Regulasi Ekspresi Gen Pada Prokariot: Intan Yunanda (180341863037)

REGULASI EKSPRESI GEN PADA PROKARIOT

Intan Yunanda (180341863037)

Slide Title

Bakteri dan prokariota menunjukkan kemampuan untuk mengatur ekspresi gen dalam menanggapi kondisi lingkungan yang beragam

Ekspresi gen tertentu " turned on" saat produk dari gen ini diperlukan pada suatu lingkungan. Ekspresi dari gen tertentu" turned off" saat produk gen tidak lagi diperlukan pada suat lingkungan tertentu

ekspresi gen dapat diatur pada beberapa tingkatan berbeda misalnya, transkripsi, tranlation, dan fungsi enzim

regulasi transkripsi, mode penting dari kontrol ekspresi gen pada prokariota.

Regulasi transkripsi di prokariota dan eukariota, mekanisme dibagi menjadi dua kategori Pertama kategori yang melibatkan mekanisme turn-on dan turn-off pada ekspresi gen dalam menanggapi perubahan lingkungan Kedua mekanisme regulasi disebut preprogrammed circuits of gene expression Pada kasus ini (peristiwa infeksi oleh virus) memicu ekspresi satu set gen. Produk dari satu set gen ini berfungsi dengan “turn off” transkripsi dari set gen pertama atau “turn on” transkripsi set gen kedua.

Induksi dan Represi pada Prokariot Produk gen tertentu, seperti molekul tRNA, yang mengkatalis proses metabolisme disebut sebagai fungsi selular “housekeeping”

01 Beberapa gen diekspresikan secara konstitutif disebut constitutive genes.

03

02

Evolusi regulasi menunjukkan sintesis produk gen diproduksi saat dibutuhkan

01

E. coli dan bakteri lain tumbuh dengan salah satu dari beberapa karbohidrat sebagai sumber energi

sel E. Coli melakukan metabolisme, jika ada glukosa pada lingkungan. Jika tidak ada glukosa dengan karbohidrat lain.

03

02

Saat tumbuh di medium laktosa, maka sel mensintesis dua enzim, β-galactosidase (memecah jadi glukosa dan galaktosa) dan β-galactoside permease (memompa β-galactosidase ke sel)

Pada sel E. Coli, mekanisme regulasi berevolusi, sintesis enzim katabolis laktosa “turn on” saat ada laktosa dan “turn off” jika tidak ada latoksa

Jika E. coli tumbuh di medium dengan karbohidrat selain laktosa

Ketika ditransfer pada medium berisi laktosa dan terjadi sintesis laktosa

ekspresi gen “turn on” pada respon lingkungan disebut induksi

Induksi terjadi pada transkripsi.

Gen ini disebut gen inducible, jika enzim disebut enzim inducible dan molekul yang bertanggungjawab terhadap induksi disebut inducer

Bakteri mampu menyintesis molekul organic (contohnya asam amino) untuk pertumbuhannya.

Misal, E.coli punya 5 gen pengkode enzim untuk sintesis triptofan. Lima gen harus diaktifkan meskipun tidak ada triptofan, untuk memenuhi asam amino agar terus melakukan sintesis protein.

Mekanisme regulasi pada E.coli yang tidak melakukan biosintesis triptofan saat melebihi kapasitasnya. Proses “turn off" ekspresi gen dinamakan repression. Gen yang telah direpresi dinamakan repressed; ketika ekspresinya “turn on”, gen disebut depresi.

induksi sintesis enzim

Tidak ada laktosa, sintesis enzim sedikit, saat lingkungan ada laktosa (lactose added), sintesis untuk katabolisme (degradative) enzim laktosa diinduksi dengan cepat (turn on)

Represi sintesis enzim

ketika triptofan tidak ada di lingkungan sel (ditunjukkan oleh triptofan added), sintesis enzim untuk biosintetik (anabolic) triptofan dengan cepat direpresi (turn off)

MODEL OPERON

Promoter: tempat terikatnya RNA polimerasi untuk inisiasi transkripsi. Operator: tempat terikatnya protein repressor (produk gen regulatori).

transkripsi diregulasi oleh elemen pengendali yaitu gen regulator yang akan mengkode protein disebut represor yang bisa berikatan dengan yaitu operator

Jika represor diikat operator, tidak terjadi transkripsi gen. Pengikatan represor pada operator mencegah RNA polimerase terikat ke promotorsite. Unit lengkap terdiri dari gen struktural, operator dan promoter disebut operon

repressor bebas mengikat operon sehingga transkripsi “trun off”. Saat molekul inducer hadir akan mengikat repressor dan melepaskan dari operator. Jadi penambahan inducer “turn on”

repressor bebas tidak mengikat operator, hanya molekul co-repressor yang mengikat operator. Jadi, transkripsi pada repressible operon akan “turn on” dan “turn off” dengan adanya co-repressor.

Operon lac terdiri dari gen struktural, z, y dan a, daerah promotor (P) dan operator (O). Gen regulator (i) bukan bagian dari operon. Gen regulator memiliki promotornya sendiri (P (i))

Reaksi fisiologis yang dikatalisis oleh β-galactosidase: (1) konversi laktosa ke lac operon menjadi allalactose (formasi dari lac inducer) dan (2) pemecahan laktosa menjadi monosakarida yaitu glukosa dan galaktosa

Operon berisi lima gen struktural yang mengkode enzim pada biosintesis tryptophan. Gen trpR, yang mengkode repressor trp tidak terkait dengan operon trp. Operator (O) terletak di promotor utama (P). Terminasi transkripsi (t dan r). Daerah L menentukan urutan panjang mRNA 162 nukleotida, berisi daerah attenuator (a) yang menyediakan tingkat kedua kontrol ekspresi operon trp.

Pembentukan molekul cAMP (adenosin 3 ', 5'-fosfat) dari ATP oleh aksi enzim adenylcyclase. cAMP mengikat protein CAP (kompleks CAp-cAMP) kemudian mengikat ke situs CAP dari promoter lac, memicu pengikatan RNA polimerase ke promotor lac. Jika jumlah cAMP tidak cukup, CAP tidak dapat berikatan dengan promotor lac dan operon lac tidak dapat diinduksi