0

Dari Gen ke Protein : Sintesis Protein (0)

Elisa Kristiyanti March 17, 2021

Sintesis protein merupakan sebuah proses pembentukan protein yang melibatkan RNA dan DNA. Protein tersusun lebih dari satu polipeptida. Sintesis protein berlangsung di dalam inti sel dan ribosom dengan asam amino sebagai bahan baku. Sifat yang tampak (fenotipe) pada makhluk hidup ditentukan oleh aktivitas protein fungsional dari suatu enzim. Jenis enzim yang berbeda akan membentuk fenotipe yang berbeda.

Membutuhkan 2 tahapan dalam mengubah DNA menjadi protein (sintesis protein) yaitu transkripsi dan translasi.

TRANSKRIPSI

Transkripsi merupakan sintesis RNA di bawah arahan DNA. Untai DNA berperan sebagai cetakan untuk merakit sekuens nukleotida RNA komplementer. Selama transkripsi, gen menentukan sekuens basa-basa di sepanjang molekul mRNA. Untuk setiap gen, hanya satu dari kedua untai DNA yang ditranskripsikan. Untaian tersebut disebut untai cetakan (template strand/noncoding/antisense) sementara yang tidak digunakan sebagai cetakan disebut pengode/komplemennya (coding/sense/nontemplate/noncetakan). Molekul mRNA komplementer berbeda dengan cetakan DNA karena basa-basa RNA dirakit pada cetakan berdasarkan aturan perpasangan basa. Basa akan berpasangan sama dengan yang terbentuk saat replikasi DNA, hanya saja basa nitrogen Adenin (A) akan berpasangan dengan basa nitrogen Urasil (U) pada RNA. Molekul RNA akan disentesis dengan arah antiparalel terhadap untai cetakan DNA. Misalnya triplet basa ACC pada DNA (3′ ACC 5′) menjadi cetakan 5′ UGG 3″ pada mRNA. Triplet basa pada mRNA disebut dengan kodon (codon), dan biasanya ditulis dengan arah 5′ ke 3′. Istilah kodon digunakan juga untuk triplet basa di sepanjang untai bukan cetakan (non template). Kodon-kodon ini komplementer terhadap untai cetakan dan bersekuens identik dengan mRNA hanya saja mengandung T bukan U. Sehingga untai DNA bukan cetakan disebut sebagai untai pengode).

Transkripsi terdiri dari dari tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi.

Inisiasi

Sekuens DNA tempat melekatnya RNA polimerase dan berperan menginisiasi transkripsi dikenal dengan promoter. Organisme eukariotik, memiliki sekelompok protein yang disebut faktor transkripsi yang menjadi mediasi pengikatan RNA polimerase dan inisiasi transkripsi. Faktor transkripsi akan melekat pada promoter, selanjutnya RNA Polimerase II dapat berikatan dengan promoter. Keseluruhan kompleks faktor transkripsi dan RNA Polimerase II yang terikat pada promoter disebut kompleks inisiasi transkripsi. Sekuens DNA promoter yang sangat penting dalam pembentukan kompleks inisiasi pada promoter eukariotik disebut kotak TATA (TATA box). Polimerase yang telah melekat pada DNA promoter akan membuka kedua untai DNA dan enzim mulai mentranskripsi untai cetakan.

Elongasi

RNA Polimerase bergerak di sepanjang DNA dan terus membuka puntiran heliks ganda, dengan mengekspos sekitar 10 – 20 basa DNA dalam satu waktu untuk berpasangan dengan nukleotida RNA. RNA Polimerase menambahkan nukleotida ke ujung 3′ RNA yang sedang tumbuh sambil terus menyusuri heliks ganda. Perakitan nukelotida RNA selalu dari arah 5′ ke 3′. Transkripsi berlangsung dengan laju sekitar 40 nukleotida per detik pada eukariota. Setelah molekul RNA baru melepaskan diri dari cetakan DNA nya maka heliks ganda DNA akan terbentuk kembali.

Terminasi

Pada Eukariot, RNA polimerase II mentranskripsikan sekuens pada DNA yang disebut sekuens sinyal poliadenilasi yang mengkodekan suatu sinyal poliadenilasi (AAUAAA) pada pre-mRNA. Kemudian pada suatu titik kira-kira 10 – 35 nukelotida yang mengarah ke hilir dari sinyal AAUAAA, protein-protein yang berasosiasi dengan transkrip RNA yang sedang tumbuh memotong bagian tersebut hingga terlepas dari polimerase dan pre-mRNA pun akan terlepas. Transkripsi RNA memiliki rentangan nukleotida bukan pengkode yang disebut intron atau daerah yang tidak ditranslasi yang berada berselang-seling dengan segmen pengode atau ekson. Ekson akan diekspresikan dengan ditranslasikan menjadi sekuens asam amino. Intron akan dipotong dan dibuang dari molekul sedangkan ekson akan digabung-gabungkan menjadi pre-mRNA yang kemudian pre-mRNA akan disambung dan dimodifikasi menjadi molekul mRNA. mRNA yang terbentuk akan keluar dari inti sel melalui pori-pori membran inti dan menempel pada ribosom.

TRANSLASI

Translasi akan menerjemahkan pesan genetik dan membangun polipetida sesuai dengan pesan yang merupakan serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA dan yang bertugas menerjemahkan adalah tRNA. Fungsi tRNA adalah mentrasnfer asam amino dari kumpulan asam amino di sitoplasma ke ribosom. tRNA membawa suatu asam amino sepsifik di salah ujungnya dan pada ujung lainnya terdapat suatu triplet nukleotida yang disebut antikodon yang berpasangan dengan kodon komplementer pada mRNA. Sebagai contoh mRNA GAC yang ditranslasi sebagai asam amnio Asparagin, maka tRNA akan berpasangan dengan kodon tersebut melalui ikatan hidrogen memiliki CUG sebagai antikodon dan membawa asam amino Asparagin di di ujung lain. Ketika mRNA bergerak melalui ribosom, asam amino Asparagin akan ditambahkan pada rantai polipeptida setiap kali kodon GAC disajikan untuk ditranslasi. Kodon demi kodon , pesan genetik akan ditranslasikan ketika tRNA meletakkan asam amino dalam urutan yang tersedia dan ribosom menggabungkan asam amino menjadi sebuah rantai. Molekul tRNA merupakan penerjemah karena dapat membaca kodon mRNA dan menerjemahkannya menjadi asam amino (protein). Translasi terbagi menjadi tiga tahapan yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi.

Inisiasi

Tahapan inisiasi dalam proses translasi adalah menyatukan mRNA, tRNA (yang membawa anti kodon dan asam amino), dan kedua subunit ribosom. Pertama, subunit ribosom kecil akan berikatan dengan mRNA sekaligus tRNA inisiator spesifik yang terletak tepat di bagian kodon start (mulai) yaitu AUG. Pada Eukariot, subunit kecil yang telah berikatan dengan tRNA inisiator akan berikatan dengan bagian 5′ mRNA, kemudian bergerak disepanjang mRNA hingga mencapai kodon mulai dan tRNA akan membentuk ikatan hidrogen dengan kodon tersebut. Penggabungan mRNA, tRNA inisiator, dan subunit ribosom kecil akan diikuti dengan pelekatan subunit ribosom besar sehingga menjadi kompleks inisiasi translasi. Saat proses inisiasi selesai tRNA inisiator akan berasa pada situs P ribosom dan situs A pada ribosom akan kosong dan siap untuk tRNA aminoasil berikutnya. Polipeptida akan selalu disintesis ke satu arah dari metionin (AUG = kodon start/mulai) yang terletak dipaling ujung/pertama di ujung amino disebut juga N-terminus ke arah asam amino terakhir di ujung karboksil, disebut C-terminus).

Elongasi

Pada tahap elongasi dari tranlasi, asam amino akan ditambahkan satu persatu ke asam amino sebelumnya. Setiap penambahan melibatkan keikutsertaan beberapa protein yang disebut faktor pemanjangan dan terjadi dalam 3 tahapan, yaitu pengenalan kodon, pembentukan ikatan peptida, dan translokasi. Pengenalan kodon membutuhkan energi (GTP), mRNA akan bergerak melalui riboson dengan satu arah mulai dari ujung 5′. Ribosom dan mRNA saling bergerak satu sama lain ke satu arah, kodon demi kodon. Pembentukan ikatan peptida memerlukan molekul rRNA yang berada pada subunit ribosom besar untuk mengkatalisis pembentukan sebuah ikatan peptida di antara asam amino yang baru di situs A (situs aminoasil) dan ujung karboksil polipeptida yang sedang tumbuh di situs P (situs peptidil-tRNA). Hal ini akan memindahkan polipeptida dari tRNA di situs P dan melekatkannya ke asam amino di situs A. Translokasi merupakan proses ribosom mentranslokasi tRNA di situs A ke situs P. tRNA kosong di situs P akan bergerak ke situs E (situs exit) dan dilepaskan.

Terminasi

Tahap terminasi dari translasi merupakan tahap akhir. Pemanjangan akan terus berlanjut sampai pada kodon stop pada mRNA (UAG, UAA, dan UGA) mencapai situs A dari ribosom. Kodon stop tidak mengkodekan asam amino melainkan bekerja sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Protein yang berperan sebagai faktor pelepasan akan berikatan langsung dengan kodon stop di situs A dan ini menyebabkan penambahan molekul air sebagai pengganti asam amino ke rantai polipeptida. Sehingga memutus ikatan antara polipeptida yang sudah selesai dengan tRNA di situs P. Selanjutnya, polipeptida akan dilewaskan dan keluar dari subunit ribosom besar dan kedua subunit ribosom dan komponen lain akan terpisah.

Sumber :

Campbell, Neil A & Reece Jane B. 2008. Biologi Edisi 8 Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Irnaningtyas. 2018. Biologi untuk SMA/MA Kelas XII – Berdasarkan Kurikulum 2013 Revisi. Jakarta : Erlangga

No comments yet

You must be logged in to post a comment.

Login to your account

Can't remember your Password ?

Register for this site!

Skip to toolbar