Asam nukleat dan Protein Aliran informasi genetik

(1)

Asam nukleat dan Protein Aliran informasi genetik

Pustaka:

Glick, BR and JJ Pasternak, 2003, Molecular Biotechnology:

Principles and Applications of Recombinant DNA, ASM Press, Washington DC, hal. 23-46 dan 75-78

Groves MJ, 2006, Pharmaceutical Biotechnology, 2nd ed.,

CRC, Taylor & Francis, hal. 5 – 29

(2)

ASAM NUKLEAT,

POLIPEPTIDA DAN PROTEIN

DEBBIE S. RETNONINGRUM SEKOLAH FARMASI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

(3)

Sekolah

Sekolah FarmasiFarmasiITBITB BioteknologiBioteknologiFarmasiFarmasi--FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 33

ASAM NUKLEAT

DNA dan RNA

Polimer/Polinukleotida Monomer : nukleotida

Komponen : gula, fosfat, basa

(4)

Struktur Nukleotida dan Polinukleotida

(5)

Sekolah

(6)

Tulang punggung : Fosfat-gula

Basa dalam untai Antiparalel

Polaritas :

5’→3’ vs 3’→5’

Komplemen : Pasangan basa

(C=O dan N-H basa antar polinukleotida) Ikatan fosfodiester (antar nukleotida)

DNA DNA

(7)

Sekolah

KROMOSOM VS PLASMID

(8)

SEL

DNA : menyimpan dan mentransmisi informasi genetik

RNA : berperan dalam ekspresi informasi genetik Protein : ¾hasil dari ekspresi informasi genetik

¾ memiliki fungsi tertentu

(9)

Sekolah

(10)

(11)

Sekolah

Sekolah FarmasiFarmasiITBITB BioteknologiBioteknologiFarmasiFarmasi--FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1111

9 Gula: deoksiribosa 9 Basa: AGCT

9 Untai ganda 9 Prokariot:

sitoplasma

9 Eukariot: inti

9 Penyimpan informasi

9 Gula: ribosa 9 Basa: AGCU 9 Untai tunggal 9 Prokariot:

sitoplasma

9 Eukariot: inti dan sitoplasma

9 Hasil transkripsi

DNA vs RNA

(12)

POLIPEPTIDA POLIPEPTIDA

PROTEIN PROTEIN

¾ Polimer

¾ Monomer : asam amino (20 aa)

¾ Polaritas :

Ujung N - Ujung C

¾ Ikatan peptida

(13)

Sekolah

Asam Amino

(14)

Amino acid One letter symbol Three letter symbol

alanine A Ala

arginine R Arg

asparagine N Asn

aspartic acid D Asp

cysteine C Cys

glutamic acid E Glu

glutamine Q Gln

glycine G Gly

histidine H His

isoleucine I Ile

leucine L Leu

lysine K Lys

methionine M Met

phenylalanine F Phe

proline P Pro

serine S Ser

threonine T Thr

tryptophan W Trp

tyrosine Y Tyr

valine V Val

Asam amino

(15)

Sekolah

Urutan asam amino insulin manusia

(16)

Urutan asam amino Interferon α 2a

• MCDLPQTHSLGSRRTLMLLAQMLRISLFSCLK DRH DFGFPQEEFGNQFQKAETIPVLHEM

IQQIFNLFST KDSSAAWDET LLDKFYTELY QQ LNDLEACVIQGV GVTETPLMKEDSILAV RKY FQRITLYLKEKKYSPCA WEVVRAEIMRSFS LSTNLQESLRSKE

• panjang 165 asam amino

(17)

Sekolah

(18)

Struktur primer Protein

(19)

Sekolah

Sekolah FarmasiFarmasiITBITB BioteknologiBioteknologiFarmasiFarmasi--FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1919 Heliks α:

Ala, Phe, Leu (sering) Arg, Glu, Pro (jarang)

Lembaran β: Gly, Ala, Ser Pro: merusak

β-turn: Pro, gly

Struktur sekunder Protein

(20)

Struktur sekunder Protein

• Heliks kolagen: left-handed helix

• Urutan yang mempunyai

kecenderungan membentuk heliks kolagen: Gly-X-Y

X= sering kali pro

(21)

Sekolah

Struktur sekunder vs tersier

(22)

STRUKTUR TERSIER:

HELIKS α

LEMBARAN β β-BEND

Interaksi non-kovalen:

Ikatan vam der waals Interaksi elektrostatik Ikatan hidrogen

Interaksi hidrofob

Ikatan disulfida

(23)

Sekolah

Struktur kuarterner Protein

(24)

STRUKTUR KUARTENER

• Asosiasi dua atau lebih rantai polipeptida

• Dapat rantai polipeptida yang sama atau berbeda (homodimer vs heterodimer)

• Terdiri atas subunit / monomer

• Interaksi non kovalen (lemah):

– Interaksi hidrofob – Ikatan hidrogen

– Interaksi van der waals

– Ikatan disulfida

(25)

Sekolah

KLASIFIKASI PROTEIN

(26)

9 Nukleotida

9 Polaritas 5’ – 3’

9 Ikatan

fosfodiester 9 Penyimpan

informasi

9 Asam amino

9 Polaritas N – C 9 Ikatan peptida

9 Hasil ekspresi DNA

Asam nukleat vs Protein

(27)

Sekolah

SENYAWA TERAPEUTIK

• PROTEIN: INSULIN, INTERFERON, STREPTOKINASE, ERITROPOEITIN, ANTIBODI MONOKLONAL, HBsAg

• DNA: TERAPI GEN, DNA ANTISENS,

OLIGONUKLEOTIDA, VAKSIN DNA

(28)

ALIRAN INFORMASI ALIRAN INFORMASI

GENETIK

(29)

Sekolah

PRODUK BIOTEKNOLOGI FARMASI

• ASAM NUKLEAT (DNA DAN RNA)

• PROTEIN (OBAT, VAKSIN, KIT DETEKSI): HASIL TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI MATERI

GENETIK

• PEPTIDA (LEBIH PENDEK DARI PROTEIN)

(30)

(31)

Sekolah

MENGAPA INFORMASI TENTANG TRANSKRIPSI PENTING?

• PROTEIN INGIN DIPEROLEH DALAM JUMLAH BESAR

• SALAH SATU STRATEGI ADALAH

MENINGKATKAN EFISIENSI TRANSKRIPSI

(32)

TRANSKRIPSI

• SINTESIS RNA (mRNA, rRNA, tRNA)

MENGGUNAKAN INFORMASI PADA DNA

– RNA POLIMERASE (PROTEIN)

– PROKARIOT (SITOPLASMA) ; EUKARIOT (INTI) – PROMOTOR (KUAT vs LEMAH)

– TERMINATOR (KUAT vs LEMAH)

• OPERATOR (REGULASI)

• SITUS AKTIVATOR (REGULASI)

(33)

Sekolah

mRNA

TRANSKRIPSI

(34)

TRANSKRISPI DAN BIOTEKNOLOGI

• PROMOTOR DAN TERMINATOR KUAT

• PROMOTOR DAN TERMINATOR DIKENALI

OLEH RNA POLIMERASE INANG

(35)

Sekolah

(36)

(37)

Sekolah

TRANSKRIPSI BALIK

• KEBALIKAN TRANSKRIPSI

• RNA → DNA (cDNA)

• REVERSE TRANSKRIPTASE

• VIRUS (RETROVIRUS, HIV) dan

virus hepatitis B

(38)

(39)

Sekolah

TRANSLASI

• SINTESIS POLIPEPTIDA MENGGUNAKAN INFORMASI YANG ADA PADA mRNA

• CETAKAN mRNA (tRNA dan rRNA TIDAK DITRANSLASI TETAPI BERFUNGSI

LANGSUNG)

• LOKASI DI RIBOSOM

• KOMPONEN YANG DIBUTUHKAN

– mRNA

– RIBOSOM BINDING SITE (RBS) UNTUK PROKARIOT

– AUG (KODON START)

– UAA, UGA, UAG (KODON STOP)

(40)

Translasi

(41)

Sekolah

Kodon stop Kodon start

(42)

Promotor

Komponen transkripsi: promotor, terminator, situs inisiasi transkripsi

Komponen translasi: RBS, kodon start, kodon stop Inisiasi

transkripsi

Coding sequence

terminator 5’

3’

5’

RBS

Kodon start

Kodon stop

ORGANISASI GEN PROKARIOT

(43)

Sekolah

(44)

Eukariot vs Prokariot

(45)

Sekolah

(46)

ORGANISASI GEN EUKARIOT

(47)

Sekolah

TRANSKRIPSI (EUKARIOT)

• HASIL TRANSKRIPSI: RNA PRIMER (INTRON DAN EKSON)

• PENAMBAHAN CAP DAN EKOR POLI A

• PENGHILANGAN INTRON ( SPLICING )

• RNA MATANG DIKIRIM KELUAR INTI SIAP

DITRANSLASI DI SITOPLASMA

(48)

MENGAPA INFO MENGENAI TRANSKRIPSI PADA EUKARIOT PENTING?

• PROTEIN DARI EUKARIOT BANYAK DIGUNAKAN SEBAGAI PROTEIN

TERAPEUTIK

• INFORMASI PADA PROTEIN TERLETAK PADA mRNA MATANG TANPA INTRON

• MULAI BEKERJA DARI mRNA MATANG →

DNA

(49)

Sekolah