TUGAS BIOLOGI MOLEKULER
PROSES TRANSKRIPSI PADA PROKARIOTIK DAN EUKARIOTIK
Nama : S. Retno Dewi A. NIM : 115130101111036 Kelas : 2011/B
PROGRAM KEDOKTERAN HEWAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG 2013
PROSES TRANSKRIPSI PADA PROKARIOTIK DAN EUKARIOTIK
Transkripsi merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai tempaltenya.
MEKANISME TRANSKRIPSI PADA PROKARYOT
Transkripsi pada dasarnya adalah proses penyalinan urutan nukleotida yang terdapat pada molekul DNA. Dalam proses transkripsi, hanya salah satu untaian DNA yang disalin menjadi urutan nukleotida RNA (transkip RNA). Urutan nukleotida pada transkrip RNA bersifat komplemeter dengan urutan DNA cetakan (DNA template), tetapi identik dengan urutan nukleotida DNA pada untaian pengkode (coding DNA strand/nontemplate strand). Hal ini dapat digambarkan dengan skema sederhana berikut ini: 5’-ATG GTC CTT TAC TTG TCT GTA TTT -3’ Untaian DNA pengkode dan 3’-TAC CAG GAA ATG AAC AGA CAT AAA -5’ Untaian DNA cetakan.
Pada prokaryot, transkripsi dimulai dengan penempelan RNA polimerase holoenzim pada bagian promoter suatu gen. Pada awal penempelan, RNA polimerase masih belum terikat secara kuat dan struktur promoter masih dalam keadaan tertutup (closed promoter complex). Selanjutnya, RNA polimerase akan terikat secara kuat dan ikatan hydrogen molekul DNA pada bagian promoter mulai terbuka (membentuk struktur open promoter complex). Pada prokaryot, RNA polimerase menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter tanpa melalui suatu ikatan dengan protein lain. Dalam proses penempelan promoter tersebut, subunit σ berperan dalam menemukan bagian promoter suatu gen sehingga RNA polimerase dapat menempel. Diduga, proses pengenalan suatu promoter oleh RNA polimerase diawali dengan penempelan enzim tersebut secara tidak spesifik pada molekul DNA. Selanjutnya, RNA polimerase akan mencari bagian DNA yang mempunyai struktur khas suatu promoter. Struktur khas tersebut berupa suatu kelompok ikatan hydrogen anatara kedua untaian DNA pada posisi -35 dan -10. kecepatan suatu polimerase dalam menemukan promoter diperkirakan mencapai 1.000 pasangan basa per detik.
Pada ada prokariot, translasi molekul mRNA sering kali dimulai sebelum proses transkripsi usai. Hal ini disebabkan molekul mRNA disintesis dan ditranslasi pada jarak 5’-3’dan juga dapat disebabkan karena tidak adanya membran inti yang memisahkan transkripsi dengan translasi seperti pada eukariot.
Pada prokariot, translasi terjadi sebelum transkripsi sepenuhnya dirampungkan. Hal ini dimungkinkan karena pada prokariot molekul mRNA di translasikan berdasarkan arah dari ujung 5` ke ujung 3`. Selain dari itu, pada prokariot tidak terdapat membran inti, sehingga tidak ada yang memisahkan transkripsi dan translasi (sebagaimana yang terjadi pada eukariot) sehingga translasi dapat segera dilakukan.
Transkripsi Pada Prokariot
1. Pada prokariot, gen terdiri atas 3 bagian utama : daerah pengendali (promoter); bagian struktural dan terminator. Promoter merupakan bagian gen yang berperanan dlm mengendalikan proses transkripsi dan terletak pada ujung 5’. Promoter pd prokariot juga terdiri atas operator. Bagian Struktural adalah bagian gen yang terletak disebelah hilir (downstream) dari promoter. Bagian inilah yg mengandung urutan DNA spesifik (kode-kode genetik) yg akan ditranskripsi. Terminator adalah bagian gen yg terletak disebelah hilir dari bagian struktural yg berperanan dlm pengakhiran (terminasi) proses transkripsi. Fungsi terminator adalah memberikan sinyal pd enzim RNA polimerase agar menghentikan proses transkripsi. Proses terminasi transkripsi pd prokariot dpt dikelompokkan menjadi 2 kelas, yaitu terminasi yg ditentukan oleh urutan nukleotida tertentu (rho-independent) dan diatur oleh suatu protein (faktor rho) atau disebut rho-dependent.
2. Gen pada prokariot diorganisasikan dalam struktur operon. Contoh : operon lac (operon yg mengendalikan kemampuan metabolisme laktosa pada bakteri Escherichia coli). Adanya sistim operon karena satu promotor mengendalikan seluruh gen struktural.
3. Saat ditranskripsi, operon lac menghasilkan satu mRNA yg membawa kode-kode genetik untuk 3 macam polipeptida yg berbeda : mRNA polisistronik, artinya dalam satu transkrip dapat terkandung lebih dari satu rangkaian kodon (sistron) untuk polipeptida yang berbeda. Dengan demikian, masing-masing polipeptida akan ditranslasi secara independen dari satu untaian mRNA yg sama.
4. Ciri utama gen struktural pd prokariot adalah mulai dari sekuens inisiasi translasi (ATG) sampai kodon terakhir sebelum titik akhir translasi (kodon STOP yaitu TAA/TAG/TGA) akan diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino. Jadi, jika gen struktural terdiri atas 900 nukleotida maka gen tersebut akan mengkode 300 asam amino karena satu asam amino dikode oleh tiga sekuens nukleotida yang
berurutan. Jadi, pada prokariot tidak ada intron (sekuens penyisip) kecuali pada beberapa archaea tertentu.
5. Pada prokariot, RNA polimerase menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter tanpa melalui suatu ikatan dengan protein lain (yang membedakan dengan eukariot)
6. Pada prokariot, proses transkripsi dan translasi berlangsung hampir secara serentak, artinya sebelum transkripsi selesai dilakukan, translasi sudah dpt dimulai.
7. Urutan nukleotida RNA hasil sintesis adalah urutan nukleotida komplementer dengan cetakannya. Misal : urutan ATG pada DNA, maka hasil transkripsinya adalah UAC. Molekul DNA yg ditranskripsi adalah untai ganda, namun yang berperanan sebagai cetakan, hanya salah satu untaiannya
8. Tahapan transkripsi pada prokariot meliputi:
Inisiasi transkripsi (terbentuk gelembung transkripsi), Pemanjangan
Terminasi (tergantung faktor rho dan tidak tergantung faktor rho) MEKANISME TRANSKRIPSI PADA EUKARIOT
Tanskripsi terjadi di dalam inti sedang translasi terjadi di sitoplasma. Pada eukariot proses transkripsi dan translasi tidak terjadi secara bersamaan, karena transkripsi terjadi pada inti sedangkan translasi terjadi pada sitoplasma. Berbeda dengan proses transkripsi dan translasi pada prokariot yang dapat terjadi secara bersamaan. Proses transkripsi dan translasi pada eukariot lebih kompleks daripada prokariot. mRNA pada eukariot berasal dari transkrip gen primer yang melalui beberapa tipe proses, antara lain:
1. Pembelahan sebagian besar mRNA prekursor (pre-mRNAs) menjadi molekul mRNA yang lebih kecil.
2. Penambahan kelompok 7-methyl guanosin (mRNA “caps”) pada ujung 5’ molekul. 3. Penambahan kira-kira 200 nukleotida panjang yang merupakan urutan nukleotida
adenilet (“poly-A tails”) pada ujung 3’ molekul.
Pembelahan termasuk dalam konversi pre-mRNAs menjadi mRNAs yang sering kali diikuti pemindahan leader sequences (urutan dari ujung 5’ sampai kodon inisiasi translasi) dan noncoding sequences (intervening sequences or introns yang berada di antara coding sequences). Masing-masing gen transkrip dapat melakukan beberapa atau seluruh tipe proses tersebut. Tidak semua mRNA mengandung 5’cap dan tidak semuanya mengandung poly-A. Sebagian besar RNAs nonribosom yang disintesis dalam nukleus sel eukariot mengandung sebagian besar molekul yang berbeda ukurannya. RNA ini disebut RNA inti heterogen (hnRNA).
Proses cepat pada hnRNA besar atau molekul pre-RNA dalam nukleus terjadi setelah hasil transkripsi jelas kelihatan dalam:
1. Sebagian besar RNA nonribosom yang disintesis dalam nukleus menurun dengan cepat
2. Susunan molekul mRNA yang lebih kecil dipindahkan menuju sitoplasma.
Translasi pada eukariot dianalogkan dengan translasi pada prokariot kecuali: 1. Kelompok protein dari methyonil-dRNAi Afet tidak dibentuk
2. Sebagian besar mRNA eukariot dipelajari untuk memperoleh monogenik.
Transkripsi pada eukariot
1. Gen eukariot dibedakan 3 kelas yaitu: Gen kelas I meliputi gen-gen yg mengkode 18SrRNA, 28SrRNA dan 5,8SrRNA (ditranskripsi oleh RNA polimerase I); Pada gen kelas I terdapat dua macam promoter yaitu promoter antara (spacer promoter) dan promoter utama. Gen kelas II : meliputi semua gen yg mengkode protein dan bbrp RNA berukuran kecil yg terdpt di dlm nukleus (ditranskripsi oleh RNA polimerase II); Promoter gen kelas II terdiri atas 4 elemen yaitu sekuens pemulai (initiator) yg terletak pd daerah inisiasi transkripsi, elemen hilir (downstream) yg terletak disebelah hilir dari titik awal transkripsi, kotak TATA dan suatu elemen hulu (upstream) Gen kelas III : meliputi gen-gen yg mengkode tRNA, 5S rRNA dan bbrp RNA kecil yg ada di dlm nukleus (ditranskripsi oleh RNA polimerase III). Sebagian besar gen kelas III merupakan suatu cluster dan berulang
2. Tidak dikenal adanya sistim operon karena satu promotor mengendalikan seluruh gen struktural.
3. Gen pada eukariot bersifat monosistronik artinya satu transkrip yg dihasilkan hanya mengkode satu macam produk ekspresi (satu mRNA hanya membawa satu macam rangkaian kodon untuk satu macam polipeptida).
4. Pada gen struktural eukariot, keberadaan intron merupakan hal yang sering dijumpai meskipun tidak semua gen eukariot mengandung intron.
5. Mekanisme transkripsi pada eukariot pada dasarnya menyerupai mekanisme pada prokariot. Proses transkripsi diawali (diinisiasi) oleh proses penempelan faktor-faktor transkripsi dan kompleks enzim RNA polimerase pd daerah promoter. RNA polimerase eukariot tidak menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter, melainkan melalui perantaraan protein-protein lain, yg disebut faktor transkripsi (transcription factor = TF). TF dibedakan 2, yaitu : (1) TF umum dan (2) TF yg khusus untuk suatu gen. TF umum dalam mengarahkan RNA polimerase II ke promoter adalah TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH, TFIIJ.
6. Pada eukariot, proses transkripsi dan translasi tidak berlangsung secara serentak. Transkripsi berlangsung di dalam nukleus , sedangkan translasi berlangsung di dlm sitoplasma (ribosom). Dengan demikian, ada jeda waktu antara transkripsi dengan translasi, yg disebut sebagai fase pasca-transkripsi.
Pada fase ini, terjadi proses :
Pemotongan dan penyambungan RNA (RNA-splicing);
Poliadenilasi (penambahan gugus poli-A pada ujung 3’mRNA); Penambahan tudung (cap) pada ujung 5’ mRNA dan
Penyuntingan mRNA
7. Gen eukariot mempunyai struktur berselang-seling antara sekuens yang mengkode suatu urutan spesifik (ekson) dan sekuens yg tidak mengkode urutan spesifik (intron).
