Monthly Archives: Desember 2012

Biosintesis Protein

Biosintesis protein terjadi di ribosom
Ribosom sebagai tempat terjadinya biosintesis protein sedang inti sel, dimana DNA dan RNA tersebut berada.

DNA (deoksi ribo nucleid acid) merupakan monomer dari polimer polinukleotida.
Polinukleotida ini dapat mengalami serangkaian tahapan reaksi hingga menghasilkan suatu protein.
Polinukleotida yang dapat menghasilkan protein tertentu dikenal sebagai gen.
Gen merupakan pembawa sifat yang dapat diturunkan. Bagaimana proses pembentukkan protein tersebut berlangsung?

Biosintesis protein melibatkan 2 bagian, yaitu transkripsi dan translasi.
Transkripsi terjadi pada inti sel dan translasi terjadi pada mesin pencetak protein yaitu ribosom.

Pada Tahap Transkripsi

Pada tahap transkripsi , urutan DNA yang terdapat dalam gen ditranskripsi menjadi urutan RNA yang dikenal sebagai mesengger RNA (mRNA).

mRNA ini merupakan urutan nukleotida yang membawa kodon-kodon yang diperlukan dalam biosintesis protein.

Proses transkripsi ini diawali oleh adanya enzim RNA polimerase yang mengenali urutan nukleotida yang terdapat dalam DNA (promotor), selanjutnya membaca urutan tersebut hingga dihasilkan serangkaian urutan nukleotida yang disebut mRNA.

mRNA hasil transkripsi dilepas keluar dari inti sel dan masuk ke sitoplasma yang selanjutnya menuju ribosom.

Biosintesis protein melibatkan 2 bagian, yaitu transkripsi dan translasi.
Transkripsi terjadi pada inti sel dan translasi terjadi pada mesin pencetak protein yaitu ribosom.

Pada Tahap Transkripsi

Pada tahap transkripsi , urutan DNA yang terdapat dalam gen ditranskripsi menjadi urutan RNA yang dikenal sebagai mesengger RNA (mRNA).

mRNA ini merupakan urutan nukleotida yang membawa kodon-kodon yang diperlukan dalam biosintesis protein.

Proses transkripsi ini diawali oleh adanya enzim RNA polimerase yang mengenali urutan nukleotida yang terdapat dalam DNA (promotor), selanjutnya membaca urutan tersebut hingga dihasilkan serangkaian urutan nukleotida yang disebut mRNA.

mRNA hasil transkripsi dilepas keluar dari inti sel dan masuk ke sitoplasma yang selanjutnya menuju ribosom.

Pada tahap translasi
Translasi terjadi pada ribosom.
Pada tahap ini urutan nukleotida yang terdapat pada mRNA yang merupakan serangkaian kodon pengkode asam amino, setiap kodon terdiri dari tiga buah nukleotida.
Kodon-kodon tersebut selanjutnya mengenali anti kodonnya yang terdapat pada tRNA, dan setiap anti kodon akan membawa asam amino tertentu.
Melalui translasi dihasilkan serangkaian urutan asam amino (protein).
Bagaimana proses translasi tersebut berlangsung?

Persamaan:
Dalam prosesnya DNA harus terbuka dan sebagian basa-basa DNA akan terekspos kepermukaan
urutan nukleotida pada RNA ditentukan oleh pasangan basa komplemen ribonukleotida terhadap DNA templat

Perbedaan:
RNA tidak membentuk ikatan hidrogen dengan untai DNA templat (produk untai tunggal)
RNA mempunyai panjang yang jauh lebih pendek dibanding molekul DNA karena RNA dikopi dari daerah tertentu
RNA polimerase dapat memulai reaksi polimerisasi tanpa primer.
RNA polimerase tidak mempunyai aktifitas proofreading sehingga RNA polimerase dapat membuat kesalahan lebih sering daripada DNA polimerase, yaitu satu nukleotida dalam 104 nukleotida yang dikopi menjadi RNA

RNA polimerase
Dari Escherichia coli merupakan molekul yang sangat besar (500 kd) dan terdiri dari empat macam subunit.
Komposisi subunit pada enzim yang disebut holoenzyme adalah α­2ββ’σ.
Subunit σ akan mencari/mengenal promotor dan membantu inisiasi sintesis RNA dan sigma ini selanjutnya terdisosiasi dari enzim.
RNA polimerase tanpa subunit σ disebut core enzyme

Fungsi RNA polimerase
Mencari tempat inisiasi DNA.
Membuka DNA heliks ganda untuk menghasilkan templat DNA untai tunggal.
Memilih ribonukleotida yang cocok dan mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester yang menghubungkan setiap nukleotida dan membentuk kerangka gula-fosfat.
Mendeteksi signal terminasi yang menspesifikasi tempat berakhirnya transkripsi.
Berinteraksi dengan protein aktivator dan represor yang mengendalikan kecepatan transkripsi.

Promotor
Promotor mempunyai kemampuan untuk transkripsi berbeda-beda.
Promotor kuat dapat menyebabkan terjadinya inisiasi lebih sering, misalnya setiap 2 detik.
Promotor yang sangat lemah ditranskripsi kurang lebih setiap 10 menit.
Urutan promotor dapat berbeda untuk satu gen dengan gen yang lain.
Urutan promotor mempengaruhi efisiensi pengikatan terhadap RNA polimerase sehingga mempengaruhi efisiensi transkripsi.

Tahapan transkripsi
Inisiasi
Daerah -35 diduga merupakan tempat pengenalan dimana enzim dan DNA akan membentuk closed promoter complex
RNA polimerase akan meng-cover kurang lebih 60 pb DNA heliks ganda.
Daerah -10 adalah tempat terjadinya melting (DNA membuka ) (open promoter complex).
Transkripsi akan dimulai pada basa A/T (basa purin).
Setelah terbentuk kurang lebih 10 nukleotida, sigma akan terdisosiasi dan core enzyme akan melakukan reaksi perpanjangan

Reaksi perpanjangan
Enzim bergerak sepanjang untai DNA untuk melakukan reaksi perpanjangan DNA
Penambahan ribonukleotida terjadi pada ujung 3’.
Kecepatan polimerisasi tidak konstan.
Kadang-kadang enzim bekerja lebih lambat, berhenti dan kemudian dipercepat kembali.
Kecepatan polimerisasi rata-rata adalah 50 nukleotida/detik

Terminasi
Pada bakteri ada dua jenis cara terminasi, yaitu terminasi yang tergantung pada faktor terminasi ρ dan terminasi yang tidak tergantung pada faktor ρ
Urutan pada ujung 3’suatu gen mempunyai dua bentuk yang spesifik yaitu dua segmen simetris yang kaya dengan basa GC yang dapat membentuk struktur stem-loop
Terminasi yang tergantung pada faktor terminasi ρ lebih jarang terjadi
menyebabkan terjadinya disosiasi RNA polimerase dari DNA dan pelepasan RNA

Translasi (biosintesis protein)
Translasi merupakan proses yang lebih kompleks dibanding transkripsi dan replikasi.
Translasi melibatkan beberapa komponen, yaitu mRNA, tRNA dan ribosom

Tahapan translasi
Aktivasi
Aktivasi tRNA dengan asam amino yang dikatalisis oleh aminoasil tRNA sintetase.
Enzim aminoasil tRNA sintetase bekerja spesifik untuk menjamin agar hanya asam amino yang tepat yang akan diikat tRNA yang spesifik.
E. coli mempunyai kurang lebih 20 macam aminoasil tRNA sintetase
Tahap-tahap reaksi aktivasi:
Asam amino diaktivasi oleh ATP membentuk amino asil adenilat.
Pembentukan ikatan kovalen/ester antara amino asil sdenilat dengan tRNA. Reaksi terjadi pada gugus hidroksil pada posisi 2’ atau 3’.

Inisiasi
Untuk memulai biosintesis protein diperlukan tiga protein faktor inisiasi (IF-1, IF-2, IF-3; IF, initiation factor).
Pengikatan IF-3 pada ribosom sub unit 30S dibantu oleh IF-1.
IF-2 mengikat molekul GTP dan membantu pengikatan tRNA pemula (tRNAfmet ).
Pengikatan mRNA pada ribosom sub unit kecil 30S terjadi melalui pembentukan pasangan basa antara urutan Shine-Dalgarno (SD) dengan komplemennya yang terdapat pada 16S rRNA
SD biasanya merupakan daerah yang kaya dengan basa purin pada mRNA, urutan SD terdapat kurang lebih 10 nukleotida sebelum kodon inisiasi metionin

Setelah terjadi pengikatan mRNA dan tRNA pemula mengenali kodon AUG yang mengkode metionin, IF-3 dilepaskan.
Selanjutnya, terjadi hidrolisis GTP menjadi GDP dan Pi, pelepasan IF-2 dan IF-1, penggabungan ribosom sub unit besar 50S.
Penggabungan sub unit 50S menghasilkan kompleks 70S yang siap untuk menerima tRNA berikutnya.
Sub unit 50S mempunyai dua tempat untuk pengikatan tRNA, yaitu peptidyl site (P) dan aminoacyl site (A). Exit site (E) adalah tempat untuk tRNA yang sudah kosong .
Kodon inisiasi AUG mengikat tRNAfmet pada P site.

Perpanjangan Rantai Polipeptida
Asam amino dibawa oleh faktor perpanjangan EF-Tu ke A site (EF, elongation factor)
terjadi pembentukan ikatan peptida antara tRNAaa1 pada P site dengan tRNAaa1+n pada A site
aa pada P site dipindahkan ke aa pada A site
Dalam proses pemindahan tRNAaa pada A site ke P site ribosom bergerak sepanjang mRNA dari arah 5’ ke 3’ sebanyak satu kodon
Proses perpanjangan berlangsung terus menerus sampai ribosom menemukan kodon terminasi UAA, UAG dan UGA.

Terminasi
Pada prokariot, protein yang berperan dalam terminasi adalah RF-1, RF-2, dan RF-3 (RF, release factor)
RF-1 akan mengenal kodon UAA dan UAG, sedangkan RF-2 akan mengenal kodon UAA dan UGA.
RF-3 berperan dalam pengikatan dan hidrolisis GTP untuk membantu proses pelepasan polipeptida dari ribosom. Setelah RF-1 dan RF-2 terikat pada ribosom, peptidil transferase akan menhidrolisis residu C-terminal rantai polipeptida dari P site.
Selanjutnya terjadi pelepasan RF dan tRNA dari P site. Ribosom 70S akan terdisosiasi menjadi 50S dan30S

Iklan