Sintesis Protein

SINTESIS PROTEIN

Gen adalah segmen DNA yang mengkode sebuah protein tertentu / segmen DNA yang dapat ditranskripsi

Biosel 2006

1

DNA

5’

3’

Nontemplate/sense/coding strand

Template/antisense/noncoding strand

Biosel 2006

3’

5’

2

• Sekuen DNA selalu ditulis 5’ - 3’ • Sekuen DNA biasanya adalah dari Nontemplate/coding/sense strand

Biosel 2006

3

mRNA

protein translasi

Sifat

ekspresi

transkripsi

Biosel 2006

4

• Kode genetika: 43 = 64 kodons • Hanya 20 asam amino, sehingga 1 asam dikodekan oleh lebih dari satu kodon; dikenal dengan Degenerasi/redundansi • Kodon berbeda yang mengkode Asam amino yang sama disebut sinonim • Variasi kodon tersebut terjadi pada basa ketiga. Gejala ini disebut Wobble position • Valin: GUU, GUC, GUA, GUG Biosel 2006

5

• Dari ke 64 kodon tsb, hanya 61 yang mengkode AA. • 1 start kodon = Metionin (AUG) • 3 termination kodon UAG, UGA, UAA

Biosel 2006

6

• ORF (Open Reading Frame) adalah satu set kodon yang berjalan berturutan, yang dimulai dengan start kodon dan diakhiri dengan stop kodon

Biosel 2006

7

Promoter

coding sequence

Termination sequence

Promoter initiates transcription; affects when, where, and how much gene product is produced. Termination sequence marks end of gene Biosel 2006

8

TRANSKRIPSI • Adalah proses sintesis RNA dari sekuen DNA sebuah gen oleh ensim RNA polymerase (I, II, III) • RNA diproduksi dengan menggunakan template/anti-sense/non-coding strand • RNA merupakan copy dari nontemplate/sense/coding strand • mRNA, tRNA, rRNA (5S; 5,8S; 16S: 28S, snRNA Biosel 2006

9

• Selama proses transkripsi, RNA disintesis melalui polimerasi NTPs • 3’-OH dari satu nukleotida bereaksi dengan 5’-fosfat dari nukleotida yang lain sehingga membentuk ikatan fosfodiesther

Biosel 2006

10

TRANSKRIPSI PROKARIOTIK • Fase : inisiasi, elongasi, terminasi • RNA polymerase tersusun atas 5 subunit (2 α, 1 β, 1 β’, dan 1 σ / α 2ββ’σ) • Transkripsi dimulai dari sekuen Promoter • Promoter mengandung sekuen DNA khusus yang berperan sebagai tempat ikatan dengan RNA polymerase

Biosel 2006

11

• RNA polymerase mengenali sebuah konsensus sekuen (-10 dan -35) • Sub unit σ dari RNA polymerase berperan dalam mengenali dan mengikatkan diri dengan promoter pada titik -35. • Ikatan antara ensim dengan promoter tersebut membentuk sebuah “closed promoter complex” dimana promoter tetap double helix)

Biosel 2006

12

• Double helix kemudian terbuka sedikit pada titik -10, yang kaya akan ikatan yang lemah antara A-T, dan membentuk “open promoter complex”

Biosel 2006

13

5’

Transcribed gene sekuen

Promoter

3’

DNA 3’

-35

-10

Biosel 2006

+1

5’

14

RNA polymerase

5’

3’

+1

3’

5’

Subunit σ

Biosel 2006

15

Biosel 2006

16

Subunit σ

5’

3’

3’

5’ 5’ RNA

Biosel 2006

17

5’

3’

3’

5’ 5’ RNA

Biosel 2006

18

TRANSKRIPSI EUKARIOTIK • Fase : inisiasi, elongasi, terminasi • RNA polymerase II • Transkripsi dimulai dari sekuen Promoter • Promoter mengandung sekuen DNA khusus (TATA…) yang dikenal dengan TATA box, dan terletak pada 25 bp upstream • TATA box berperan untuk meletakkan RNA polymerase II pada tempat yang tepat sebelum transkripsi Biosel 2006

19

• Pengikatan RNA Polymerase II dengan promoter memerlukan beberapa protein yang disebut Transcription Factor II

Biosel 2006

20

Promoter

5’ DNA

Transcribed gene sekuen

3’

TATA 3’

+1

-25

Biosel 2006

5’

21

TFIID

5’

3’

DNA +1

3’

Biosel 2006

5’

22

TFIIA, TFIIB

5’

3’

DNA +1

3’

Biosel 2006

5’

23

RNAPol II

5’

3’

DNA +1

3’

Biosel 2006

5’

24

TFII F,E,H,J

5’

3’

DNA +1

3’

Biosel 2006

5’

25

5’

3’

3’

5’ 5’ RNA

Biosel 2006

26

mRNA PROCESSING • Hasil proses transkripsi sebuah gen yang mengkode protein adalah sebuah pre-mRNA (hnRNA/mRNA precursor) • Pre-mRNA (pada eukariotik) terdiri dari intron dan exon

Biosel 2006

27

mRNA PROCESSING • Langkah pertama: Splicing, yaitu menghilangkan sekuen non-coding (intron), sehingga menghasilkan mRNA tanpa intron • Langkah kedua: 5’Capping, yaitu menambahkan 7-methylguanosin (GTP + CH3), pada ujung 5’ untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 5’ Biosel 2006

28

mRNA PROCESSING • Langkah ketiga: 3’ Polyadenilatin, yaitu menambahkan ± 250 Adenin pada ujung 3’, sehingga membentuk ekor poli-A, untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 3’ Setiap mRNA pasti mengandung ekor poli-A.

Biosel 2006

29

Biosel 2006

30

tRNA PROCESSING • Sebanyak 74 – 95 nukleotida RNA membentuk struktur berbentuk daun cengkih (cloverleaf structure)

Biosel 2006

31

tRNA 3’ A C 5’

Acceptor arm

C

TϕC arm dHU arm Optional arm

Anticodon arm

Biosel 2006

32

• Acceptor arm: memiliki ujung CCA3’, yang tidak berpasangan, dan merupakan titik pengikatan tRNA dengan Asam Amino • Anticodon arm: berperan untuk mengenali dan melekatkan diri pada codon dalam mRNA Biosel 2006

33

rRNA PROCESSING • rRNA terbentuk dari asosiasi antara ribosom dengan RNA • Ribosom Prokariotik 70S • Ribosom Eukariotik 80S

Biosel 2006

34

TRANSLASI • Adalah proses sintesis protein dalam sel • mRNA akan menentukan sekuen AA dalam sebuah protein • Peran tRNA sangat penting karena akan mengantarkan AA ke dalam ribosom

Biosel 2006

35

• terdapat 31 – 40 tRNA • Sehingga 1 AA kemungkinan akan dibawa oleh > 1 tRNA • tRNA berbeda yang membawa AA yang sama disebut Isoacceptors

Biosel 2006

36

PROSES TRANSLASI •

AA akan berikatan dengan tRNA pada proses yang disebut Aminoacylation/charging, yang kemudian akan mengenali kodon pada mRNA

• Pengenalan antikodon (tRNA) dengan kodon (mRNA) dengan prinsip komplementaritas pasangan basa Biosel 2006

37

3. Tahapan translasi: • Inisiasi (Initiation): adalah pengikatan Ribosom dengan mRNA membentuk sebuah “inisiation complex” • Proses ini dimulai dari AUG (met) sehingga kodon ini disebut ‘translation initiation codon”

Biosel 2006

38

• Pada prokariotik, translasi dimulai pada sekuen yang terletak –10 dari AUG yaitu dengan sekuen 5’AGGAGGU3’, yang disebut “Shine-Dalgarno Sequence”

Biosel 2006

39

b. Pemanjangan/elongation: • Dimulai dengan penggabungan Ribosom pada inisiation complex • Sehingga terbentuk 2 buah ruangan pada kompleks, dimana satu ruangan telah diisi oleh tRNA Met, dan ruangan yang kedua diisi oleh tRNA yang ditentukan oleh kodon kedua dari mRNA. Biosel 2006

40

• Kompleks ini kemudian akan bergeser kearah 3’ (downstream) sehingga ruangan pertama akan disi oleh tRNA kedua, dan ruangan kedua akan diisi oleh tRNA ketiga yang ditentukan oleh kodon ketiga dst.

Biosel 2006

41

a. Terminasi (termination): • tRNA tidak akan mampu berikatan dengan termination codon • Terdapat beberapa protein yang disebut “Release Factors” yang akan mengenali kodon stop (UAA, UAG, UGA), dan akan menambahkan air pada polipeptida, sehingga terjadi pelepasan polipeptida. Biosel 2006

42

Biosel 2006

43

• Dilanjutkan dengan pelepasan ribosom dari mRNA.

Biosel 2006

44