hasll_ hasll penelitian (47, 48, 49) dapat dlperklrakin bahwa mereka ikut serta, mungkin secara lndlrek, dalam mekanr.smaslntesa protei.n. Perhatian mengenai rD€lcanRNA tnl akhlr-akhlr lnL ureningkat. 5. Sintesa
dan z,egulasi sintesa
prctein
Telah dislngg,ng bahwa tenpat sintesa protein adalah di ribosoma. Mengenal mekanlsma dasar tidak akan dislnggung banyak-banyak dlstnl karena ini terdapat dl buku-buku biokfunla yang balk. a. Pengarwh mtibiotik. Beberapa antlblotik sepertr. chLoranphenicol dapat mengganggu slntesa proteln karena terlkat dengan baglan rlbosoma yang besar dari pada bakteri-bakteri tertentu. Dengan demiklan bakteri tersebut akan terganggu dalam pertumbuhannya. Hewan-hewan menyusu tldak nengaiaml gangguan tersebut karena chLorarnphenicol tldak berikat dengan ribosomanya. Adapun mengenal mekanisma kerjanya masih beLrmr dlketahul. Stz.epton'ryein j:uga mengtkat ribosoma (komponen kecil) bak_ teri secara selektif. ra menyebabkan kesalahan-kesalahan dalam membaca kodon-kodon nRNA oleh entlkodon tRNA. Mbosoma hewan tingkat tlnggi tidak dipengaruhi. Tet,acycline menginhlbisi sintesa protein karena 4engikat komponen-komponen ribosoma yang kecil- suatu bakterl maupun hewan. Hanya ia lebih mudah masuk secara seLektif ke dalam se1sel bakteri tertenru. cycloheaimide (actidione) (5o) menginhlblsl juga sinresa protein karena mengikat ribosoma sel--selJasad tetapl yang lebih tlnggi dari pada bakteri. ,Ribosoma bakteri tidak akan diikat, jadl lni suatu kebal_ikan dari pada""ndiri streptonycln dan chloramphenicol. Antiblotika lainnya yang mempunyai pengaruh terhadap fungsi asam-asamnukleat dltabelkan pada tabel i.
49
Tabel
2.
Antibiotika vang asam-asam nukleat
Inhibitor-inhibitor
rnempunvai effek
penghambatan
pada
fungsi cetakan:
Actinomycin Chromomycin A3r mithramycin dan olivornycin Anthracyclines: daunomycin dan nogalamycin Rubiflavin, hedamycin dan plurarnycin Mitomycin Carzinophyl-lin dan streptonlgrin Bleomycj-n dan phleomycin Anthramycin
Inhibttot -inhibitor fung si polimerq.s e : Rifamycin, rifampicin, streptovaricin dan streptolydigin ct-Amanitin Inhibitot-inhibitor fungsi rena mengkompleks cetakan :
polimerase
ka-
Lrr|-pncltrrrr'n
KanchanomJ'cin
Suatu karangan Goldberg (51).
tentang
effek
antibiotika
dibuat
oleh
b. Mekan'ismq. sl:ntesa rantai polipeptida. Untuk rneninjau mekanisma sintesa maka perlu dlbahas secara berturut-turut sebagai berikut: y,antai L) Pennulaan sintesa poLipeptida. Pada E, CoLi naka asam amino pertama yang membentuk polipeptida adalah metionina (CHO) terikat. dengan gugusan formil pada gugusan amino bebas. Pada bakteri gugusan formil ini dihilangkan oleh adanya enzima deformilase. Metionina 1ni dapat pula dihiLangkan sehingga asam amino dibelakangnya menjadi asam amino ujung. Maka dikenal dua macam metioni.na IRNA: tRNAfftt metionina tRNAr yang dapat bekerja sebagai p e m"t"u bentukan rantai ini-tiator da; dapat membentuk metionil-tRNA*"--. Formilasi terjadi setelah metionj-na pada molekul IRNA; terikat macam yang kedua ialah tRNAMtt atau metj-onina tRNApl. Metionil-gRN4Met tilak dapat di-
t"*t*H:; AUG (lihar t"r.r rl adalah untuk .*ou"t dan a*OfMet, tetapi GUG (untuk Val) juga dibaca untuk ag54fMet tetapi tidak untuk gRN4Met. Jadi AUG atau GUG pada permulaan mRNA akan rnenghasilkan formilmetionlna pada tempat permulaan rantai peptida. AUG dan GUG apabiJa ada di tempat dalam pada rnRNA, masing-masing akan mengkoda metionlna dan valina di tem-pat dalam pada rantai polipeptida (52, 53, 54).
50
Pada proses permulaan sintesa di-ribosoroa maka disamping m-RNA, aRlq4fMet dan GTP, masih diperlukan juga 3 faktor (initiation factors). 0choa berhasil memurnikanketlga faktor ini pada 30S ribosoma (55, 56, 57). 2) Pemanjqngan rantai. Pada permulaan sintesa maka mula-mul-a formilmetionil-tRNAfl€t menancap pada tempat asan anrino (A) di-50s ribosoma (gambar 3). Ribosoma bergerak ke kanan (atau rnRNAke kiri) maka IRNA dengan muatannya diplndah ke tempat peptida P. Lalu bagian A akan diternpati oleh aminoasll-tRNA lainnya sesudah kodon AUG. Pengikatan ini memerlukan GTP dan f a k t o r T u ( a t a u 5 3 ) a t a u T g ( a t a u 5 1 ) ( S 4 1 . G u g u s a nk a r b o k s i l residu fMet sekarang dibebaskan dari tRNAffet dan terikat 1epeptida dengan gugusan amino dari pada asam amino wat ikatan acetyl-tRNA di tempat A. Reaksl inl dlkatalisa oleh enzima yang diperkirakan merupakan bagian darl peptidiltranlferase 50S subunit. Tahap berikutnya adalah pembebasan a354fMet dari tempat P dan tRNA yang memuat peptida yang terbentuk akan pindah ke (59). tempat P (translokasi) Pada waktu yang bersamaan rlbosoma bergerak menyusurL panjang kodon di-mRNA dalam arah 5t ------>3r . Translokasi menerlukan faktor G (atau 52), suatu proLein yang mempunyal berat molekul 72.000, dan GTP. Sesudah translokasi, IRNA laln dengan asam-amlnonya akan menempati A dan proses pembentukan ikatan peptida dan translokasi berulang lagl (60).
30s Gonbaz' 3, Ribosoma dengan nRNA. P adnlah tenrpat tRNA Aang membana peptida sedangkan A adalah tempat tRNA yang mernba'saason cnino 3) Pembez,hentian pembuatan rontai. Setelah ribosoma dalam perjalanannya menjumpai di tempat A kodon isyarat, maka proses pembuatar peptida berhenti. Kodon ini adal-ah UAA, UAG dan UGA (6L, 62). Kemudian peptida yang telah lengkap dlsintesa, akan lepas dari ribosoma, Ribosoma sendiri akan memisahkan diri da1am subunit dengan pertolongan faktor F3 (63).
51
Telah dlutarakan bahwa oleh berbagal sebab e. Protein rmttant. protel.n mutant adal-ah rulsaldapat terjadl nutasl. Hasll-hasll nya henogJ-obln-hemoglobln abnormal- pada manusla. Pada henoglobln S (llbS) naka vallna nenggantl tempat asam glutamat pada henoglobin dewasa norral (Ilb A). d. Pengatuz,an sintesa protein, Akhlr-akhlr inl banyak perhatian dicurahkan pada mekanlsma pengaturan sintesa proteln. Yang (termasuk enzima) menarlk lalah nengapa sel membuat protein hanya apablla dlperl-ukan. UsuL mekanlsma yang berasal darl Monod dan Jacob C64, 65) untuk bakterl adalah yang hingga kinl berlaku. Menunrt lnl naka pada DNA terdapat suatu baglan penyang disebut tlng operon yang terdlrl darl berbagai gena (cistron). Inl dl bawah pengontrolan suatu gena yang terkenalsebagal oPe?ato?, yang letaknya berdekatan dengan operon (gambar 4). yang dapat membuat Dlsarnplng lnl ada suatu gena "egulator (66). Tepressor yang speslflk repressor tnl aktlf dan Apablla berlkat dengan operator tertentu, maka operon yang bersangkutan akan tldak bekerja. Aklbatnya laI.ah bahwa nRNA yang bersangkutan akan tldak dlslntesa. Ada roetabollt yang dapat meterkenal sebagal effektor ngendalikan kerja repressor tersebut. Pada sintesa enzimamaka zat penginduksd tertentu enzlma lnduktlf akan bekerJa yang menginaktlvasi repressor, sehingga gena sebagai effektor, operator akan aktlf dan membuat mRNAtertentu yang tadlnya dltekan pembuatannya (67). bahwa kerJa repressor Tetapi Juga ada kernungkinan laln, ltu dltuJukan terhadap IRNA terrentu (68). Otsanping inl d1kenal Juga suatu repressor 1ai-n yang disebut apo-repTessor. (69) yang dapat pula mengatur enzima-enzlma yang dapat dltekan pembuatannya. Tetapl la baru akttf benar-benar apabila berikat dengan suatu zat effektor. Zat Lnl blsa dihasllkan oleh suatu reaksl enzima ha1 mana 1nl dapat menerangkan mekanlsma penghambatan "f eed-backr' . Penekanbn slntesa enzlma ol.et. zat-zat metabollt yang bermolekul kecil dapat diterangkan karena zat-zat itu mempengaruhi kadar 3r : 5|-AMP slklls di dalam se1 (70, 7L). AMP slklis 1nl kerjanya proteln di urungkin l-ewat faktor-faktor daerah genome dekat promotor-promotor darl pada operon-operon yang bersangkutan (72) . Dulu diperklrakan bahwa repressor adalah suatu pollnukleotida. Tetapi yang telah hlngga kini repressor-repressor dtisol-asi adalah suatu proteln. Umpamanya Lae repressor dari pada operon laktosa adalah suatu protein dengan berat molekul 150.000 (73). Dlduga bahwa repressor-repressor ltu mempunyal (74). dua pusat allosterik Yang pertama mempunyai affinltas 'pada terhadap urutan nukleotida darl gena operator yang bersangkutan. Yang kedua mempunyal affinttas terhadap effektor,
i2 , . I iiilr.iKsi
111a t:.,-LaLJi
j,,,.\iiiitt.,,-ai opcrai...rl'
--r-=-'--I
I-:-
. -_---::f
Operon ,u.____T
--r-----I------r----f
DNA
L-J'a--l
NRNA Protein (enzirna)
Protein Regulator
a Effektor (rnduktor)
--4\Protein Regulator ( inaktip)
2. PENEKANAN
Opgron
Operator
^---a
I--T
DNA
L_/}_r ranraqqnr
L---f\-J
aDo-reDressor
I
.,
tl,
li mRNA Protein (enzima)
I Effektor
riambar 4. Ht'Sungan opev,on dengan L,'];n-1,ei.n faktor pada induksi (l) Can penekanan (B) sinte;:a pt'oteii.
sehlngga apabila ini diikat oleh repressor maka affinitas repressor terhadap operator akan berubah. j n i Akhir-akhir masih banyak sengketa apakah tiap_tiap gena dalam operon 1tu masing-nasing mernbuat mRNA sendiri_sen_ (teori diri 1 gena --->1 rnRNA). atiukatr seluruh op".on membuar satu nRNA saja (teori 1 operon >1 nRNA). Mungkin reori yang belakangan ini yang benar karena ini telah dinyatakan pada S , x . L m o n e l l ep a d a s i n t e s a h i s t i d i n a (75)
PENUTUP Walaupun banyak yang telah dicapai dalanr penguraian per_ soalan mengenai asam-asam nukleoticla dan sintesa protein, tapi masih banyak pula yang perlu diselidiki. Untung sekall peminai di dunia ini cukup banyak yang mengupas masalah-masalah irir. sehlngga dalam waktu*waktu yang dekat ini dapat kita haraprr.-,,r adanya kemaj uan-kemaj uan.
PUSTAKA 1. Jacob, F.,
dan Monod, J ( 1 9 6 1 ). J . M o 1 . B i o 1 . 3 , I I , 2 . C r i c k , F . ( 1 9 5 g ) S y m p .S o c . E x p . t s i o 1 . , 12, L3B. 3. Ternin, H.M. 4. Baltirnore, 5.
dan Mizutanl, D.
(1970) Narure, S. (1970) Nature, 226, I2Og,
Spiegelman, S. ,-,Burny, A. , Das, M.R. ,
J.,
Travnlcek, M.
226, I?_l
K a y d a r , J ,- , S c h l o u r .
dan Watson, K. (1970) fr;;";", 5. Idem (1970) Narure, 227, IO2g.
)rrl"i'i:r,.
7. Idern (1970) Narure, 2Zg, 430.
u' ?5;";T;01' 9. Nakarnoto, T. 48, gg0.
d a n H e n r v 'J '
( L e 6 4 ) J ' B i o l ' c h e m, '
dan Weiss , S.B.
(1962) proc . Nat . Acad. Sci .,
10. August, J.T. , Oritz, Chem., 237, 3796.
p.J.
dan Hurwitz,
J.
11. Fox, C.F., R o b i n s o n , I , r I . S . ,H a s e l k o r n , R . , (1964) J. Biol. C h e m ., z 5 g ' , I g 6 .
12. Krakow, J.S. 49, gg.
dan Ochoa, S. (1963)
proc
(7962) J.
23e,
Biol.
dan Welss, S.Q. Nat. Acad. Sci.,
13. Crick, F. (1970) Narure 227, 56L. , 14. Richardson, C.C.,.. Schildkraut, C.L., Aposhian, H.V., Kornberg, A. (1964) J. Bio1. C h e r n ., 2 3 g , 2 2 2 .
dan
54 15. Okazaki, T. 259.
dan Kornberg, A.
(L964) J. Biol.
Chem., 239,
16. KornberB, A. (1969) Science, l-63, 141-0. 17. Knippers, R. (1970) Nature, 228, 1050. 18. Strltling, 4 7L .
W.
dan Knippers, R.
l-9. Kornberg, T. dan Gefter, M.L. Sci., 68, 761.
( l - 9 7 1 - )J . M o l . B i o l . , (1971)
Proc. Nat.
61, Acad.
20. Gefter, M.L., Hirota, J., Kornberg, T., Wechsler, J.A. dan Barnoux, C. (1971) Proc. Nat. Acad. Sci., 68, 3150. 2l . Niisslei-n, V., Otto, B., Bonhoeffer, F., SchalJ-er,H. (1971) Nature, New Biol., 234, 286. 22. Brockman, R.W. dan Anderson, E.P. (1963) MetaboLie Inhib(R.M. Hochster dan J.Il. Quastel Bds.) p. 229, New itors, York, Academic Press. 23. Freese, E. (1963) MoLeeular Geneties, Part I, Taylor, Ed.) New York, Academic Press.
p. 207 (J.U.
24. Krieg, D.R. (1953) Progress in Nueleic Aeid. Reseoz,eh, \,loL. 2, p. L25 (J.N. Davidson and W.E. Cohn, Eds.) NewYork, Academic Press. 25. Reich, E. (1953) Cancer Res., 23, 1428. 26. Klt, S., PJ-ekarski, L.J. Bio1. , 7, 497.
dan Dubbs, D.R.
(1963) J. l[o1.
27. Iver, V.N. dan Szybalski, W. (1963) Proc. Nat. Acad. Scl., 50, 355. 28. Matsumoto, I. L92.
dan Lark, K.G. (1963) Exper. Cell Res., 32,
29. Sekiguchi, M. dan Takagi,Y. 4L, 434.
(1960) Biochim. Btophys. Acta,
3 0 . S u n g , S . C . , d a n Q u a s t e l , J . H . C 1 9 5 3 )C a n c e r R e s . r 2 3 , 1 5 4 9 . 3 1 . K e i r , H . M . d a n S h e p h e r d ,J . B . ( 1 9 6 5 ) B i o c h e m . J . , 9 5 , 4 8 3 . 32. Niisslein, V., Otto,8., Bonhoeffer, F., Schaller, 11.(l-971) Nature, NewBiol., 234, 286. 33. Regan, J.D. (1971) Science, 1,74, L47. 34. Cleaver, J.E. (1970) J. Investig.
Dermatol., 54, 181.
35. Bootsma, D., Mulder, M.P., Pot, F. Mutation Res., 9, 507. 36. Miiller, W.E.G., Yarnazaki,2.7.,
dan Cohen, J.A. (1970)
Z a h n , R . K . , B r e h r n ,G . d a n
l i
)) Korting, 433.
G.
(1971)
Blochem.
Biophys.
Res. Comun. , 44,
37. Cleaver, J.E. (1959) Proc. Nat. Acad. Sci., 63, 428. 3 8 . Spiegelman, S. dan Hayashi, M. (1963) Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol.,
28, L6L.
3 9 . Mc Farlane, E.S. dan Fraser, M.J. (7964) Biochem. Blophys. Res. Corun.,15, 351.
4 0 . Clason, A.E.
dan Burdon, R.H.
4L. Smillie,
J. dan 2L3, 248.
ta, ,.1
Mehler, A.H. 35,443.
(1969)
Nature, 223, L063.
Burdon, R.H. (1970) Blochem. Blophys. Ac-
dan Chakraburtty, K.
t+3. W e i n b e r g , R . A . d a n P e n m a n ,S .
(L972)
(1970)
Adv. Enzymol.o
J. Mol. Bio1., 47,
169.
44. Jeanteur Ph. dan AttardlrG.
(1969) J, Mol. BLol., 45, 305.
4 5 . Sambrook, J.F.,
dan Brenner, S. (1967) Nature,
Tan, D.P.
2L4, 452,
46. Brenner, S.,
Barnett, L., (L967\ Nature, 2I3, 449.
Katz, E.R.
dan Crlck, F.H.C.
47. Harrls, H. (1963) Progr. Nucleic Acld Res., Z, L9, 4 8 . Martin, R.G. (1964) Cold Spring Harbor Syrnp.Quanr. BLol_., 28, 357
49. Harris, H.
dan Watts, J.W.
(L962) proc. R. Soc. 8.,
156,
109.
50. Kay, J.E. dan Korner, A. (1966) Blochem. J., 100, 815. 5 1 . Goldberg, I.H. (L97L) Ann. Rev. Biodan Friedrnan, p.A. chem., 40, 775.
52. clark, B.F.C. dan Marcker, K.A. (1966) J. Mol. Blo1., I7, 394.
53. Sundararajan, T.A.
I'
t4.
54. Thach, R.,
dan Thach; R.E.
Dewey,K., ence, 153, 416.
(f-966) J. Mol. Biol.,
Brown, J. dan Doty, p. (1966) Sci-
55. SabolrS., Sl1lero, M.A.G., IwasakirK. dan Ochoa, S. (1970) Nature,
228, L269.
5 6 . Sabol, S. dan Ochoa, S. (1971) Nature, New Blol, 2341 236. 5 7 . Lee-Huang, S. dan Ochoa, S. (1971) Nature, New Blol ., 236.
U,
56
J. dan Lipmann, F. (1971) Method 58. Gordon, J., Lucas-Lenard, (L. Grossman dan K. Moldave Eds.) 20, 281. in Enzymology, 59. Thach, S.S.
dan Thach, R.E.
(7977) Proc. Nat. Acad. Sci.,
68, L79r. 60. Roufa, D.J., 227, 567,
Skogerson, F.E.
dan Leder, P. (f970) Nature,
61. Lu, P. dan Rich, A. (1971) J. Mol. Biol., 62. Model, P., Webster, R.E. Bio1. , 43, I77 .
58, 513.
dan Zinder, N.D. (f969) J. Mol.
63. Sabol, S. dan Ochoa,S. (L97L) Nature, NewBiol.,
( 1 9 6 1 ) , B i o c h e m .S o c . ,
6 4 . M o n o d ,J . , J a c o b , F . d a n G r o s , F . Symp.,No. 21, p 104. 65. Monod, J., Chargeux, J. -?. Biol., 6, 306. 66. Ptashne, M.
dan Gilbert,
234, 236.
dan Jacob, F. (1963) J. Mol.
W. (1970),
Sci. Amer., 222, 36. 6 7 . A t t a r d i , G . , I r l a o n o ,S . , R o u v i e r e , J . , J a c o b , F . d a n G r o s , F. (1963) Cold Spring Harbor Symp.Quant. Bio1., 28, 263.
68. Monod, J.
(1966) Science, L54, 475.
69. Pitot, H.C. 23, 1694.
(1963) Cancer Research,
dan Heidelberger, C.
7 0 . d e C h r o m b r u g g h e ,B . , P e r l m a n , R . L . , V a r m u s , H . E . d a n P a s tan, I. (1969) J. Biol. Chem.,244, 5825. 7 L . N l i 1 - L e r ,2 . , Varmus, H.E., Parks, J.S., Perlman, R.L. dan Pastan, I. (1971) J. Biol, Chem.,246, 2898. 72. Perlman, R.L., d e C h r o n b r u g g h e ,B . Nature, 223, 8LO.
dan Pastan, I.
(f969)
73. Mul1er-Hil1, 8., Beyreuther, K. dan Gilbert, W. (1971-) M e t h o d s i n E n z y m o l o g y ( L . G r o s s m a nd a n K . M o l d a v e , E d s . ) 2L, 493. 74. Sypherd, P.S. dan Strauss,M. (1963) Proc. Nar. Acad. Sci., 5 0 , 1 0 5 9. 75. Ames, B.N., dan Hartman, P.E. Symp. Quant. Biol ., ?.8, 349.
(1963)
Cold Spring Harbor
(Diterima 16 Maret 1973)
