Preface
Preface
Biologi molekuler merupakan disiplin ilmu yang perkembangannya sangat Biologi molekuler merupakan disiplin ilmu yang perkembangannya sangat cepat. Hampir semua sisi kehidupan manusia kini bersinggungan dengan cepat. Hampir semua sisi kehidupan manusia kini bersinggungan dengan biologi molekuler dari pangan, energi, sampai dunia pengobatan. Obat-obat biologi molekuler dari pangan, energi, sampai dunia pengobatan. Obat-obat yang ada sekarang utamanya memiliki target tertentu yang bertangung yang ada sekarang utamanya memiliki target tertentu yang bertangung jawab pada perkembangan suatu penyakit. Target obat umumnya adalah jawab pada perkembangan suatu penyakit. Target obat umumnya adalah
reseptor, juga enzim, kanal ion,
reseptor, juga enzim, kanal ion, dan transporter.dan transporter.
Mempelajari transkripsi dan translasi merupakan bagian dasar dari proses Mempelajari transkripsi dan translasi merupakan bagian dasar dari proses pemahaman ekspresi gen. Bagaimana gen-gen yang ada tubuh kita
pemahaman ekspresi gen. Bagaimana gen-gen yang ada tubuh kita
terekspresi, sistem regulasi yang superketat akan dipelajari di kuliah kali ini. terekspresi, sistem regulasi yang superketat akan dipelajari di kuliah kali ini. Banyak obat yang bekerja pada reseptor tertentu seperti antibiotik, oncology Banyak obat yang bekerja pada reseptor tertentu seperti antibiotik, oncology pipeline, dan masih banyak lagi. ehingga mahasiswa !armasi setelah
pipeline, dan masih banyak lagi. ehingga mahasiswa !armasi setelah mengikuti kuliah ini bisa banyak bicara
mengikuti kuliah ini bisa banyak bicara tentang mekanisme aksi obat sampaitentang mekanisme aksi obat sampai le"el molekuler.
le"el molekuler.
#ada bagian terakhir akan disinggung tentang perkembangan bioin!ormatika #ada bagian terakhir akan disinggung tentang perkembangan bioin!ormatika yang ledakannya juga luar
yang ledakannya juga luar biasa. egala in!ormasi biologis setelah selesainyabiasa. egala in!ormasi biologis setelah selesainya Human $enome #roject memicu munculnya databased dan analyzer yang Human $enome #roject memicu munculnya databased dan analyzer yang jumlahnya kian banyak. %engan kemampuan konsep &!rom gene to protein' jumlahnya kian banyak. %engan kemampuan konsep &!rom gene to protein'
diharapkan kita bisa menganalisis ekspresi diharapkan kita bisa menganalisis ekspresi
gen dengan meman!aatkan in!ormasi yang banyak tersedia di internet. gen dengan meman!aatkan in!ormasi yang banyak tersedia di internet.
(ogyakarta, )* Maret )+ (ogyakarta, )* Maret )+
Sarmoko Sarmoko
Biologi Molekuler Biologi Molekuler
FROM GENE TO PROTEIN: TRANSKRIPSI DAN T
FROM GENE TO PROTEIN: TRANSKRIPSI DAN TRAN
RANSL
SLA
ASI
SI
Oleh: Sarmoko Oleh: Sarmoko
OVERVIEW OVERVIEW
Biologi molekuler merupakan suatu ilmu yang mempelajari fenomena biologis Biologi molekuler merupakan suatu ilmu yang mempelajari fenomena biologis pada aras molekuler. Sejak ditemukannya struktur DNA oleh Watson dan Crik pada aras molekuler. Sejak ditemukannya struktur DNA oleh Watson dan Crik !"ambar #$% ilmu ini berkembang dengan sangat pesat. &al ini terjadi karena hampir !"ambar #$% ilmu ini berkembang dengan sangat pesat. &al ini terjadi karena hampir semua peristi'a fenomena biologis saat ini%
semua peristi'a fenomena biologis saat ini% dituntut untuk bisa dijelaskan sampai le(eldituntut untuk bisa dijelaskan sampai le(el molekuler. )etika mendengar kata le(el molekuler berati sampai le(el DNA% *NA% molekuler. )etika mendengar kata le(el molekuler berati sampai le(el DNA% *NA% protein dan sebagainya. Sebagai ontoh% mekanisme kerja obat sekarang tidak ukup protein dan sebagainya. Sebagai ontoh% mekanisme kerja obat sekarang tidak ukup jika
jika hanya hanya dijelaskan dijelaskan sampai sampai le(el le(el seluler seluler namun namun sudah sudah bisa bisa dijelaskan dijelaskan sampai sampai le(elle(el DNA. +ada masa kini% seorang apoteker dituntut untuk bisa menjelaskan mekanisme DNA. +ada masa kini% seorang apoteker dituntut untuk bisa menjelaskan mekanisme obat sampai le(el molekuler. Bahkan% ilmu,ilmu yang ada sekarang makin menyempit obat sampai le(el molekuler. Bahkan% ilmu,ilmu yang ada sekarang makin menyempit ke arah molekuler% misal -armakologi olekuler% /oksikologi olekuler% dan ke arah molekuler% misal -armakologi olekuler% /oksikologi olekuler% dan -armakoepidemiologi olekuler. 0mpat ilmu di atas% memerlukan landasan ilmu -armakoepidemiologi olekuler. 0mpat ilmu di atas% memerlukan landasan ilmu Biologi olekuler yang kuat.
Biologi olekuler yang kuat.
Gambar 1. Struktur
Gambar 1. Struktur double helixdouble helix DNADNA. Struktur DNA dikemukakan oleh Watson dan. Struktur DNA dikemukakan oleh Watson dan Crik pada tahun #123% mereka menyatakan bah'a model struktur DNA adalah untai Crik pada tahun #123% mereka menyatakan bah'a model struktur DNA adalah untai ganda%
ganda% dengandengan orientasiorientasi yangyang berla'ananberla'anan !antiparalel$%!antiparalel$% rantairantai ## membentukmembentuk araharah 3434 54%
54% berpasangan berpasangan dengan dengan rantai rantai dengan dengan arah arah 54 54 34. 34. )edua )edua rantai rantai berikatan berikatan dengandengan ikatan hidrogen antara basa A6/ !7 ikatan &$% dan "6C !5 ikatan &$. 89isionlearning% ikatan hidrogen antara basa A6/ !7 ikatan &$% dan "6C !5 ikatan &$. 89isionlearning% n.
Dogma Setra! "#o!og# Mo!eku!er Dogma Setra! "#o!og# Mo!eku!er
Salah satu
Salah satu hallmarkhallmark !penanda;karakteristik$ dari suatu kehidupan yaitu!penanda;karakteristik$ dari suatu kehidupan yaitu reproduksi. nformasi genetik dari suatu sel dengan segala keunikannya tentunya reproduksi. nformasi genetik dari suatu sel dengan segala keunikannya tentunya h
haarruuss ddaappaatt ddiittuurruunnkkaann kkee aannaakkaannnnyyaa.. nnffoorrmmaassii ggeennttiikk !!ggeennoomm$$ ddiissiimmppaann menggunakan asam nukleat% yaitu DNA. Asam nukleat ini mampu menyimpan menggunakan asam nukleat% yaitu DNA. Asam nukleat ini mampu menyimpan sejumlah besar informasi seara stabil hanya melalui < maam yakni adenin !A$% sejumlah besar informasi seara stabil hanya melalui < maam yakni adenin !A$% sitosin !C$% guanin !"$ dan timin !/$% yang tersusun menjadi rantai DNA. nformasi sitosin !C$% guanin !"$ dan timin !/$% yang tersusun menjadi rantai DNA. nformasi yang disimpan DNA tersebut akan diduplikasikan saat terjadi pembelahan sel yang disimpan DNA tersebut akan diduplikasikan saat terjadi pembelahan sel !*0+=)AS$ dan akan
!*0+=)AS$ dan akan disalin menjadi m*NA !/*ANS)*+S$% yang selanjutnya *NAdisalin menjadi m*NA !/*ANS)*+S$% yang selanjutnya *NA yang terjadi tersebut akan ditranslasikan menjadi urutan asam amino dari protein yang terjadi tersebut akan ditranslasikan menjadi urutan asam amino dari protein !/*ANS=AS$. +roses tersebut dinyatakan sebagi Dogma Sentral dari biologi !/*ANS=AS$. +roses tersebut dinyatakan sebagi Dogma Sentral dari biologi molekuler !"ambar 7$.
molekuler !"ambar 7$.
Gambar $. Dogma %etra! b#o!og# mo!eku!er.
Gambar $. Dogma %etra! b#o!og# mo!eku!er. !#$ DNA ditranskripsi oleh en>im *NA!#$ DNA ditranskripsi oleh en>im *NA polymerase menjadi m*NA% !7$ m*NA yang terbentuk mengalami proses pasa,transkripsi polymerase menjadi m*NA% !7$ m*NA yang terbentuk mengalami proses pasa,transkripsi berupa pembuangan intron sehingga menjadi *NA mature% !5$ m*NA ditranslasi menjadi berupa pembuangan intron sehingga menjadi *NA mature% !5$ m*NA ditranslasi menjadi urutan asam amino;protein yang terjadi di sitosol% !<$ DNA diperbanyak melalui proses replikasi urutan asam amino;protein yang terjadi di sitosol% !<$ DNA diperbanyak melalui proses replikasi melibatkan e>im DNA polymerase.
"en memberi perintah untuk membuat protein tertentu. /etapi gen tidak membangun protein seara langsung. &embata atara DNA 'a %#te%#% (rote# a'a!a) RNA. )ita ketahui bah'a *NA seara kimia'i serupa dengan DNA% keuali *NA mengandung r#bo%a* buka 'eok%#r#bo%a %ebaga# gu!a+a. Sedangkan untuk basa nitrogen pada *NA adalah urasil !?$% bukan timin !/$. Dengan demikian% setiap nukleotida di sepanjang untai DNA memiliki deoksiribosa sebagai gulanya dan A% "% C% / sebagai basanya. Sedangkan pada *NA memiliki gula ribose dan A% "% C% ? sebagai basanya.
Aliran informasi genetik mirip dengan urutan,urutan huruf tertentu yang menyampaikan informasi dalam bahasa tulisan. +ada DNA atau *NA% monomernya merupakan keempat jenis nukleotida yang berbeda dalam basa nitrogennya. "en biasanya panjangnya menapai ratusan atau ribuan nukleotida% masing,masing memiliki urutan basa yang spesifik. Setiap polipeptida dari suatu protein juga memiliki monomer yang tersusun pada struktur primer% tetapi monomernya adalah ke,7@ asam amino tersebut. Dengan demikian% asam nukleat dan protein berisi informasi yang ditulis dalam dua bahasa kimia yang berbeda !"ambar 5$. ?ntuk beralih dari DNA% yang ditulis dalam satu bahasa% ke protein% yang ditulis dalam bahasa lain% membutuhkan dua tahapan utama yaitu transkripsi dan translasi.
Gambar ,. I!u%tra%# a!#ra #-orma%# geet#k +ag '#tu!#% 'a!am 'ua ba)a%a k#m#a +ag berbe'a
Tra%kr#(%# merupakan sintesis *NA berdasarkan template DNA. )edua asam nukleat menggunakan bahasa yang sama dan informasinya tinggal ditranskripsi !disalin$ dari satu molekul ke molekul yang lain. +ersis sebagai mana saat proses replikasi% untai DNA menyediakan suatu etakan !template$ untuk sintesis untai komplemen terbaru% pada transkripsi juga disediakan template untuk menyusun *NA.
olekul *NA yang dihasilkan merupakan transkrip penuh dari perintah pembangun protein dari gen tersebut. enis molekul *NA ini disebut *NA messenger !m*NA$.
Tra%!a%# merupakan sintesis polipeptida yang sesungguhnya% yang terjadi berdasarkan arahan m*NA. Selama tahapan ini terjadi perubahan bahasa% sel menerjemahkan !mentranslasi$ urutan basa molekul m*NA ke dalam urutan asam amino polipeptida. /empat translasi adalah ribosom yang terletak di sitoplasma.
Walaupun mekanisme dasar transkripsi dan translasi serupa untuk prokariot dan eukariot% namun terdapat perbedaan penting dalam aliran informasi genetik di dalam sel. )arena bakteri tidak memiliki nukleus% DNA,nya tidak tersegregasi dari ribosom dan perlengkapan pensintesis,protein lainnya. /ranskripsi dan translasi dipasangkan dengan ribosom menempel pada ujung depan molekul m*NA se'aktu transkripsi masih terus berlangsung. Sebaliknya% dalam sel eukariotik% selubung nukleus memisahkan transkripsi dan translasi dalam ruang dan 'aktu. /ranskripsi terjadi di nukleus dan m*NA dikirim ke sitoplasma di mana terjadi translasi !"ambar <$. /etapi sebelum m*NA meninggalkan nukleus% transkrip *NA dimodifikasi dengan berbagai ara untuk menghasilkan m*NA yang fungsional. Dengan demikian% pada proses 7 langkah ini% transkrip gen eukariotik menghasilkan
pemrosesan *NA menghasilkan m*NA akhir.
pre,m*NA% dan
Gambar . Loka%# ter/a'#+a tra%kr#(%# 'a tra%!a%# (a'a eukar#ot . /ranskripsi terjadi di nukleus dan m*NA dikirim ke sitoplasma di mana terjadi translasi. "en memprogram sintesis protein melalui pesan genetik dalam bentuk m*NA. Dengan kata lain% sel diatur oleh rantai
TRANSKRIPSI
/ranskripsi adalah proses penyalinan kode,kode genetik yang ada pada urutan DNA menjadi molekul *NA.
Meka#%me 'a%ar %#te%#% RNA
/ranskripsi !sintesis *NA$ dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu:
#. -aktor,faktor pengendali transkripsi menempel di bagian promoter% misalnya *NA polimerase 0I#%#a%#.
7. +embentukan kompleks promotor terbuka !open promoter complex $. /idak seperti replikasi di mana DNA benar,benar dibuka% pada transkripsi pilinan DNA dibuka namun masih tetap di dalam *NA polimerase.
5. *NA polimerase membaa DNA etakan !template$ dan mulai melakukan pengikatan nukleotida yang komplementer 0E!oga%#.
<. Setelah pemanjangan untaian *NA% diikuti dengan terminasi yang ditandai dengan lepasnya *NA polimerase dari DNA yang ditranskripsi 0Term#a%#. Walaupun tahapan,tahapan yang terjadi sama antara eukariot maupun prokariot% namun ada perbedaan fundamental dalam hal struktur gen% faktor,faktor pengendali% mekanisme serta regulasi. eskipun ada perbedaan% namun seara umum pola mekanisme sintesis *NA serupa. Baik pada eukariot maupun prokariot% PRINSIP yang harus di pegang adalah:
#. +rekursor untuk sintesis *NA ada < maam ribonukleotida: 234tr#-o%-at ATP* GTP* 5TP* 'a 6TP !tidak ada timin pada *NA$.
7. *eaksi polimerisasi atau pemanjangan *NA sama dengan replikasi DNA yaitu dengan ara) 23 ,3 !34,+O<ke 54,O&$.
5. ?rutan nukleotida *NA hasil sintesis ditentukan oleh uruta DNA template !"ambar 3$.
<. ?ntai DNA yang berperan sebagai etakan hanya %a!a) %atu uta#. 3. &asil transkripsi berupa molekul RNA uta# tugga!.
DNA template
Gambar 2. 6ruta uk!eot#'a RNA )a%#! %#te%#% '#tetuka o!e) uruta DNA tem(!ate . *NA polimerase bekerja dengan membaa template dengan arah 5 3% namun sintesis m*NA adalah dari 3 54.
-aktor,faktor pengendali transkripsi% salah satunya adalah Faktor Tra%kr#(%#. /erdapat lebih dari 3@ protein berbeda dari faktor transkripsi berikatan pada situs promoter% umumnya pada sisi 34 dari gen yang akan ditranskrip. )emudian% en>im RNA (o!#mera%e berikatan ke kompleks dari -aktor /ranskripsi% bekerja sama untuk membuka DNA. *NA polimerase bekerja dengan membaa template dengan arah 5 7 3% namun sintesis m*NA adalah dari 3 7 54 . *NA polimerase berjalan sepanjang template DNA% membangun ribonukleotida yang disuplai dari bentuk trifosfat dengan prinsip pasangan basa. )etika bertemu "% maka pada *NA dimasukkan C% ",C% /,A% A,? !6% dari uridine triphosphate% ?/+$. /idak ada / pada *NA. )etika transkripsi
selesai% transkrip !m*NA$ dilepaskan dari polimerase dan polimerae lepas dari DNA.
Tra%kr#(%# (a'a Prokar#ot
Salah satu iri dari prokariot adalah adanya struktur o(ero. Operon adalah organisasi dari beberapa gen yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promotor. isal operon lac, pada metabolisme laktosa pada bakteri E.coli . asing,masiang gen strutural mempunyai kodon inisasi dan kodon terminasi% tetapi ekspresinya dikendalikan oleh satu promoter yang sama !"ambar 2$. +ada 'aktu ditranskripsi% operon lac akan menghasilkan satu m*NA yang memba'a kode genetik untuk 5 polipeptida berbeda% disebut dengan mRNA (o!#%#%tro#k. asing,masing polipeptida akan ditranslasi seara independen dari satu untaian m*NA yang sama.
Gambar 8. Orga#%a%# o(era lac (a'a E. coli . Operon lac punya 5 gen struktural yaitu lac Z !mengkode ,galaktosidase$% lac Y !mengkode permease$ dan lac A !mengkode trans, asetilase$. asing,masing dari gen mempunyai start odon dan stop odon sendiri,sendiri% namun ekspresinya dikendalikan oleh satu (romoter 0( yang sama. O(erator 0o adalah bagian dari promoter tempet penempelan protein repressor yang dikode oleh ge I. Catabolite ati(ator protein !CA+$. A?" adalah start kodon !materi ini akan dijelaskan lebih dalam setelah mid semester.
Struktur Ge Prokar#ot
"en prokariot seara tersusun atas promoter% gen struktural% dan terminator !"ambar E$.
Gambar 9. Struktur ge (rokar#ot
Promoter adalah urutan DNA spesifik yang berperan dalam mengendalaikan transkripsi gen struktural dan terletak di daerah upstream !hulu$ dari bagian struktural gen. -ungsi promoter adalah sebagai tempat a'al pelekatan en>im RNA (o!#mera%e yang nantinya melakukan transkripsi pada bagian gen struktural. Salah satu bagian penting promoter disebut sebagai Pr#bo bo; pada urutan nukleotida ,#@ dan ,53. Oleh karena urutan onsensus pada +ribno' boF adalah /A/AA/% maka seringkali disebut juga TATA bo;. +ribno' boF berperanan dalam mengarahkan en>im *NA polymerase sehingga arah transkripsinya adalah dari ujung 34 54. Selain itu% daerah ini merupakan tempat pembukaan heliks DNA untuk membentuk kompleks promoter yang yang terbuka.
O(erator % merupakan urutan nukelotida yang terletak di antara promoter dan bagian struktural dan merupakan tempat pelekatan (rote# re(re%or !penekan atau penghambat ekspresi gen$. ika ada represor yang melekat di operator maka *NA polimerase tidak bisa jalan dan ekspresi gen tidak bisa berlangsung. Selain adanya supresor ada juga e)a<er. ika supresor untuk menghambat% kebalikannya enhaner berfungsi meningkatkan transkripsi dengan meningkatkan jumlah *NA polimerase. Namun letaknya tidak pada lokasi yang spesifik% ada yg jauh di upstream atau bahkan downstream dari titik a'al transkripsi.
5o'#g Reg#o !gen strutural$ merupakan bagian yang mengkode urutan nukleotida *NA. /ranskripsi dimulai dari sekuens inisiasi transkripsi !A/"$ sampai kodon stop !/AA ; /"A ; /A"$. +ada prokariot tidak ada sekuens penyisip ! intervening sequences atau intron% yang tidak dapat diekspresikan$ sehingga semuanya berupa ekson !urutan nukleotida yang mengkode asam amino$. /idak semua gen mengkode urutan asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. "en dibagi menjadi 5 kelompok yaitu gen yang mengkode protein% gen yang mengkode *NA ribosom !r*NA$ dan gen yang mengkode transfer,*NA !t*NA$. "en yang mengkode r*NA dan t*NA hanya akan ditranskripsi dan tidak pernah ditranslasi karena yang diperlukan dalam proses ekspresi geneti adalah molekul *NA,nya. r*NA digunakan untuk menyusun ribosom !tempat sintesis protein$ sedangkan t*NA berfungsi memba'a molekul asam amino spesifik yang akan dirangkaikan menjadi polipeptida dalam proses sintesis protein.
Term#ator % adalah bagian gen yang terletak di sebelah hilir dari gen strutural. -ungsinya adalah memeberikan signal pada en>im *NA polymerase agar menghentikan proses transkripsi. Signal terminasi diirikan oleh struktur jepit rambut /hairpin dan lengkungan yang kaya yang akan urutan "C yang terbentuk pada molekul *NA hasil transkripsi.
RNA Po!#mera%e% merupakan en>im yang mengkatalisis proses transkripsi. Susunan lengkap adalah G74H disebut )o!oe=#m% jika H tidak ada dan hanya
ada G74 disebut <ore4e=+me. -ungsi subunit,subunit tersebut adalah: G 6 diduga
berfungsi dalam penyusunan en>im% 6 berfungsi dalam pengikatan nukleotida% 4 6 berfungsi dalam penempelan DNA% H 6 berfungsi untuk mengarahkan agar *NA polimerase menempel pada promoter.
MEKANISME TRANSKRIPSI PADA PROKARIOT
/ahapan transkripsi terdiri dari inisiasi% elongasi% dan terminasi.
I#%#a%#. /ranskripsi dimulai dengan penempelan *NA polimerase holoen>im pada bagian promoter. *NA polimerase menuju ke promoter atas bantuan faktor H yang mampu menemukan bagian promoter suatu gen. Bisa diibaratkan *NA polymerase adalah pesa'at% faktor sigma adalah antenanya% promoter adalah bandaranya. +ada prokariot% *NA polymerase menempel seara langsung pada DNA di daerah promoter tanpa melalui ikatan dengan protein lain !pada eukariot protein pembantu dibutuhkan sangat banyak II$.
)emudian% bagian DNA yang berikatan dengan *NA polimerase membentuk struktur gelembung transkripsi !transcription bubble$ yang stabil. Selanjutnya adalah penggabungan beberapa nukleotida a'al sekitar #@ nukleotida. Basa,basa *NA yang digabung membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA etakan. Selanjutnya adalah pelepasan subunit H setelah terbentuk molekul *NA sepanjang J,1 nukleotida. /erjadi perubahan konformasi holoen>im jadi core enzme !tanpa faktor H$. -aktor H selanjutnya dapat digunakan lagi dalam proses inisiasi transkripsi selanjutnya !dapat digunakan oleh en>im inti *NA polimerase lain$ !"ambar J$.
Gambar >. Pro%e% ##%#a%# tra%kr#(%# (a'a (rokar#ot. -aktor sigma membantu mengenali promoter suatu gen.
+ada e!oga%#% nukleotida ditambahkan seara ko(alen pada ujung 5 molekul *NA yang baru terbentuk dengan arah 3 5 pada ikatan fosfodiester !"ambar 1$. Nukleotida *NA yg ditambahkan bersifat komplementer dengan nukleotida untai DNA etakan.
Gambar ?. Pro%e% (embetuka #kata -o%-o'#e%ter. "ugus O& pada posisi 54 menyerang posphat pada posisi 34 melepas 7+ dan molekul &7O membentuk ikatan fosfodiester yang stabil.
+enghentian transkripsi !term#a%#$ ada 7 maam yaitu:
#. !ho"independent yaitu terminasi yang dilakukan tanpa harus melibatkan protein khusus% namun ditentukan oleh adanya urutan nukleotida tertentu pada bagian terminator. Ciri urutan adalah adanya struktur jepit rambut; hairpin yang kaya akan basa "C. Akibat struktur itu% *NA polimerase berhenti dan membuka bagian dari sambungan !hibrid$ DNA,*NA. Sisa hibrid merupakan urutan oligo ? !r?$ yang tidak ukup stabil berpasangan dengan A !dA$ ikatan hidrogen hanya 7 buah% akibatnya ikatan lemah terlepas dan *NA hasil transkripsi lepas.
7. !ho"dependent yaitu terminasi memerlukan protein rho. -aktor rho terikat pada *NA transkrip kemudian mengikuti *NA polimerase sampai ke daerah terminator. -aktor rho membentuk destabilisasi ikatan *NA,DNA hingga akhirnya *NA terlepas.
TRANSKRIPSI PADA E6KARIOT Struktur ge
"en,gen pada eukariot bersifat moo%#%tro#k% artinya satu transkrip yang dihasilkan hanya mengkode satu maam produk ekspresi. +ada eukariot tidak dikenal namanya operon karena satu gen strutural dikendalikan oleh satu promoter. Seara umum hampir sama sama prokariot yaitu adanya promotor% bagian struktural dan terminator. Bagian yang membedakan adalah pada bagian struktural gen. Bagian struktural;coding region pada eukariot ada bagian intron dan ekson !"ambar #@$. ntron !intervening sequences$ merupakan sekuens yang tidak mengkode asam amino. Bagian ini akan dibuang saat *NA proessing. 0kson merupakan sekuen yang dikode menjadi asam amino !"ambar #@$.
Gambar 1@. "ag#a %truktura! ge eukar#ot
Meka#%me Tra%kr#(%# Pa'a Eukar#ot
*NA polimerase pada eukariot bermaam,maam yaitu *NA polimerase !mentranskrip gen kelas yaitu gen r*NA keuali 3S r*NA$% *NA +olimerase !mensintesis m*NA dan small nulear *NA;sn*NA yang diperlukan pada saat *NA spliing$ dan *NA polymerase !mentranskrip gen kelas yaitu t*NA% 3S r*NA$. +ada bab ini hanya dijelaskan *NA polimerase karena terlibat pada transkripsi semua gen.
Berbeda dengan prokariot% *NA polymerase eukariot tidak menempel seara langsung pada DNA di daerah promoter namun melalui perantaraan protein,protein lain disebut -aktor tra%kr#(%#tra%<r#(t#o -a<tor 0TF. /- ada 7 maam yaitu ada yang umum dan ada yang khusus. /- umum berfungsi mengarahkan *NA polymerase ke promoter. /- umum meiputi /-A% B% D% 0% -% &% !transription - ators regulating *NA pol II$. +enempelan *NA polymerase Kada promoter oleh daktor transkripsi umum hanya menghasilkan transkripsi pada aras dasar !basal le(el$. +engaturan yang lebih spesifik dilakukan oleh -/ yang khusus untuk suatu gen.
+romoter eukariot sangat beragam dan sulit untuk dikarakterisasi. #asal promoter elements dikenal dengan /A/A,boF dan CCAA/,boF% dinamakan
berdasarkan sekuen motifnya !"ambar ##$. /A/A,boF berada pada 7@ sampai 5@ basa upstream dari transcriptional start site dan ini sama dengan sekuen pada prokariot atau +ribno',boF !sekuen konsensusnya adalah TATAAA* /A/A/; A A
/
; A%
dimana /; A menandakan basa yang mungkin ditemukan pada posisi tersebut$. /-D
adalah faktor transkripsi pertama yang seara langsung berikatan dengan /A/A boF dan penempelan ini mengarahkan faktor transkripsi lainnya dan *NA polymerase untuk mengenali promoter. /-D sebenarnya merupakan kompleks protein yang terdiri dari protein pengikat kotak /A/A !/A/A,boF binding protein% /B+$ dan /A- !/B+, assoiated fators$. 55AAT4bo; terdapat pada posisi ,#@@. CCAA/,boF diketahui mengikat protein -/ CCAA/,binding transription fator !C/-$ dan CCAA/,enhaner, binding protein !C;0B+$.
Gambar 11. Struktur umum 'ar# g e eukar#ot
Ada banyak regulator lain pada urutan gen% yaitu tempat berikatannya berbagai faktor transkripsi !"ambar #7$. ?rutan regulator ini sebagian besar adalah terletak hulu !3L$ dari situs inisiasi transkripsi% meskipun beberapa elemen terjadi hilir !5L$ atau bahkan di dalam gen itu sendiri. umlah dan jenis elemen regulator ditemukan ber(ariasi tiap masing,masing gen. )ombinasi yang berbeda dari faktor transkripsi ini
memberikan efek yang berbeda. Berbagai jenis sel mengekspresikan kombinasi karakteristik dari faktor transkripsi% dan ini menghasilkan mekanisme utama untuk kekhususan tipe sel dalam regulasi ekspresi gen.
Gambar 11. Struktur bag#a u(%tream ge eukar#ot. Dihipotesiskan terdiri dari 7 ekson dan # intron. Diagaram menunjukkan adanya /A/A,boF dan CCAA/ boF basal element masing, masing pada posisi ,73 dan ,#@@. -/D terlihat berikatan dengan /A/A,boF binding protein% /B+. KC*0B 6 A+ response element binding proteinM KC;0B+ 6 CCAA/,boF;enhaner binding proteinM. =ingkaran besar hijau menggambarkan *NA polymerase .
Soure: http :;;th em edi alb io hem is tr yp age. or g;g ene,
r egu lat ion. htm l
Tabe! 1. Eukar+ot#< (romoter e!emet%
)ebanyakan 'alau tidak semua% CAA/ dan "C,boF berlokasi antara ,7@@ dan ,E@. N 6 any !A% /% C% atau "$% +y !pirimidin 6 C atau /$. +enghilangan atau mutasi pada "C boF dapat menghilangkan akti(itas promoter. Selain sekuen di atas% "C boF juga mempunyai sekuen CC"CCC.
Tab!e $. Da-tar "ebera(a Faktor Tra%kr#(%# Faktor
tra%kr#(%#
SeBue<e Mot#- Kometar
C and A CAC"/" C pertama kali diidentifikasi sebagai
onkogen retro(irusP A seara k husus bergabung dengan C di sel
-OS and ?N /"AC; /" C; AA )eduanya pertama kali ditemukan sebagai
onkogen retro(irusP bergabung di sel% dikenal juga sebagai faktor transkripsi A+, #
C*0B /"AC"C;/ A AC; "; /erikat pada A+ response element !C*0$P family minimal ada #@ fator transkripsi hasil dari gen yang berbeda
atau alternati(e spliingP dapat membentuk dimer dengan ?N 0*BAP also /* !thyroid hormone reeptor$
"/"/CAAA""/CA +ertama diidentifikasi sebagai onkogen
retro(irusP member of the steroid;thyroid hormone reeptor superfamilyP binds thyroid hormone
0/S ";C A; ""AC A; "/ /;C +ertama diidentifikasi sebagai onkogen
retro(irusP mendominasi pada sel B dan /
"A/A /; "A/A A -amily dari erythroid ell,speifi fators%
"A/A,# sampai ,2
B /; AACC "; "/ +ertama diidentifikasi sebagai onkogen
retro(irusP hematopoieti ell,speifi fator
OD CAAC/"AC master kontrol diferensiasi sel otot
N-QB and *0= """A A; /NC /; CCC 01 kedua faktor diidentifikasi seara
independenP *0= pertama kali
diidentifikasi sebagai onkogen retro(irusP mendominasi dalam sel B,dan ,/
*A* !retinoi aid reeptor$
AC"/CA/"ACC/ mengikat pada elements disebut *A*0s
!retinoi aid response elements$ juga mengikat situs ?N;-OS
S*- !serum response fator$
""A/"/CCA/A//A""ACA/C/ /erdapat banyak dalam gen yang
diinduksi oleh faktor,faktor pertumbuhan yang ada pada serum
Daftar ini hanya me'akili ribuan dari faktor transkripsi yang telah diidentifikasi. N menandakan
segala maam basa dapat menduduki posisi ini.
+roses pemanjangan transkrip berlangsung sama seperti pada prokariot. +roses ini akan berlangsung sampai *NA polymerase menapai daerah terminator. /erminasi transkripsi dapat terjadi karena adanya akti(itas fosfatase yang spesifik untuk C/D sehingga mengembalikan *NA polymerase menjadi bentuk yang tidak terfosforilasi. +ada keadaan ini% *NA polymerase dapat digunakan seara berulang, ulang.
Pro%e% (a%<a4tra%kr#(%#
+re,m*NA yg dihasilkan dari proses transkipsi tidak bisa langsung dikeluarkan ke sitoplasma untuk ditranslasi namun harus dimodifikasi dahulu.
#. +emberian topi !apping$ dan ekor !poliadenilasi$
Setiap ujung molekul pre,m*NA dimodifikasi dengan ara tertentu. ?jung 34 yaitu ujung depan% pertama kali dibuat saat transkripsi segera ditutup dengan mukleotida guanin !"$ yang termodifikasi. +emerian topi ini mempunyai setidaknya 7 fungsi.
a. ?jung ini melindungi m*NA dari degradasi en>im hidrolisis.
+ada ujung 54 suatu en>im menambahkan ekor polia!A$ yang terdiri dari 5@,7@@ nukleotida adenin. 0kor poli!A$ berfungsi mempermudah ekspor m*NA dari nukleus.
Gambar 1$. 5a((#g 'a (ember#a ekor (a'a mRNA
+oliadenilasi merupakan proses penambahan poliA !rantai A+$ pada ujung 5 nukleotida m*NA. -ungsinya untuk meningkatkan stabilitas m*NA dan meningkatkan efisiensi translasi.
7. Spliing
Saat proses transkripsi% *NA polimerase mentranskripsi intron maupun ekson dari DNA. Spliing merupakan proses pembuangan intron dan penyambungan ekson. ntron adalah bagian penyela% merupakan segmen asam nukleat bukan pengkode dan terletak diantara daerah pengkode. Sedangkan ekson adalah daerah yang yang diekspresikan atau ditranslasi menjadi asam amino. Dalam penyambungan *NA% intron dikeluarkan dan ekson bergabung. +enyambungan *NA dikatalis oleh ribonukleoprotein nuleus keil !sn*N+$% yang beroperasi de dalam susunan yang lebih besar disebut %(!#o%om. Setelah dilakukan berbagai modifikasi di atas% jadilah m*NA matang !mature m*NA$ !"ambar #5$.
A!terat#- %(!#<#g
Gambar 1. A!terat#Ce %(!#<#g member#ka )a%#! (rote# +ag berbe'a
NOTE:
+roses pembentukan *NA dari DNA dinamakan transkripsi% dilakukan oleh *NA polymerase.
+ada kebanyakan (irus% materi genetik berupa *NA sehingga ketikan menginfeksi host% materi genetik di retro,transkripsi dari *NA menjadi DNA !omplement DNA$ oleh enn>im ReCer%e tra<r#(ta%e.
/M0
22
Biologi Molekuler
TRANSLASI
/ranslasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul m*NA menjadi rangkaian asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. *NA yang ditranslasi adalah m*NA% sedangkan t*NA dan r*NA tidak ditranslasi. olekul r*NA adalah salah atau molekul penyusun ribosom yaitu organel tempat berlangsungnya sintesisi protein% sedangkan t*NA adalah pemba'a asam, asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida.
Beberapa tipe *NA yang disintesis di nukleus pada sel eukariot% yang menarik sebagai berikut:
#. me%%eger RNA !mRNA$. m*NA kemudian bisa ditranslasi menjadi
polipeptida.
7. r#bo%oma! RNA !rRNA$. r*NA digunakan untuk membangun ribosom% yaitu mesin untuk mensintesis protein pada saat translasi m*NA.
5. tra%-er RNA !tRNA$% yaitu molekul *NA yang memba'a asam amino selama pembentukan polipeptida.
<. %ma!! u<!ear RNA !%RNA$. /ranskripsi DNA dari gen menjadi m*NA% r*NA% dan t*NA menghasilkan molekul prekursor dengan struktur yang besar disebut
(r#mar+ tra%<r#(t%. olekul ini harus diproses dalam nukleus untuk
menghasilkan molekul fungsional untuk diekspor ke sitosol. Beberapa tahapan proses ini banyak melibatkan sn*NA.
3. m#<roRNA !m#RNA$. olekul *NA yang sangat keil !T77 nukleotida$ yang terlihat pada regulasi ekspresi m*NA.
olekul m*NA merupakan transkrip urutan DNA yang menysusun suatu gen dalam bentuk O*- !open reading frame% kerangka baa terbuka$. Ciri,iri O*-:
#. )odon inisasi translasi% yaitu A/" !pada DNA$ atau A?" !pada m*NA$ 7. Serangkaian urutan nukleotida yang mneyusn banyak kodon
5. )odon terminasi translasi yaitu /AA% /A"% /"A !pada DNA$ atau ?AA% ?A"% ?"A !pada *NA$.
Ko'o 0ko'e geet#k adalah urutan nukloetida yang terdiri dari 5 nukloetida berurutan sehingga sering disebut sebagai triplet odon yang menyandi suatu asam amino tertentu. )odon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin
yang menga'ali struktur suatu polipeptida !protein$. +ada prokariot% asam amino a'al tidak berupa metionin tetapi formil metionin !fet$. Dalam proses translasi% rangkaian nukleotida pada m*NA akan dibaa tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino% dan pembaaan dimulai dari urutan kodon metionin !"ambar #3$.
Gambar 12. I!u%tra%# tra%!a%# ko'o
/ranslasi berlangsung di dalam ribosom% ribosom disusun oleh molekul,molekul r*NA dan beberapa maam protein. *ibosom tersusun atas dua subunit yaitu subunit keil dan subunit besar. +ada eukariot% subunit keil mempunyai koefisien sedimentasi sebasar 5@S !unit S(edberg$ dan subunit besar 3@S% pada eukariot yaitu 3@S dan E@S. +ada prokariot% riosom tersebar di seluruh bagian sel% sedangkan pada eukariot ribosom terletak di sitoplsma kususnya pada bagian permukaan membran retikulum endoplasma.
Gambar 18. Peetua u#t %e'#meta%# (a'a kom(oe r#bo%om
+ada eukariot% translasi sudah dimulai sebelum proses transkripsi !sintesis m*NA$ selesai dilakukan. Dengan demikian proses transkripsi dan translasi berlangsung hampir serempak. Sebaliknya% pada eukariot proses translasi baru dapat berlangsung jika proses transkripsi !sintesis m*NA yang matang$ sudah selesai dilakukan. +roses transkripsi pada eukariot berlangsung di dalam inti sel% sedangkan translasi berlangsung dalam ribosom yang ada di dalam sitoplasma. Setelah sintesis m*NA selesai% selanjuttnya m*NA keluar dari inti sel menuju sitoplasma untuk bergabung dengan ribosom.
Pro%e% Tra%!a%#
+roses translasi berlangsung melalaui 5 tahapan utama: #. nisiasi !initiation$
7. +emanjangan !elongation$ poli,asam amino 5. +engakhiran !termination$.
+erangkat translasi yaitu molekul t*NA !am#oa%#! tRNA$ yang berfungsi memba'a asam amino spesifik. /erdapat sekitar 7@ maam t*NA yang masing, masing memba'a asam amino spesifik karena di alam ada sekitar 7@ asam amino yang menyusun protein alami. 0n>im yang mengikatkan antar,asam amino adalah am#oa%#! tRNA %#teta%e.
Gambar 19. Struktur tRNA am#oa%#!
I#%#a%#
Ada beberapa perbedaan dalam hal proses inisiasi translasi antara prokariot dengan eukariot. +ada eukariot kodon inisiasi adalah metionin% sedangkan pada prokariot adalah formil,metionin;fet. olekul t*NA inisiator disebut t*NAiet. *ibosom bersama,sama dengan t*NAiet dapat menemukan kodon a'al dengan ara berikatan dengan ujung 34 !tudung$ kemudian melakukan sanning transkrip ke arah 54 !arah 34 Æ 54$ sampai menemukan start kodon !A?"$. selama sanning% ribosom memulai translasi pada 'aktu menjumpai sekuen konsensus CC*CCCA?"" !* adalah purin: A;"$.
E!oga%#
+roses elongasi terjadi dalam 5 tahapan:
#. +engikatan aminoasil,t*NA pada sisi A !aminoasil$ yang ada di ribosom
7. +emindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari t*NA yang ada pada sisi + !peptidil$ ke arah sisi A dengan membentuk ikatan peptida
5. /ranslokasi ribosom sepanjang m*NA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A.
Gambar 1?. Pro%e% e!oga%# tra%!a%#
+roses pemanjangan polipeptida berlangsung sangat epat. +ada E. coli sintesis polipeptida yang terdiri dari atas 5@@ asam amino hanya memelrukan 'aktu
selama #3 detik. *ibosom membaa kodon,kodon pada m*NA dari ujung 34 Æ 54.
&asil proses translasi adlah molekul poliptida yang mempunyai ujung amino dan ujung karboksil. ?jung amino adalaah ujung uang pertama kali disntesis dan merupakan hasil penerjemahan kodon yang terletak pada ujung 34 pada m*NA% sedangkan ujung yang terakhir disitesis adlah gugus karboksil% hasil terjemahan kodn yang terletak pada ujung 54 pada m*NA.
Term#a%#
/ranslasi akan berakhir pada 'aktu salah satu dari ketiga kodon terminasi !?AA% ?"A% ?A"$ yang ada pada m*NA menapai posisi A pada ribosom. Dalam keadaan normal% tidak ada aminoasil,t*NA yang memba'a asam amino sesuai
dengan ketiga kodon tersebut. Oleh karena itu% jika ribosom menapai salah satu dari ketiga kodon terminasi tersebut% maka proses translasi berakhir.
Pro%e% Pa%<a4Tra%!a%#
Selama proses translasi dan sesudahnya% rantai polipeptida yang terbentuk mulai menggulung dan melipat seara spontan membentuk protein fungsional dengan konformasi yang spesifik. )onformasi ini berupa suatu molekul tiga dimensi dengan struktur skunder dan tersier. +elipatan protein dibantu oleh suatu protein haperon.
=angkah tambahan yang dilakukan sebelum dikirim ke target adalah memberikan modifikasi seara kimia'i. +ada asam amino tertentu dilakukan penambahan gula% lipid% gugus fosfat atau penambahan,penambahan lain. +ada beebrapa kasus% rantai polipetida tunggal dapat membelah seara en>imatik menjadi dua atau lebih potongan% missal insulin. +rotein insulin pertama kali disintesis sebagai rantai polipeptida tunggal tetapi menjadi aktif hanya setelah suatu en>im menghilangkan bagian tengah dari rantai tersebut% membentuk protein yang terdiri dari 7 rantai peptida yang terhubung dengan jembatan sulfida.
+olipeptida sinyal mengarahkan beberapa polipeptida eukariotik ke tujuan spesifik di dalam sel. +rotein yang akan tetap berada dalam sitosol dibuat pada ribosom bebas. +rotein yang ditujukan untuk membrane atau untuk diekspor dari sel % disintesis pada ribosom yang terikat *0. +artikel pengenlan,sinyal mengikatkan diri pada urutan sinyal pada ujung leading dari polipeptida yang sedang tumbuh% yang membuat ribosom dapat mengingkatkan diri pada *0.
Obat ag "ertarget Pa'a Tra%!a%#
Banyak obat yang bertarget pada proses translasi terutama obat golongan antibiotik.
#. +uromisin. +roses pemanjangan polipeptida dihambat oleh puromisin% mempunyai struktur yang mirip dengan suatu aminoasil,t*NA sehingga dapat melekat pada sisi A ribosom. ika puromisin melekat pada sisi A% maka selanjutnya dapat membantuk ikatan peptida dengan peptida yang ada pada sisi + dan menhasilkan peptidil puromisin. +eptidil puromisin tidak dapat melekat kuat pada ribosom sehingga akhirnya terlepas. &al ini menyebabkan terjadinya terminasi translasi seara prematur. ekanisme inilah yang
menyebabkan puromisin dapat membunuh bakteri dan sel lainnya. Antibiotik lain yang dapat menghambat translasi dengan ara berikatan pada ribosom adlaah strptomisin% kloramfenikol% tetrasiklin% eritromisin% dan sikloheksimid. 7. Streptomisin.
Ko'e Geet#k
OPEN READING FRAME
/idak semua bagian DNA merupakan kode genetik% pada manusia sejumlah 1JU adalah junk DNA% hanya 7U yang berupa gen yang mengkodekan protein. Namun% dari persentase yang sedikit tersebut bagaimana membentuk protein yang jumlahnya ribuanV
A/"/A//C//AC""AA/CCC/"A/
Sel membaa kalimat di atas sebagai kata,kata 5 huruf: A/" /A/ /C/ /AC ""A A/C CC/ "A/ !DNA$
S " + D !Asam amino$
Bisa juga kita melakukan alternatif pembaaan berikut: A /"/ A// C// AC" "AA /CC C/" A/ Atau seperti ini:
A/ "/A //C //A C"" AA/ CCC /"A / Dan kalau diterjemahkan hasilnya pun akan berbeda:
A /"/ A// C// AC" "AA /CC C/" A/ C = / 0 S =
A/ "/A //C //A C"" AA/ CCC /"A / 9 - = * N +
adi ada 5 alternatif pembaaan dari satu untai DNA% dan karena DNA itu adalah pasangan 7 untai yang saling berkomplemen% berarti kalimat inipun bisa dibaa pada untai pasangannya% artinya total ada 2 ara pembaaan DNA% atau disebut *eading -rame. Dari 2 reading $rame% biasanya hanya salah satu frame saja yang merupakan kalimat bermakna alias disebut gen.
PEMANFAATAN "IOINFORMATIKA 6NT6K ANALISIS EKSPRESI GEN
Sarmoko
#erkembangan bioin!ormatika berkembang sangat pesat. #enggunaan
internet dan komputer untuk melakukan analisis semakin sering
digunakan, dan kita pun dituntut untuk dapat menguasainya. eiring
dengan itu, telah banyak diciptakan so!tware maupun database yang
menunjang dan mempermudah kita untuk
dapat melakukan analisis tentang berbagai disiplin ilmu.
%emikian halnya dengan biologi molekular yang mempelajari makhluk hidup dalam tingkat molekuler, seperti gen, %2, ataupun /2 yang berperan dalam proses sintesis berbagai jenis asam amino dan
protein. aat ini telah ada banyak situs database tentang gen 4gen
bank5 yang dapat diakses secara mudah melalui internet yang
memungkinkan kita untuk melakukan analisis seputar gen. $en bank
ini disediakan antara lain oleh situs 26B0
http788www.ncb i.nlm.nih.go "8
.Melalui situs tersebut kita bisa melakukan analisis serta mencari in!ormasi biologi dan re!erensi selengkap-lengkapnya terhadap gen tertentu yang kita inginkan, misalnya dari makhluk hidup jenis gen tersebut berasal, letak domain, gen se- homologi, asam amino yang dihasilkan,
open reading !rame, struktur 9 dimensi dari protein yang mungkin dihasilkan, transuksi signal, dan lain-lain.
TO1/ B3$02
Masuklah ke situs7 H$26
4h t t p 788ww w . g en e n a m e s .o r g5. Misal kita ingin menganalisis tumor supressor gene p:9.
%ari halaman T#:9 diperoleh link yang lengkap, dan bisa membawa kita ke 26B0. Berikut hasil analisis yang dilakukan7
h t t p 7 88www.nc b i.nlm.ni h . go"8 n ucl e otide8 9 : ) 9;
p35 plays a major role in pre(enting tumour de(elopment. t responds to a range of potentially onogeni stresses by ati(ating proteti(e mehanisms% most notably ell yle arrest and apoptosis. ts importane as a tumour suppressor is refleted by its high rate of mutation in human aner% 'ith X3@U of adult human tumours bearing inati(ating mutations or deletions in the %&'( gene. n many aners 'here p35 is 'ild,type% the p35 path'ay may be altered by other onogeni e(ents . /his means that the p35 response is probably defeti(e in most aners.
/his gene enodes tumor protein p35% 'hih responds to di(erse ellular stresses to regulate target genes that indue ell yle arrest% apoptosis% senesene% DNA repair% or hanges in metabolism. p35 protein is eFpressed at lo' le(el in normal ells and at a high le(el in a (ariety of transformed ell lines% 'here itLs belie(ed to ontribute to transformation and malignany. p35 is a DNA,binding protein ontaining transription ati(ation% DNA,binding% and oligomeri>ation domains. t is postulated to bind to a p35,binding site and ati(ate eFpression of do'nstream genes that inhibit gro'th and;or in(asion% and thus funtion as a tumor suppressor. utants of p35 that freYuently our in a number of different human aners fail to bind the onsensus DNA binding site% and hene ause the loss of tumor suppressor ati(ity. Alterations of this gene our not only as somati mutations in human malignanies% but also as germline mutations in some aner,prone families 'ith =i, -raumeni syndrome. ultiple p35 (ariants due to alternati(e promoters and multiple alternati(e spliing ha(e been found. /hese (ariants enode distint isoforms% 'hih an regulate p35 transriptional ati(ity. Kpro(ided by *efSeYM
DNA SeBue<e
"en p35 berlokasi pada kromosom #E !#Ep#5$.
+anjang origin:1..20303
Namun gen terletak pada: 843..19876
m*NA adalah dari : join(843..949,11689..11790,11906..11927,12021..12299, 13055..13238,13320..13432,14000..14109,14452..14588, 14681..14754,17572..17678,18599..19876)
eFons # and 7 !jarak nukleotida sangat panjang bukanV Dari 13@,##2JJ$. 0Fon # is non, oding
in the human p35 and it has been demonstrated that this region ould form a stable stem, loop
struture 'hih binds tightly to 'ild type p35 but not to mutant p35.
)ote* %he exon are numbered in the diagram above. %he pink region denotes the +%!, the blue region denotes the coding region and the gre r egion denotes the internal exons within the introns.
)ita bisa melihat persebaran ## eFon dan panjangnya dari informasi berikut:
prim_t ranscript 843..19876 /gene=p53 e !on 843..949 /gene=p53 /n"m#er=1 i ntron 950..11688 /gene=p53 /n"m#er=1 r epeat_region 2581..2587 /gene=p53 /note=5$%&' *an+ing epeat region #an-a+ se+a*i i sini
r epeat_region 11374..11378 /gene=p53 /note=3$ &'%*an+ing e !on 11689..11790 /gene=p53 join(11717..11790,11906..11927,12021..12299,13055..13238,
13320..13432,14000..14109,14452..14588,14681..14754, 17572..17678,18599..18680)
/gene=p53 /coon_start=1 /pro"ct=protein p53 /protein_i=&&38095 .1 /#_!re=35214 /#_!re=120445 /#_!re=&04637 /#_!re=11998 /#_!re=nterro 002117 /#_!re=nterro 008967 /#_!re=nterro 010991 /#_!re=nterro 011615 /#_!re=nterro 012346 /#_!re=nterro 013872 /#_!re=nterro 015551 /#_!re=1&1 /#_!re=1&: /#_!re=126
;oe p j"ga #an-a+ i sini. &rtin-a aa*a< s"a< #an-a+
str"+t"r ;rista* protein -ang s"a< iientii+asi. ;*i+ tiap a+an mem#aa +ita +e protein ata #an+ an iapat inormasi tentang +omp*e+s protein.
/#_!re=3'>1 /#_!re=3&;
/#_!re=nirot;/iss%rot0 4637
Hasil translasi adalah7
/trans*ation=?::@A:'@:BC'>;'':A''@&?'? ':@>CB::&?:&&A&&&&B&&&&>'A@;B D@DC'C'B&;ABBD&';?C@'&;BA@'>ABBA&? &D;@@?B:AA:'&@'A:'A:D'BCAAA D::ABBDD???'BB':''C:AA& B:::';;::'B;&'B@;;;':DCB'@ :C:?C:':&':';&@&;:&';;;@B;;'?C;B: i ntron 11791..11905 /gene=p53 /n"m#er=2 Analisis promoter
aa +eterangan i atas, i+ata+an #a<a (coing seE"ence) im"*ai paa "r"tan 843..19876. :!on 1 aa*a< 843%949
tart coon aa*a< &B. o#a ce+, aa #an-a+ &B se#e*"m nomor 843 #"+anFF
a* ini ses"ai engan teori #a<a #"+a< &B pertama *a< -ang #a+a* jai stop coon, #isa +e"a +etiga st, sampai &B -ang pa*ing e+at engan (coing seE"ence = arna mera<) -ait" 801%803 (arna #ir")
61 cttggcgaga agcgcctacg ctccccctac cgagtcccgc ggtaattctt aaagcacctg
121 caccgccccc ccgccgcctg cagagggcgc agcaggtctt gcacctcttc tgcatctcat
181 tctccaggct tcagacctgt ctccctcatt caaaaaatat ttattatcga gctcttactt
241 gctacccagc actgatatag gcactcagga atacaacaat gaataagata gtagaaaaat
301 tctatatcct cataaggctt acgtttccat gtactgaaag caatgaacaa ataaatctta
361 tcagagtgat aagggttgtg aaggagatta aataagatgg tgtgatataa agtatctggg
421 agaaaacgtt agggtgtgga tattacggaa agccttccta aaaaatgaca tttaactgat
481 gagaagaaag gatccagctg agagcaaacg caaaagcttt cttccttcca cccttcatat
541 ttgacacaat gcaggattcc tccaaaatga tttccaccaa ttctgccctc acagctctgg
601 cttgcagaat tttccacccc aaaatgttag tatctacggc accaggtcgg cgagaatcct
661 gactctgcac cctcctcccc aactccattt cctttgcttc ctccggcagg cggattactt
721 gcccttactt gtcatggcga ctgtccagct ttgtgccagg agcctcgcag gggttgatgg
781 gattggggtt ttcccctccc atgtgctcaa gactggcgct aaaagttttg agcttctcaa
841 aagtctagag ccaccgtcca gggagcaggt agctgctggg ctccggggac actttgcgtt
901 cgggctggga gcgtgctttc cacgacggtg acacgcttcc ctggattggg taagctcctg
st GG
e+"en #eri+"tn-a aa*a< intron -ang tern-ata #er"pa repeat se+"en -ang sangat panjang sampai +etem" e!on +e"a -ait" paa se+"en
11689..11790
Dst sampai exon 12.
Stop kodon berhenti pada urutan setelah exon terakhir.
e!on 18599..19876 /gene=p53 /n"m#er=11 r epeat_region 19424..19431 /gene=p53 /note=3$ &'%*an+ing
Berarti pada #1JJE,#1JJ1 yaitu:
19861 taaaactttg ctgccacctg tgtgtctgag gggtgaacgc cagtgcaggc tactggggtc
OPEN READING FRAME
Dari hasil 2 pembaaan diperoleh hasil:
Masih banyak lagi yang bisa ditelusur dari gen, bisa diklik di sebelah kanan sbb7
Hasil translasi adalah7 /trans*ation=?::@A:'@:BC'>;'':A''@&?'? ':@>CB::&?:&&A&&&&B&&&&>'A@;B D@DC'C'B&;ABBD&';?C@'&;BA@'>ABBA&? &D;@@?B:AA:'&@'A:'A:D'BCAAA D::ABBDD???'BB':''C:AA& B:::';;::'B;&'B@;;;':DCB'@ /3/3M/3<23<3<=%>$=3#$$/HH<===$>T/H==<M=T 3$#%
M adalah metionin 4hasil translasi dari 1$5
Prote# %eBue<e:
/he human p35 protein omprises of se(eral domains:
#. /he amino,terminus part !#,<<$ ontains the transati(ation domain% 'hih is responsible for ati(ating do'nstream target genes.
7. A proline,rih domain !3J,#@#$ mediates p35 response to DNA damage through apoptosis.
5. /he DNA,binding domain !#@7,717$ is a ore domain 'hih onsists of a (ariety of strutural motifs. t is the target of 1@U of p35 mutations found in human aners as a single mutation 'ithin this domain an ause a major onformational hange. <. /he oligomeri>ation domain !573,532$ onsists of a ,strand% 'hih interats
'ith another p35 monomer to form a dimer% follo'ed by an G,heliF 'hih mediates the dimeri>ation of t'o p35 dimers to form a tetramer.
3. /hree putati(e nulear loali>ation signals !N=S$ ha(e been identified in the C, terminus% through seYuene similarity and mutagenesis. /he most N,terminal N=S !N=S$% 'hih onsists of 5 onseuti(e =ysine residues to a basi ore% is the most ati(e and onser(ed domain.
2. /'o putati(e nulear eFport signals !N0S$ ha(e been identified. /he leuine,rih C, terminal N0S% found 'ithin the oligomeri>ation domain% is highly onser(ed and it has been suggested that oligomeri>ation an result in masking of the N0S% resulting in p35 nulear retention.
Mutat#o%
nati(ation of the p35 gene is essentially due to small mutations !missense and nonsense mutations or insertions;deletions of se(eral nuleotides$% 'hih lead to either eFpression of a mutant protein !1@U of ases$ or absene of a protein !#@U of ases. utations of p35 ha(e been found in nearly all tumor types and are estimated to ontribute to around 3@U of all aners.
Po!+mor()#%me
/he role of natural p35 (ariants !polymorphisms$ or (ariants in the p35 signalling path'ay is an area that is less 'ell eFplored. Se(eral polymorphisms ha(e been identified in the p35 gene. A 'ell kno'n SN+ ours on Codon E7 !Arg;+ro$.
Tra%<r#(t#o Fa<tor%
p35 transription under different onditions is related to (ast number of biologial e(ents in response to (arious ellular stresses. &uman p35 onsists of t'o promoters:
• +# responsible for the transription of the major p35 m*NA speies and loated
upstream of first eFon%
• +7 in(ol(ed in transription of other rarer speies and loated 'ithin the first intron
region.
*eent studies ha(e suggested that there is another Z+7Z loated 'ithin intron < and responsible generating the p35 isoforms.
*egulatory elements are found in both p35 upstream and do'nstream of start sites inluding eFons and introns. So far% there are more than #3 transription fators binding sites are eFperimentally and omputationally identified 'ithin the +# and first eFon regions.
A binding site for members of the +A family of transription fators 'as identified in the first non,oding eFon of the human p35 gene. ,y;aF heterodimers ha(e been sho'n to bind to and transati(ate the human promoter through a CA/"/" motif. N-,kB un;-os and homeoboF fator &oFa3 are sho'n to regulate p35 eFpression transriptionally. /hese transription fators funtion under different biologial onditions suh as apoptosis% ell, yle arrest and et% in terms of time% spae and Yuantity.
Prote# Itera<t#o%
+ost,translational modifiations and ati(ation of p35 by genotoFi stresses Appella% 0. and Anderson% C.W.
0ur. . Biohem. 72J% 7E2<<,E7 !7@@#$
Moo<!oa! At#bo'#e%
/he p35 protein is a potent antigen that has the ability to raise antibodies 'hen injeted into a foreign host. Currently% the p35 kno'ledgebase ontains more than 3@ distint antibodies reogni>ing the different domains of p35. ost of the antibodies reogni>e epitopes loali>ed in the N,terminal of p35. Some of the antibodies are able to bind to p35 in its nati(e
onformation% 'hile other antibodies% like pAb7<@% DO#7 and &O5.3% an only bind to mutant p35 'hose strutural onformation has been altered.
/M0
42
Da-tar I%t#!a)
I%t#!a) De-##%#
&ipotesis one gene,one polypeptide
Beadle and /atumLs idea that genes do not al'ays form an en>yme or protein% they instead form one polypeptide
transkripsi synthesis of *NA under the diretion of DNA
messenger *NA% m*NA the *NA moleule that arries the geneti message from the
nuleus to the ribosomes
translasi synthesis of a polypeptide
ribosom partiles that failitate the linking of amino aids in the polypeptide
hain
*NA proessing pre,m*NA undergoes this in order to ahei(e the finished *NA
primary transript the initial *NA transript that is not translated into protein
triplet ode geneti instrutions for a polypeptide hain are 'ritten in the DNA
as a series of three,nuleotide 'ords
template strand the strand of DNA that is transribed !the other strand 'ill be
dupliated% in a sense% on the m*NA$
kodon triplet dari basa m*NA
reading frame Cara pembaaan spesifik dari gugusan kata !uua <g ga uaa bisa
juga di baa ua gg au aa...$
*NA polimerase pries the t'o strands of DNA apart and hooks together *NA
nuleotides as they base,pair
promoter ?rutan DNA dimana *NA polimerase menempel dan menginisiasi
transkripsi
terminator seYuene that signals the end of transription
transription unit streth of DNA that is transribed into an *NA moleule
-aktor transkripsi mediate the binding of *NA polymerase and the initiation of
transription transription initiation
ompleF
the ompleted assembly of transription fator and *NA polymerase bound to the promoter
/A/A boF promoter DNA seYuene in eukaryotes
3L ap !tudung 3$ a modified form of guanine that failitates the eFport of m*NA from
the nuleus and protets it from degradation
poly,A tail !ekor poli,A$ on the 5L end% many adenines are added for protetion from
degradation and to help it eFit the nuleus
*NA spliing +roses pemotongan pembuangan intron
intron non oding seYuenes of nulei aid
eFon Sekuen pengkode pada *NA
splieosome a type of sn*N+ that assists in *NA spliing
sn*N+ small nulear
ribonuleoproteins loated in the ell nuleus and is the signal moleule for spliing
ribo>ymes *NA moleules that funtion as en>ymesP an splie itself
alternati(e *NA spliing genes that an gi(e rise to t'o or more different polypeptides
