BAB I
PENDAHULUAN
Ekspresi gen merupakan proses dimana
informasi yang dikode di dalam gen terjemahkan menjadi urutan asam amino selama
sintesis protein. Pogmasentral mengenai ekspresi gen, yaitu DNA yang membawa
informasi genetic yang ditranskripsi oleh RNA, dan RNA diterjemahkan menjadi
polipeptida. Ekspresi gen merupakan sintesis protein yang terdiri dari 2 tahap
yaitu: Tahap
pertama urutan rantai nukleutida tempale (cetakan) dari suatu DNA untai ganda
disalin untuk menghasilkan satu rantai molekul RNA. Proses ini disebut
transkripsi dan berlangsung di inti sel. Tahap kedua
merupakan sintesis polipeptida
dengan urutan spesifik berdasarkan rantai DNA yang dibuat pada tahap pertama,
proses ini disebut translasi.
Ekspresi gen adalah proses penentuan sifat suatu organism
oleh gen. Suatu sifat yang dimiliki oleh organism merupakan hasil metabolism
yang terjadi di dalam sel. Proses metaboisme dapat berlangsung karena adanya
enzim yang berfungsi sebagai katalisator proses-proses biokimia. Enzim dan
protein lainnya diterjemahkan dari urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA,
dan molekul mRNA itu sendiri disintesis berdasarkan utas cetakan DNA. Gen
tersusun dari molekul DNA, sehingga gen menentukan sifat suatu organism.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Transkripsi
Transkripsi merupakan proses pembentukan molekul RNA
dengan menggunakan DNA sebagai cetakannya. Tidak semua bagian DNA akan
ditranskripsikan, tetapi hanya bagian tertentu saja. Bagian tertentu tersebut
disebut dengan gen. keseluruhan DNA baik gen maupun sekuensi DNA bukan penyandi (non-coding) yang
dikandung oleh suatu organism disebut genom. Ruas DNA uang
ditranskripsikandibatasi oleh prometer dan terminator. Hanya satu dari dua utas
DNA yang digunakan sebagai cetakan sintesis RNA. Utas DNA yang digunakan
sebagai cetakan bagi sintesis RNA disebut dengan utas cetakan (template),
sedangkan utas yang lain disebut utas pendamping. Walaupun hanya satu utas yang
berfungsi sebagai cetakan, tetapi tidak selalu utas yang sama digunakan sebagai
utas cetakan sepanjang molekul DNA di dalam genom suatu organism. Jadi pada gen,
utas yang satu digunakan sebagai cetakan, tetapi pada gen lainnya kemungkinan
utas yang lain digunakan sebagai cetakan.
Proses transkripsi menghasilkan tiga jenis RNA yaitu: RNA
duta (mRNA= messenger RNA), RNA transfer (tRNA = transfer RNA) dan RNA ribosomal
(rRNA =ribosomal RNA). Ketiga jenis RNA ini berperan dalam proses translasi.
Hanya mRNA yang akan diterjemahakan ke dalam protein. tRNA berperan sebagai
molekul pembawa asam amino yang akan dirangkaikan menjadi polipeptida yang
sesuai dengan sandi yang terdapat pada
mRNA. rRNA berfungsi sebagai salah satu penyusun ribosom.
Proses transkripsi dikatalis oleh enzim transcriptase
atau RNA polymerase. Pada organism prokariot seperti E. Coli, hanya terdapat
satu jenis RNA polymerase untuk
mengkatalisis sintesis semua jenis RNA. Pada organism eukariot, terdapat tiga
jenis RNA polymerase, yaitu: (1) RNA polymerase I yang berfungsi untuk
mengkatalisis pembentukan RNA. (2) RNA polymerase II yang berperan dalam
sintesis tRNA dan beberapa molekul rRNA, dan (3) RNA polymerase III yang
bertugas mengkatalisis proses sintesis mRNA.
Enzim RNA polymerase lengkap (disebut holoenzim) tersusun
dari enzim inti dan faktor transkripsi. Enzim inti terdiri dari dua subunit.
Proses transkripsi mempunyai beberapa karakteristik yaitu bahwa: proses
sintesis mempunyai arah dari 5’P ke 3’OH, berlangsung secara anti parallel bila
dibandingkan dengan utas cetakannya, dan mengikuti aturan Chargaff atau
basa-basanya berpasangan secara komplementer (A-T ; G-C). Proses transkripsi
dapat terbagi menjadi tiga tahap, yaitu inisiasi sintesis RNA, pemanjangan
(elongasi) RNA dan penyelesaian (terminasi ) sintesis RNA.
Translasi
Dalam proses translasi asam amino akan dirangkaikan
dengan asam amino lainnya untuk membentuk polipeptida atau protein. Jenis asam
amino yang dirangkaikan ditentukan oleh urutan nukleotida yang terdapat pada
molekul mRNA. Jadi, mRNA digunakan sebagai model cetakan bagi sintesis
protein. Asam amino dirangkaikan dengan
asam amino lain denag ikatan peptide yang dilakukan oleh ribosom.
Prinsip
Dasar Transkripsi
Fungsi dasar yang harus dijalankan oleh DNA sebagai materi
genetik adalah fungsi fenotipik. Artinya, DNA harus mampu mengatur pertumbuhan
dan diferensiasi individu organisme sehingga dihasilkan suatu fenotipe tertentu.
Fungsi ini dilaksanakan melalui ekspresi gen, yang tahap pertamanya adalah
proses transkripsi, yaitu perubahan urutan basa molekul DNA menjadi urutan basa
molekul RNA. Dengan perkataan lain, transkripsi
merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai
cetakan (template)nya.;
Perbedaan
transkripsi dengan proses replikasi DNa adalah
:
- Molekul gula pentosanya berupa Ribosa dan adanya basa urasil sebagai pengganti basa timin pada proses replikasi DNA.
- Menggunakan untai DNA sebagai cetakan. Dalam hal ini, hanya salah satu untai saja yang menjadi cetakan untuk mensintesis RNA
- Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti halnya arah sintesis DNA.
- Gugus 3’- OH pada suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 5’- trifosfat pada nukleotida berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester namun Enzim yang berperan dalam proses transkripsi ini adalah enzim RNA polymerase.
Secara garis besar transkripsi berlangsung dalam empat
tahap, yaitu pengenalan promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi.
Masing-masing tahap akan dijelaskan secara singkat sebagai berikut.
·
Pengenalan promoter
Agar molekul DNA dapat digunakan sebagai cetakan dalam
sintesis RNA, kedua untainya harus dipisahkan satu sama lain di tempat-tempat
terjadinya penambahan basa pada RNA. Selanjutnya, begitu penambahan basa
selesai dilakukan, kedua untai DNA segera menyatu kembali. Pemisahan kedua
untai DNA pertama kali terjadi di suatu tempat tertentu, yang merupakan tempat
pengikatan enzim RNA polimerase di sisi 5’ (upstream) dari urutan basa
penyandi (gen) yang akan ditranskripsi. Tempat ini dinamakan promoter.
·
Inisiasi
Setelah mengalami pengikatan oleh promoter, RNA
polimerase akan terikat pada suatu tempat di dekat promoter, yang dinamakan tempat
awal polimerisasi atau tapak inisiasi (initiation site).
Tempat ini sering dinyatakan sebagai posisi +1 untuk gen yang akan
ditranskripsi. Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan di tapak inisiasi
dan sintesis RNA pun segera dimulai.
·
Elongasi
Pengikatan enzim RNA polimerase beserta
kofaktor-kofaktornya pada untai DNA cetakan membentuk kompleks transkripsi.
Selama sintesis RNA berlangsung kompleks transkripsi akan bergeser di sepanjang
molekul DNA cetakan sehingga nukleotida demi nukleotida akan ditambahkan kepada
untai RNA yang sedang diperpanjang pada ujung 3’ nya. Jadi, elongasi atau
polimerisasi RNA berlangsung dari arah 5’ ke 3’, sementara RNA polimerasenya
sendiri bergerak dari arah 3’ ke 5’ di sepanjang untai DNA cetakan.
·
Terminasi
Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi
kompleks transkripsi atau terlepasnya enzim RNA polimerase beserta
kofaktor-kofaktornya dari untai DNA cetakan. Begitu pula halnya dengan molekul
RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika RNA polimerase mencapai urutan basa
tertentu yang disebut dengan terminator.
Terminasi transkripsi dapat terjadi oleh dua macam sebab,
yaitu terminasi yang hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut
terminasi diri) dan terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus
(protein rho). Di antara keduanya terminasi diri lebih umum dijumpai. Terminasi diri terjadi pada urutan basa palindrom
yang diikuti oleh beberapa adenin (A). Urutan palindrom adalah urutan yang sama
jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh karena urutan palindom ini
biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka molekul RNA yang
dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan kala (loop)
Inisiasi transkripsi tidak harus menunggu selesainya
transkripsi sebelumnya. Hal ini karena begitu RNA polimerase telah melakukan
pemanjangan 50 hingga 60 nukleotida, promoter dapat mengikat RNA polimerase
yang lain. Pada gen-gen yang ditranskripsi dengan cepat reinisiasi transkripsi
dapat terjadi berulang-ulang sehingga gen tersebut akan terselubungi oleh
sejumlah molekul RNA dengan tingkat penyelesaian yang berbeda-beda.
Transkripsi pada Prokariot
Telah dikatakan di atas bahwa transkripsi merupakan
proses sintesis RNA yang dikatalisis oleh enzim RNA polimerase. Berikut ini
akan diuraikan sekilas enzim RNA polimerase pada prokariot, khususnya pada
bakteri E.coli, promoter s70, serta proses transkripsi pada
organisme tersebut.
RNA polimerase E. coli
Enzim RNA polimerase pada E. coli
sekurang-kurangnya terdiri atas lima subunit, yaitu alfa (a), beta (b), beta
prima (b’), omega (w), dan sigma (s). Pada bentuk lengkapnya, atau disebut
sebagai holoenzim, terdapat dua subunit a dan satu subunit untuk
masing-masing subunit. Holoenzim RNA polimerase diperlukan untuk inisiasi
transkripsi.
Laju sintesis RNA oleh RNA polimerase E. coli
dapat mencapai sekitar 40 nukleotida per detik pada suhu 37°C. Untuk
aktivitasnya enzim ini memerlukan kofaktor Mg2+. Setiap berikatan
dengan molekul DNA enzim RNA polimerase E. coli dapat mencakup daerah
sepanjang lebih kurang 60pb.
Seperti proses transkripsi pada umumnya, transkripsi pada
prokariot berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengikatan promoter, inisiasi,
elongasi, dan teminasi.
Transkripsi pada Eukariot
Mekanisme transkripsi pada eukariot pada dasarnya
menyerupai mekanisme pada prokariot. Namun, begitu banyaknya polipeptida yang
berkaitan dengan mesin transkripsi pada eukariot menjadikan mekanisme tersebut
jauh lebih kompleks daripada mekanisme pada prokariot.
Ada tiga macam kompleks RNA polimerase, yang
masing-masing diperlukan untuk transkripsi tipe-tipe gen eukariot yang berbeda.
Perbedaan ketiga macam RNA polimerase tersebut dapat diketahui melalui
pemurnian menggunakan teknik kromatografi dan elusi pada konsentrasi garam yang
berbeda. Masing-masing RNA polimerase mempunyai sensitivitas yang berbeda
terhadap toksin jamur α-amanitin, dan hal ini dapat digunakan untuk
membedakan aktivitasnya satu sama lain.
·
RNA polimerase I (RNA Pol I) mentranskripsi sebagian
besar gen rRNA. Enzim ini terdapat di dalam nukleoli dan tidak sensitif
terhadap α-amanitin.
·
RNA polimerase II (RNA Pol II) mentranskripsi semua gen
penyandi protein dan beberapa gen RNA nuklear kecil (snRNA). Enzim ini terdapat
di dalam nukleoplasma dan sangat sensitif terhadap α-amanitin.
·
RNA polimerase III (RNA Pol III) mentranskripsi gen-gen
tRNA, 5S rRNA, U6 snRNA dan beberapa RNA kecil lainnya. Enzim ini terdapat di
dalam nukleoplasma dan agak sensitif terhadap α-amanitin.
Di samping enzim-enzim nuklear tersebut, sel eukariot
juga mempunyai RNA polimerase lainnya di dalam mitokondria dan kloroplas.
Aktivitas RNA polimerase eukariot
Seperti halnya RNA polimerase bakteri, masing-masing RNA
polimerase eukariot mengatalisis transkripsi dengan arah 5’ ke 3’ dan
menyintesis RNA yang komplementer dengan urutan DNA cetakan. Reaksi tersebut
memerlukan prekursor berupa ATP, GTP, CTP, UTP, dan tidak memerlukan primer untuk inisiasi transkripsi. Namun tidak
seperti pada bakteri, RNA polimerase eukariot yang dimurnikan memerlukan adanya
protein inisiasi tambahan sebelum enzim ini dapat berikatan dengan promoter dan
melakukan inisiasi transkripsi.
CIS peraturan unsur transkripsi
-
Proksimal elemen regulasi: wilayah DNA secara langsung
-
LCR (daerah kontrol lokus): kontrol ekspresi gen
-
Enhancer: jauh (hulu maupun hilir dari bubuk) yang terletak
urutan positif DNA eukariotik peraturan yang diperlukan untuk mengaktifkan
ekspresi gen
-
Elemen Respon: cis-acting urutan yang terlibat dalam
regulasi gen oleh homones dan agen sinyal lainnya (fitokrom, hormon tanaman)
TRANS peraturan unsur transkripsi
-
Aktivator: protein itu, ketika terikat dengan urutan DNA
spesifik dekat atau jauh dari gen, mengaktifkan transkripsi
-
Represor: protein yang, setelah terikat dengan urutan DNA
spesifik dekat atau jauh dari gen, transkripsi menindas
-
Bind untuk elemen proksimal promotor-dan enhancer (atau
peredam)
Faktor Transkripsi Umum (gen protein
regulator)
1) Inisiasi oleh RNA Polymerase II di
hampir semua promotor memerlukan set
TFIID, TFIIA, TFIIF, TFIIH,àtranskripsi beberapa faktor
multi-protein TFIIE
2) TFIID mengandung protein TATA
box-mengikat (TBP) dan TBP terkait faktor (TAFs)
3) TFIIH berisi helikase untuk untai
DNA terpisah dan kinase untuk phosphorylate Karbonil Terminal Domain (CTD, yang
merupakan bagian dari subunit besar RNA pol II; CTD difosforilasi selama
inisiasi)
4) Baik dirakit di situs memulai atau
tiba sebagai kompleks besar dengan RNA Pol II
Pengendalian
Ekspresi Gen
Pengendalian
ekpresi gen pengendalian negatif, bahwa gen
regulator menghasilkan suatu protein represor yg dikode oleh gen lacI. Represor
ini menempel pd daerah operator (lacO) yg terletak disebelah hilir promoter.
Operator lac berukuran sekitar 28 pasang basa. Penempelan menyebabkan RNA
polimerase tidak dapat melakukan transkripsi gen-gen struktural (lacZ, lacY dan
lacA) sehingga operon mengalami represi. Pada gambar kedua dari pengendalian
negatif menjelaskan bahwa induser melekat pada bagian represor dan mengubah
sisi allosterik dari represor, sehingga mengubah secara allosterik konformasi
molekul represor, kemudian represor tidak dapat menempel lagi pada operator dan
represor tidak mampu menghambat trankripsi. RNA polimerase akan terus berjalan.
represor yang dihasilkan oleh gen regulator tidak berikatan dengan ko-represor
akan tidak aktif dan trankripsi pun akan berjalan. Pada gambar keempat pada
pengendalian negatif menjelaskan bahwa represor yang berikatan dengan
ko-represor pada sisi allosteriknya akan menghambat transkripsi.
Pengendalian
ekpresi gen pengendalian positif, gen regulator
menghasilkan suatu aktivator yang belum aktif, sehingga transkripsi tidak bisa
berjalan. aktivator yang dihasilkan oleh gen regulator berikatan dengan protein
induser sehingga aktivator akan tereaktivasi dan trankripsi pun berjalan. gen
regulator yang menghasilkan suatu aktivator yang sudah aktif dan transkripsi
akan berjalan. aktivator akan berikatan dengan dengan ko-represor sehingga
menjadi tidak aktif, maka tidak terjadi transkripsi.
Pengendalian ekspresi gen secara konstitutif
yaitu pengaturan ekspresi gen yang selalu on atau berjalan terus.
Kelompok gen konstitutif merupakan kelompok gen yang bertanggung jawab terhadap
metabolisme dasar, misalnya metabolisme energi atau sintesis komponen-komponen
selular, sehingga pengaturan ekspresi gen ini harus berjalan secara kontinyu.
Operon lac
Operon lac adalah operon diperlukan untuk transportasi dan metabolisme dari laktosa di Escherichia coli dan beberapa lainnya bakteri enterik . Ini terdiri dari tiga berdekatan gen struktural , lacZ, berenda dan lacA. Operon lac diatur oleh
beberapa faktor, termasuk ketersediaan glukosa dan laktosa. peraturan Gene dari operon lac adalah kompleks
peraturan mekanisme genetik pertama yang dijelaskan dan merupakan salah satu
contoh terkemuka prokariotik regulasi gen .
Struktur operon lac
Struktur laktosa dan produk dari belahan dada nya.
Lac operon terdiri dari
tiga gen struktural , dan promotor , sebuah terminator , regulator , dan operator . Ketiga gen struktural: lacZ, berenda, dan lacA.
encode lacZ β-galaktosidase (lacZ), sebuah intraseluler enzim
yang memotong dari disakarida laktosa menjadi glukosa dan galaktosa .
Lacy encode β-galactoside
permease (berenda), sebuah membran transpor protein yang terikat-pompa laktosa ke dalam sel.
encode lacA β-galactoside
transacetylase (LacA), sebuah enzim yang
transfer sebuah gugus asetil dari asetil-KoA untuk β-galactosides .
Hanya lacZ dan berenda
tampaknya diperlukan untuk laktosa katabolisme . kontrol khusus dari gen lac tergantung pada
ketersediaan substrat laktosa untuk bakteri. Protein yang tidak diproduksi oleh
bakteri ketika laktosa tidak tersedia sebagai sumber karbon. Gen lac
disusun menjadi sebuah operon , yaitu, mereka berorientasi dalam arah yang sama langsung berdekatan
pada kromosom dan merupakan co-ditranskripsi menjadi satu polisistronik molekul mRNA. Transkripsi dari semua gen dimulai dengan
mengikat enzim polimerase RNA (RNAP), sebuah protein pengikat DNA , yang mengikat yang mengikat DNA ke situs tertentu, promotor,
segera hulu dari gen. Dari posisi ini RNAP hasil untuk menuliskan
semua tiga gen (lacZYA) menjadi mRNA. Urutan DNA dari E. coli lac operon , yang lacZYA mRNA
, dan gen lacI tersedia dari GenBank
Mekanisme kontrol pertama adalah respon
pengawas untuk laktosa, yang menggunakan sebuah protein intraselular peraturan
disebut represor laktosa untuk menghambat produksi β-galaktosidase dalam ketiadaan laktosa. Gen lacI coding untuk
represor terletak dekat operon lac dan selalu dinyatakan (konstitutif).
Jika laktosa yang hilang dari media pertumbuhan, represor yang mengikat sangat
erat ke urutan DNA pendek hanya hilir promotor dekat awal lacZ disebut operator
lac. Represor mengikat operator mengganggu pengikatan RNAP bagi promotor,
dan karena itu mRNA encoding lacZ dan berenda hanya dilakukan pada tingkat yang
sangat rendah. Ketika sel-sel tumbuh di hadapan laktosa, bagaimanapun, suatu
metabolit disebut laktosa alolaktosa , yang merupakan kombinasi dari glukosa dan galaktosa,
mengikat represor, menyebabkan perubahan dalam bentuk. Jadi diubah, represor
tidak mampu untuk mengikat ke operator, memungkinkan RNAP untuk menuliskan gen lac
dan dengan demikian menyebabkan tingkat tinggi dari protein yang disandikan.
Mekanisme kontrol kedua adalah respon
terhadap glukosa, yang menggunakan penggerak protein
katabolit (CAP) untuk lebih meningkatkan
produksi β-galaktosidase dalam ketiadaan glukosa. siklik adenosin
monofosfat (cAMP) adalah molekul sinyal
yang prevalensi berbanding terbalik dengan yang glukosa. Ia mengikat ke CAP,
yang pada gilirannya memungkinkan CAP untuk mengikat ke situs CAP mengikat (a
16 pb DNA urutan hulu dari promotor di sebelah kiri dalam diagram di bawah),
yang membantu RNAP dalam mengikat DNA. Dengan tidak adanya glukosa, cAMP
konsentrasi tinggi dan mengikat CAP-cAMP untuk DNA secara signifikan
meningkatkan produksi β-galaktosidase , memungkinkan sel untuk menghidrolisis (mencerna) dan
melepaskan galaktosa laktosa dan glukosa.
Kontrol Ekspresi Gen
pada Eukariot
Kontrol ekspresi gen yang terjadi
pada eukariot diawali pada tahap:
- Inisiasi transkripsi
Dengan
adanya pengaruh enhancer yang akan berikatan dengan daerah promotor
untuk meningkatkan aktivitas RNA polimerase.
- Proses transkripsi dan modifikasi
Hal ini
berupa adanya proses intron splicing sehingga hanya tersisi bagian
ekson.
- Kestabilan transkripsi
Saat hasil
transkripsi dibawa dari inti sel menuju sitosol akan terjadi pemendekan ekor
poli-A oleh enzim (DAN)pada 3' ke 5' yang berasosiasi dengan 5'cap.
- Modifikasi translasi
Modifikasi
ini terjadi dalam bentuk modifikasi kovalen disebabkan adanya modifikasi kimia
seperti asetilasi, metilasi, dan disulfida bond formation. Contoh, molekul
insulin dihasilkan dalam bentuk inaktif yang terdiri dari satu polipeptida dan
untuk aktivasinya polipeptida tersebut akan dipotong menjadi dua bagian dan
dihubungkan dengan jembatan disulfida.
Kontrol
Ekspresi Gen
Terdapat
dua poin dalam kontrol ekspresi gen ini, yang pertama adalah ‘Pada jenis sel
yang berbeda dari organisme multiseluler berisi DNA yang sama’.Jenis sel dalam
organisme multiseluler berbeda satu sama lain karena mereka mensintesis dan
mengumpulkan set RNA yang berbeda dan molekul protein. Pada umumnya mereka
melakukan hal ini tanpa mengubah urutan DNA mereka. Ini terbukti ketika inti sel katak
yang sepenuhnya dibedakan, disuntikkan ke dalam telur katak yang telah
dihilangkan inti selnya, maka inti donor yang telah disuntikkan mampu
mengarahkan telur penerima untuk menghasilkan kecebong normal.Dan
hasilnya inti sel donor tersebut tidak kehilangan urutan DNA nya. Percobaan ini
juga dilakukan pada tumbuhan dan mamalia seperti sapi, domba, babi. Pada
tumbuhan percobaan dilakukan dengan cara membedakan potongan jaringan dari
tumbuhan dan dipisahkan dalam sel tunggal. Sedangkan pada mamalia dengan
memperkenalkan inti dari sel somatik ke dalam telur enucleated, ditempatkan di
ibu penerima (pengganti), dan hasilnya beberapa telur tetap berkembang menjadi
binatang yang sehat. Bukti DNA tidak hilang atau berulang selama perkembangan
vertebrata berasal dari membandingkan pola pita rinci yang terdeteksi dalam
kromosom yang terkondensasi pada mitosis. Selain itu, perbandingan genom sel
yang berbeda berdasarkan pada teknologi DNA rekombinan telah menunjukkan bahwa
perubahan dalam ekspresi gen yang mendasari perkembangan organisme multiselular
tidak disertai oleh perubahan dalam urutan DNA dari gen yang sesuai.
Poin
kedua adalah ‘Sinyal eksternal dapat menyebabkan sel mengubah ekspresi gennya’.
Sebagian sel dalam organisme multiseluler mampu mengubah pola ekspresi gen, ini
sebagai respon terhadap isyarat ekstraseluler. Misalnya sel hati, apabila sel
ini diberi hormon glukokortikoid maka produksi protein yang spesifik akan
meningkat. Hormon ini dikeluarkan ketika tubuh kita merasa kelaparan dan sinyal
hati digunakan untuk meningkatkan produksi glukosa dari asam amino dan molekul-molekul
lain. Sedangkan set protein yang produksinya diinduksi, seperti enzim
aminotransferase tirosin yang berfungsi mengubah tirosin menjadi glukosa.
Ketika hormon ini tidak ada lagi maka pembuatan protein ini turun dari tingkat
normal.
Sinyal
transduksi
Sinyal
dari satu sel ke sel lain merupakan mekanisme yang sangat penting dalam
pertumbuhan, perkembangan, dan juga koordinasi aktivitas sel. Kita mengetahui
bahwa ada dua macam sel, yaitu sel pemberi sinyal dan sel target. Sel sinyal
ini berperan menerima dan merespon gejala yang ada dengan cara memproduksi
protein yang menjadi sinyal untuk ekspresi gen pada sel target. Molekul sinyal
beraksi dengan menempel pada suatu protein reseptor dalam membran plasma sel
target dan menginisiasi memulai lintasan sinyal transduksi dalam sel. Lintasan
sinyal transduksi ialah sederetan perubahan molekuler yang mengkonversi sinyal
pada permukaan sel target ke dalam respon spesifik dalam sel. Selanjutnya
protein pada bagian akhir akan mengaktifkan transkriptase yang digunakan untuk
transkripsi gen target. Jadi secara singkat dapat disimpulkan bahwa lintasan
sinyal transduksi ini diawali dengan produksi protein sinyal pada sel sinyal,
penempelan protein reseptor pada membran plasma sel target, selanjutnya sinyal
dikirimkan melalui sederetan protein dan terakhir akan ditangkap oleh
transkriptase yang akan membimbing transkripsi gen tertentu pada sel target.
Enam
tahap ekspresi gen eukariotik yang dapat dikontrol
- kontrol transkripsi ini yang akan mengontrol gen pada saat di transkripsi
- kontrol proses RNA ini yang akan mengontrol penyambungan dan proses transkripsi RNA
- kontrol penempatan dan transpor RNA ini yang akan memilih mRNA yang lengkap untuk diekspor dari nukleus ke sitosol dan membagi di dalam sitosol
- kontrol translasi ini yang akan memilih mRNA dalam sitoplasma untuk ditranslasi oleh ribosom
- kontrol degradasi mRNA ini yang akan menstabilkan secara selektif molekul mRNA dalam sitoplasma
- kontrol aktivitas protein ini yang akan mengaktifkan secara selektif, menurunkan, atau menempatkan molekul protein spesifik setelah mereka selesai dibuat
Tidak ada komentar:
Posting Komentar