TRANSLASI
Sintesis Protein
TRANSLASI • TRANSLASI : adalah proses penterjemahan informasi genetik yang ada pada mRNA kedalam rantai polipeptida/protein • Informasi genetik pada mRNA berupa rangkaian basa atau kodon, akan diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino pada rantai polipeptida • ---- AGU UCG CAC GAC UUC UCU GAG ---• ---- Ser - Thr - His - Asp - Phe - Ser - Glu -----
Hubungan Gen dengan Protein • Pada penderita penyakit yang bersifat genetis terdapat kelainan enzim • Percobaan mutasi menunjukan bahwa pada mutan terjadi perubahan enzim • Pada hemoglobin penderita anemia terlihat perubahan asam amino dari rantai hemoglobin β
Mutasi gen Arginin N.crassa Beadle & Tatum Liar
Sinar-X Media minimum
+ Arginin
Spora ditumbuhkan pada media komplit Media minimum + asam amino/ vitamin
Hipotesis Satu Gen Satu Enzim (polipeptida) Mutan Arg-1 Arg-2 Arg-3
Ornitin + Arg E
Arg F
Enzim e Enzim f
N-asetil Ornitin
Ornitin
Sitrulin + + -
Arginin + + +
Arg G
Arg H
Enzim g
Enzim h
Sitrulin
Arginin Suksinat
Arginin
Keparalelan Gen dengan Polipeptida
Hemoglobin Normal Val
His
Leu
Thr
Pro
Glu
Glu
Val
His
Leu
Thr
Pro
Val
Glu
Hemoglobin Sel Sabit
Asam amino, Polipeptida, Protein R1 I HN -C-C H
R2 I HN -C-C H
R1 R2 I I HN -C-C - N -C-C H H
Asam amino : molekul dasar penyusun protein Polipeptida: rangkaian asam amino Protein : molekul yang telah berfungsi tersusun dari satu atau lebih polipeptida
20 asam amino dalam translasi Phe
Tyr
Gly
Asam
Ser
Ala Val Ile Leu Met Pro
Asp Glu
Thr
Lys
Asn
Arg
Gln Cys Polar,Netral
His Basa
Perangkat Translasi : mRNA sebagai model Protein • Polipeptida dibentuk dengan menggunakan rangkaian basa mRNA sebagai modelnya • Rangkaian basa mRNA mengandung informasi yang akan diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino pada rantai polipeptida • ---- AGU UCG CAC GAC UUC UCU GAG ---• ---- Ser - Thr - His - Asp - Phe - Ser - Glu ----• Setiap satu asam amino disandikan oleh satu kombinasi tiga basa yang disebut kodon
Ruas Penyandi Translasi : diapit kodon awal dan kodon akhir 5’
mRNA Prokariot (poligen) AUG
UAA
Shine-Dalgarno Kodon awal
3’
AUG
UAG
Kodon akhir
5’
3’ AUG
UGA
mRNA Eukariot (monogen)
AAAAAAAA
tRNA : penterjemah kodon dan pengangkut asam amino Ujung 3’ACC penerima asam amino
Simpul antikodon
Sintetase aminoasiltRNA membuat pasangan khas satu jenis asamamino dengan satu jenis tRNA, membentuk kompleks aminoasil-tRNA
Ribosom : tempat penterjemahan kodon menjadi asam amino
tRNA
mRNA
Komponen Ribosom
Subunit kecil
Prokariot
Subunit besar Eukariot rRNA
5S 23S
30-38 protein
16S
rRNA 18S
5S
5.8S
45-50 protein
28S
Struktur dan Fungsi Ribosom Situs mRNA : mRNA dikenali oleh rRNA16S yang terdapat pada subunit kecil Situs P: tempat peptidil-tRNA
Situs enzim peptidiltransferase
Situs A: tempat aminoasiltRNA.
Struktur dan Fungsi Ribosom
Situs P: tempat peptidil-tRNA
Situs A: tempat aminoasiltRNA.
Proses Translasi
1 Inisiasi translasi pada kodon awal
Pertumbuhan polipeptida
Sintesis 2 perpanjangan polipeptida
Akhir translasi 3 pada kodon akhir
Insiasi Translasi Dimulai dengan penempelan subunit kecil ribosom kecil pada situs Shine Dalgarno, penempelan tRNA-met inisiator pada kodon awal (situs P), dan pempelan subunit besar ribosom SD
30S
Kodon awal Kompleks translasi
Intensitas Inisiasi : ditentukan oleh keserasian Shine Dalgarno- rRNA16S
Aminoasil -tRNA
Situs A
Sintesis Perpanjangan Polipeptida Amino asil-tRNA masuk ke situs A, Perangkaian asam-amino dari situs P ke situs A, Pergeseran ribosom membaca kodon berikutnya
Reaksi Transpeptidasi
Situs P
Situs A
Asam amino/peptida di situs P dilepas dari tRNA dan disambungkan ke asam amino di situs A
Proses Akhir Translasi
Asam amino
Polipeptida
A Kodon akhir
Bila ribosom mencapai kodon akhir tidak ada tRNA yang cocok. Akan masuk RF di situs A, reaksi dengan H2O, dan pembebasan polipeptida, mRNA, tRNA dan ribosom
Riwayat Pemahaman Sandi Genetik • Awal pemahaman Sandi Genetik • Karya Niremberg – Penyandian dengan Polinukleotida Sintetik – Perpasangan Kodon Triplet dengan AminoasiltRNA
• Karya Khorana – Pengujian dengan mRNA Sintetik – Penentuan Kodon Awal dan Kodon Akhir
Sifat Sandi Genetik
• Kodon disusun oleh tiga basa yang berdampingan • Antara dua kodon tidak ada penyelang • Terdapat 61 kodon • penyandi 20 asam amino; dan tiga kodon stop • Satu kodon menyandi satu asam amino, satu asam amino dapat disandi oleh lebih dari satu kodon • Kodon-kodon yang menyandi satu asam amino yang sama disebut kodon sinonim
Hipotesis Wobble • Beberapa kodon sinonim dapat dibaca oleh satu antikodon yang sama • Basa ketiga antikodon tidak mengikuti aturan chargaff dalam membaca basa kodon Basa antikodon Basa kodon U A atau G C G A U G C atau U I U,C atau A
Hipotesis Wobble : Diperlukan 31 antikodon untuk membaca 61 kodon
Sandi Genetik Hampir Universal • Keuniversalan sandi genetik terlihat dari kesamaan sandi antara berbagai spesies, misal antara bakteri dan tumbuhan • Ketidak universalan terlihat bahwa antara gen mitokondria dengan gen inti terdapat perbedaan sandi genetik
Sandi Genetik Mitokondria Khamir
Sandi Genetik Mitokondria Mamalia
Hierarkhi Struktur Protein • Struktur primer : berbentuk rantai asama amino linear sebagaimana polipeptida yang dihasilkan oleh suatu translasi • Struktur sekunder : perkembangan berupa pelipatan dari struktur primer akibat adanya ikatan hidrogen antar asam amino (tiap 5 aa) • Struktur tersier: bentuk tiga dimensi hasil pelipatan struktur sekindar berkat ikatan ion, ikatan disulfida antar gugus R asam-amino • Struktur kuartener: Gabungan beberapa poliprptida berstruktur tersier
Pelipatan Polipeptida Karbon Cα berfungsi sebagai engsel sehingga asam-asam amino akan bebas berorientasi dan melipat
Struktur Sekunder Heliks-α terbentuk akibat munculnya ikatan hidrogen antara gugus NH dengan CO antara 2 asam amino (tiap 5 aa) Lembaran β terbentuk ikatan hidrogen antara dua utas peptida yang berdampingan Heliks α
Lembaran β
Heliks-α dan lembar-β pada satu molekul protein
Struktur Tersier Protein Bentuk 3 dimensi yang dihasilkan berkat terbentuknya ikatan antar gugus R berbagai asam amino Ikatan hidrogen, ikatan ion, atau ikatan disulfida antar dua sistein Struktur ini juga dibentuk oleh orientasi gugus R, internal atau eksternal
Contoh Orientasi Gugus R dalam pembentukan kantong heme mioglobin Kantong heme merupakan situs tempat heme, yang berfungsi sebagai tempat oksigen Kantong heme terbentuk oleh sejumlah asam amino hidrofob (orientasi internal)
Struktur Kuartener Protein, merupakan gabungan dari beberapa polipeptida berstruktur tersier
Hemoglobin
TMV
Hubungan Struktur dengan Fungsi Protein • Fungsi protein ditentukan oleh strukturnya; contoh: fungsi enzim ditentukan situs aktifnya, fungsi antibodi ditentukan oleh situs pengenal antigen • Struktur yang menentukan fungsi adalah struktur akhir; struktur tersier untuk protein monomer, dan struktur kuartener untuk protein oligomer • Struktur akhir ditentukan oleh runtunan asam amino struktur primer; dan runtunan asam amino ditentukan oleh runtunan basa gen penyandinya
Perubahan Struktur dapat menghilangkan daya aktif enzim Tidak aktif
Enzim aktif
Urea 8M memutus Hilangkan urea ikatan S=S Tanpa oksigen
Tidak aktif
Aktif
Proses Pascatranslasi • Modifikasi rantai asam amino – Modifikasi asam amino: pada protein ditemukan adanya jenis asam amino yang tidak terdapat pada translasi; asam aminonya lebih dari 20 – Penambahan asam amino : kemungkinan berhubungan dengan regulasi – Penambahan karbohidrat – pembentukan ikatan silang antar polipeptida
• Pemotongan rantai asam amino – Praprotein→protein aktif – Pembuangan ruas signal (protein ekstraselular)
Pemotongan Ruas Signal Ruas signal trasport dipotong setelah protein menembus membran
Retikulum endoplasma Signal dipotong
Klasifikasi protein berdasarkan fungsinya • • • • • • • •
Enzim Hormon Protein Toksin Antibodi Protein Sistem Transfortasi Protein Sistem Kontraksi Protein Penyimpan dan Cadangan Protein Penyangga Struktur
Enzim : Protein Katalisator
Enzim merupakan katalisator spesifik semua reaksi biokimia dalam sel Kemampuan katalisasi ditentukan oleh situs aktifnya Perubahan situs aktif menyebabkan kehilangan kemampuan katalisasi
Imunoglobulin (Antibodi) : Protein Pengenal Antigen Situs penempelan antigen Fleksibel Komplementer terhadap bentuk antigen
Mioglobin: Protein pengangkut oksigen dalam darah Oksigen akan terikat pada Fe dalam heme, yang berada pada kantong heme
Protein Sistem Kontraksi : otot Otot disusun oleh filamen tebal/miosin & filamen tipis (aktin), yang meluncur pada yang lain
Keratin α
Protein Penyangga Struktur
Mikrofibril
Helaian rambut disusun oleh protein keratin α
Makrofibril
Sel
Kolagen (protein penyangga jaringan), tersusun tiga heliks
Protein, Mutasi dan Keragaman Hayati • Perubahan struktur gen atau mutasi akan menyebabkan terjadinya perubahan protein yang disandikannya – Perubahan susunan nukleotida DNA akan menyebabkan perubahan susunan asam amino protein
• Perubahan protein/enzim akan menybabkan perubahan metabolisme, dan akhirnya akan menyebabkan perubahan fenotipe organisme • Keragaman genetik, dan protein merupakan dasar keragaman hayati
Keragaman Protein Inhibitor Tripsin Kedelai sebagai Hasil Mutasi Gen
Terima Kasih
