SINTESIS PROTEIN
Delayota Science Club Januari 2011
Dogma Sentral
Aliran informasi genetik dari DNA ke Protein Informasi (kode genetik) pada DNA akan diekspresikan dalam bentuk protein
Kode genetik
Marshall Nirenberg (1960)
Kode genetik tersusun atas pasangan tiga basa nitrogen (triplet) yang melambangkan asam amino tertentu maupun penghenti (STOP). Degenerasi kode genetik: satu macam asam amino dapat dikendalikan oleh beberapa kode yang berbeda.
Proses Sintesis Protein Sintesis protein: proses menerjemahkan kode genetik pada DNA menjadi ciri-ciri nampak pada organisme.
Sintesis Protein pada Sel Prokariotik Terdiri dari dua tahap yang berlangsung tak terputus:
Transkripsi
Transkripsi merupakan proses pembentukan mRNA dari untai DNA template (sense). Untai DNA yang tidak ditranskripsi disebut antisense.
Promoter
Tahap Transkripsi
Transcription unit
5 3′′ Start point RNA polymerase
3 5′′
DNA Initiation
Inisiasi: RNA polimerase menempel pada promoter. Elongasi: RNA polimerase membuka untai DNA dan mulai membentuk mRNA Terminasi: proses pembentukan mRNA selesai, RNA polimerase terlepas dari DNA.
5′′ 3′′
3′′ 5′′
RNA Template strand Unwound tran- of DNA DNA script Elongation Rewound DNA
5′′ 3′′
5′′ RNA transcript
5′′ 3′′
5′′
3′′ 5′′
3′′
Termination
Completed RNA transcript
3′′
3′′ 5′′
Inisiasi Transkripsi Enzim RNA polimerase menempel pada daerah khusus pada DNA yang disebut promoter. Promoter berupa pribnow box: Sekuens TATATT di titik -10 Sekuens TTGACA di titik -35
Elongasi Transkripsi RNA polimerase bergerak sepanjang DNA template untuk membentuk mRNA.
Terminasi Transkripsi Saat RNA polimerase mencapai terminator, transkripsi berhenti Dilanjutkan dengan tahap translasi.
Translasi Translasi: pembentukan polipeptida berdasarkan kode-kode pada mRNA. Translasi melibatkan:
Amino acids
Polypeptide
tRNA with amino acid attached Ribosome
Ribosomal RNA (rRNA) Transport RNA (tRNA)
Ribosomes facilitate specific coupling of tRNA anticodons with mRNA codons in protein synthesis.
tRNA Anticodon
5′′
Codons mRNA
3′′
Struktur Ribosom
A ribosome has three binding sites for tRNA: The P site holds the tRNA that carries the growing polypeptide chain The A site holds the tRNA that carries the next amino acid to be added to the chain The E site is the exit site, where discharged tRNAs leave the ribosome
Inisiasi Translasi First, a small ribosomal subunit binds with mRNA and a special initiator tRNA, then it moves along the mRNA until reaches the start codon (AUG) Proteins called initiation factors bring in the large subunit so the initiator tRNA occupies the P site
Elongasi Translasi mRNA bergerak sepanjang ribosom, terjadi pembentukan polipeptida berdasarkan kodekode pada mRNA. DNA strand (template)
5′′
3′′
TRANSCRIPTION
mRNA
5′′
3′′ Codon
TRANSLATION
Protein Amino acid
LE 17-18 Amino end of polypeptide
E
3′′
mRNA Ribosome ready for next aminoacyl tRNA
P A site site
5′′
2
GTP 2 GDP
E
E
P
A
P
GDP GTP
E
P
A
A
Terminasi Translasi Terminasi translasi adalah berhentinya proses translasi. Terjadi saat tRNA mencapai STOP kodon.
Sintesis Protein pada Sel Eukariotik Sintesis Protein pada sel eukariotik berlangsung dalam tiga tahap, yakni: Transkripsi RNA Processing Translasi
Transkripsi Transkripsi merupakan proses pembentukan messanger RNA (mRNA) berdasarkan kode-kode genetik pada DNA template. Transkripsi terdiri dari 3 tahap yakni inisiasi, elongasi, dan terminasi. Transkripsi pada sel eukariotik melibatkan tiga macam enzim RNA polimerase: RNA Polimerase I: untuk transkripsi gen kelas I yakni gen yang mengkode pembentukan ribosomal RNA (rRNA). RNA Polimerase II: untuk transkripsi gen kelas II yakni semua gen yang mengkode protein. RNA Polimerase III: untuk transkripsi gen kelas III yakni gen yang mengkode pembentukan transport RNA (tRNA).
Inisiasi Transkripsi Promoter terdiri dari: Sekuens TATA (-25) Sekuens CAAT
RNA Polimerase dan faktor transkripsi (TFs) menempel di promoter. TFs berperan untuk membuka untaian DNA. Ada dua kelas TFs: basal TFs gene-specific-TFS
mRNA Processing Pada sel eukariotik, hasil transkripsi (hnRNA/pre-mRNA) tidak langsung dikeluarkan dari nukleus untuk menjalani tahap translasi, namun diproses terlebih dahulu di dalam inti sel. Proses ini dapat terdiri dari:
proses intron splicing penambahan 5’ 7-Methyl-G Cap penambahan poli-A tail modifikasi basa (tidak selalu terjadi).
Alteration of mRNA Ends Each end of a pre-mRNA molecule is modified in a particular way: The 5′ end receives a modified nucleotide cap The 3′ end gets a poly-A tail
These modifications share several functions: They seem to facilitate the export of mRNA They protect mRNA from hydrolytic enzymes They help ribosomes attach to the 5’ end
Splicing hnRNA pada sel eukariotik terdiri dari dua bagian yang letaknya berselang-seling: Intron: noncoding (interfering) regions Exon: coding regions
Splicing merupakan proses untuk menghilangkan intron dan menyambungkan exon.
In some cases, RNA splicing is carried out by spliceosomes Spliceosomes consist of a variety of proteins and several small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs) that recognize the splice sites Ribozymes are catalytic RNA molecules that function as enzymes and can splice RNA This process produces mRNA for translation
Translasi Translasi pada sel eukariotik berlangsung di ribosom yang terdiri dari: Ribosom bebas (pada sitoplasma): mensintesis protein yang akan digunakan dalam sel tersebut. Ribosom terikat (pada retikulum endoplasma): mensintesis protein yang akan digunakan di luar sel tersebut.
Untuk menghasilkan protein yang fungsional, ribosom terikat berhubungan dengan sistem endomembran yang dapat memodifikasi protein setelah proses translasi selesai (post-translation modification).
Rangkuman Komparasi Bahan Genetis Sel Eukariotik >< Sel Prokariotik Faktor Pembeda Bentuk DNA Enzim RNA polimerase Ribosom
Sel Prokariotik
Sel Eukariotik
Melingkar (sirkuler) Satu macam
Linear berpilin ganda Tiga macam
Bebas, pada sitoplasma
Bebas (pada sitoplasma) dan terikat (pada RE)
Rangkuman Komparasi Sintesis Protein Sel Eukariotik >< Sel Prokariotik Faktor Pembeda
Sel Prokariotik
Sel Eukariotik
Banyaknya protein tiap sintesis Tahap sintesis protein
Banyak (polisistronik) Transkripsi langsung translasi
Pemrosesan mRNA Intron
Tidak ada
Satu (monosistronik) Transkripsi – mRNA prosesing – translasi Ada
Tidak ada
Ada
Kepadatan gen
Tinggi
rendah
