TRANSKRIPSI
Ekspresi Gen • Gen berekspresi dengan cara mengendalikan . sifat organisme • Pengendalian dilakukan melalui pembentukan enzim/protein yang berperan dalam proses metabolisme • Pengendalian pembentukan enzim oleh gen dilakukan melalui dua tahap : Transkripsi dan Translasi
DNA INTI
Rangkaian Ekspresi Gen
Transkripsi mRNA
Ribonukletida
tRNA Translasi
Amino-asiltRNA Asam-amino Ribosom
Polipeptida
TRANSKRIPSI • TRANSKRIPSI adalah proses pembentukan RNA dengan DNA sebagai modelnya 5’--AGCTTCTAGCATAGATACAGCTA--3’ 3’--TCGAAGATCGTATCTATGTCGAT--5’
5’--AGCUUCUAGCAUAGAUACAGCUA--3’ • TRANSKRIPSI memerlukan perangkat : -satu utasan DNA sebagai model -enzim transkiptase
Model Cetakan : Ruas Penyandi diapit oleh Promotor dan Terminator DNA 3’
P
T
5’
5’
3’ T
5’
RNA
3’
3’
P
RNA
5’
Holoenzim Transkriptase
Faktor σ Enzim Inti
Subunit transkriptase E.coli Subunit Ukuran # Fungsi Subunit holoenzim transkriptase β 155,000 1 Penempelan pada DNA β’ 151,000 1 Situs polimerisasi RNA α 36,000 2 ? ω 11,000 1 ? σ 70,000 1 Mengenali promotor Subunit pendukung nusA 69,000 1 Mengenali terminator ρ 46,000 1 Mengakhiri proses transkripsi
Gen
P
T
Proses Transkripsi
Inti
• Inisiasi
σ
• Sintesis RNA
nusA
• Proses akhir RNA
Inisiasi Transkripsi pada Promotor E.coli 3’---TTGACA----TATAAT----CAT---------5’ -35
-10
Awal
• Pengenalan promotor (kotak -35) oleh faktor sigma • Pengudaran heliks ganda DNA pada kotak -10 • Sintesis RNA mulai dari titik awal
Transkriptase Eukariot • Polimerase RNA I : (dalam inti) terlibat sintesis RNA ribosom • Polimerase RNA II : (dalam inti) terlibat sintesis pra-mRNA/hnRNA • Polimerase RNA III : (dalam inti) terlibat sintesis tRNA • Transkriptase organel (pada mitokondria atau kloroplas)
Promotor Beberapa Gen E.coli
Beberapa promotor Eukariot Polimerase RNA II Pra-mRNA Polimerase RNA II Regulator
RNA5S Wilayah promotor ikut terekspresi
Proses Sintesis Perpanjangan RNA • Setelah inisiasi selesai faktor sigma akan melepaskan diri dari enzim inti transkriptase • Enzim inti akan bekerja lebih cepat tanpa faktor sigma (karena sigma bekerja sangat teliti) • Faktor nusA akan bergabung dengan enzim inti untuk membantu mengenali terminator • Enzim inti akan berhenti bila sampai pada terminator
Kegiatan Transkriptase
•Mengudar pilinan heliks ganda DNA •Membaca runtunan basa DNA dan mensintesis RNA
RNA
•Memulihkan kembali pilinan heliks ganda DNA
Proses Akhir Transkripsi (kasus E.coli) • Gabungan Enzim-inti dan nusA akan mengenali terminator • Berkat adanya struktur ulang balik pada terminator maka pada RNA akan terbentuk struktur jepit rambut • Adanya struktur jepit rambut memberi tanda pada traskriptase untuk berhenti bekerja
Terminator E.coli (gen trp L) Struktur Ulang Balik
RNA Poli A pada terminator tanpa faktor rho
Struktur Jepit Rambut
Terminator rho tidak mengandung PoliA
Terminator tanpa/dengan rho •Pada terminator tanpa rho RNA akan lepas begitu transkripsi berakhir (berkat adanya ruas poliU) •Pada terminator rho akan lepas setelah ada faktor rho
Terminator Eukariot Polimerase RNA II
•Tanda akhir transkripsi eukariot (polimerase RNAII) muncul berupa signal pemotongan RNA yang ditranskripsi •Setelah RNA dipotong terjadi penambahan ujung poliA pada ujung 3’ pra-mRNA
RNA Hasil Transkripsi • mRNA : berfungsi sebagai model pembentukan protein dalam translasi, berstruktur linear • tRNA : berfungsi sebagai pembawa asam amino dan penterjemah kodon mRNA, membentuk lipatan tiga dimensi • rRNA : berfungsi sebagai kerangka ribosom dan mengenali tRNA dan rRNA dalam proses translasi
RNA Hasil Transkripsi _____________________________________ Jenis # dalam % gen % gen RNA sel bakteri eukariot ------------------------------------------------------------mRNA 2 % 90 % 60 % tRNA 10 % 10 % 40% rRNA 88 % _____________________________________
Struktur sekunder tRNA
Ujung 3’ACC, penempelan asam amino
Simpul D
Basa termodifikasi
Simpul TψC Simpul Variasi
Simpul Kodon
Basa Asli
A
Basa-basa tRNA yang termodifikasi
G
U C
Basa termodifikasi i6A
m’A
m’G
Gm
I
Im ψ
D s 2C
T m5C
Struktur tersier tRNA Simpul D
Simpul Variasi Simpul Antikodon
Ujung penerima asam amino
rRNA (RNA ribosom) Ribosom bakteri 70S
Ribosom eukariot 80S 30S
60S 40S
50S
rRNA5S rRNA23S
rRNA16S
rRNA5S rRNA28S rRNA5.8S
rRNA18S
rRNA16S
rRNA5S
Struktur rRNA rRNA menunjukan tipe pelipatan yang sama untuk berbagai spesies walaupun runtunan basanya berbeda
rRNA23S
PROSES PASCATRANSKRIPSI • Proses pascatranskripsi adalah proses yang berlangsung terhadap RNA setelah transkripsi selesai • Bentuk mRNA, tRNA dan rRNA yang ada dalam proses translasi bukan merupakan bentuk yang ada saat translasi, tetapi merupakan hasil pengolahan pascatranskripsi
Proses Pascatranskripsi mRNA
hnRNA mRNA bakteri tidak mengalami proses pascatranskripsi; terlihat bahwa ribosom mulai menempel pada mRNA ketika transkripsi belum selesai
mRNA
mRNA eukariot mengalami proses pascatranskripsi
Pascatranskripsi mRNA Eukariot Transkripsi menghasilkan hnRNA Pemasangan tudung pada ujung 5’ Pemasangan ekor poliA pada ujung 3’ AAAAAA
Pemotongan intron
Pemotongan intron hnRNA tersusun dari intron dan ekson
Intron
Ekson
Dengan pemotongan intron akan terbentuk mRNA
Pra-tRNA tRNA dibentuk oleh suatu operon (kelompok gen yang diapit oleh satu pasangan promotorterminator, sehingga terbentuk dalam suatu RNA besar yang mengandung banyak tRNA
Pascatranskripsi tRNA Pemotongan Pra-tRNA menjadi tRNA individual Penambahan ACC di ujung 3 tRNA tertentu Pemotongan intron tRNA tertentu Modifikasi basa tertentu
Proses Pascatranskripsi rRNA • Pada E. coli rRNA dibentuk oleh tujuh operon {rrnA, rrnB, rrnC,..rrnH} • pra-rRNA E.coli mengandung rRNA5S, rRNA23S, rRNA16S, dan sejumlah tRNA sebagai penyelang • melalui proses pascatranskripsi akan dipisahkan komponen rRNA satu dari yang lain, serta dari tRNA
Pascatranskripsi rRNA
TRANSKRIPSI VIRUS Sintesis mRNA
Transkripsi Balik • Transkripsi balik adalah pembentukan DNA dengan RNA sebagai modelnya • Disintesis oleh ezim Transkriptase Balik • Di alam digunakan dalam perbanyakan retrovirus • Dalam rekayasa genetik digunakan untuk mengklonkan gen tanaman melalui pembentukan cDNA
Transkripsi Balik {perbanyakan retrovirus}
Replikasi dan Ekspresi retroviridea
Terim a Kasih
