46
AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN dr. Arfianti, M.Biomed, M.Sc

AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

  • Upload
    foster

  • View
    94

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN. dr. Arfianti, M.Biomed, M.Sc. Protein. Working molecules of the cells Action and properties of cells Encoded by genes - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS

PROTEINdr. Arfianti, M.Biomed, M.Sc

Page 2: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

Protein • Working molecules of the cells• Action and properties of cells• Encoded by genes• Gene: Unit of DNA that contain information to specify

synthesis of single polipeptide chain or functional RNA (tRNA and rRNA)

Page 3: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

Gene expression• Information encoded in gene is transformed

to protein• Gene products: protein and RNA

Page 4: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

4 basic molecular genetic processes

Page 5: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 6: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

MODIFIKASI POST TRANSKRIPSI

RNA splicing• DNA yang tidak mengkode protein (non-

coding region=intron) dan bagian DNA yang mengkode protein (coding region=ekson).

• Proses pemotongan intron dan ekson yang ada digabungkan

Capping (tudung) penambahan GTP pada 5’-end mRNA melindungi RNA dari degradasi oleh enzim hidrolitik di dalam sitoplasma dan sebagai tempat awal perlekatan ribosom.

Page 7: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Poli Aujung 3’ ditambahkan ekor poli A yang terdiri dari 30 sampai 200 nukleotida adenin yang fungsinya sama seperti capping.

Page 8: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 9: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

KODE GENETIKA• Sintesis protein KODE GENETIK yang

terdapat pada mRNA• 64 triplet nukleotida kodon• Setiap kodon menyandi salah satu dari

20 asam amino • Satu asam amino >1 kodon.• AUG: START CODON/Met • UAA, UAG dan UGA : STOP CODON

Page 10: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 11: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

TRANSLASI• penerjemahan kode genetik pada mRNA

protein• 3 types of RNA:

– mRNA: membawa informasi genetik dalam bentuk kodon

– tRNA: bertugas menterjemahkan dan mentransfer asam-asam amino yang sesuai dengan kodon

– rRNA: bergabung dengan suatu kompleks protein membentuk ribosom, katalisis proses sintesis polipeptida

Page 12: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 13: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Aminoacyl-tRNA synthetase menggabungkan asam amino dengan tRNA yang sesuai

• 20 macam enzim ini di dalam sitoplasma.

Page 14: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

RIBOSOM• terdiri atas subunit besar dan subunit

kecilprotein-protein dan rRNA • mempunyai 3 tempat untuk pengikatan tRNA:

– P-site (tRNA peptidil): tempat pengikatan tRNA yang membawa rantai polipeptid yang sedang tumbuh.

– A-site (tRNA-aminoasil): tempat pengikatan tRNA yang membawa asam amino yang berikutnya akan ditambahkan pada rantai polipeptida.

– E-site (tRNA-Elongasi): tRNA yang tidak lagi mengandung asam amino meninggalkan ribosom melalui E-site.

Page 15: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

Ribosom

Page 16: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

TAHAPAN PROSES TRANSLASI

• Inisiasi• Elongasi• Terminasi

Page 17: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 18: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 19: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 20: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 21: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 22: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 23: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

MODIFIKASI POST-TRANSLASI • Folding (pelipatan) konformasi spesifik • Asetilasi, glikosilasi, fosforilasi, hidroksilasi• Pemisahan satu atau lebih asam amino pada

ujung amino rantai polipeptida• Pembelahan rantai polipeptida menjadi dua

atau lebih potongan. Contoh insulin• Bergabung dengan rantai polipeptida lainnya • Perubahan modifikasi protein penyakit (c:

Alzheimer’s)

Page 24: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

PENGATURAN AKTIVITAS GEN

Page 25: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Ciri organisme kemampuan untuk beradaptasi terhadap perubahan survive pengaturan aktivitas gen Pengaturan metabolisme

• Kontrol metabolisme:1. Mengatur jumlah enzim spesifik

mengatur ekspresi suatu gen2. Mengatur aktivitas katalitik dari

enzim yang sudah ada

Page 26: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

Prekursor

Triptofan

Enzim 1

Enzim 2

Enzim 3

Gen 1

Gen 2

Gen 3

Page 27: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

PENGATURAN AKTIVITAS GEN PROKARIOT

• 2 katagori enzim: 1.Enzim yang tidak diregulasi

enzim konstitutif2.Enzim tergantung kepada

metabolit yang spesifik, misalnya substrat dapat diregulasi.

Page 28: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Pengaturan aktivitas gen bakteri Francois Jacob dan Jacques Monod (1961) sistem operon.

• Operon sekelompok gen yang berhubungan erat dan terlibat dalam sintesis sekelompok protein yang terlibat dalam biosintesis suatu asam amino

Page 29: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 30: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

•System operon terdiri dari:1.Gen pengontrol gen operator dan promoter

• Gen operator menentukan akses RNA polimerase ke gen struktur.

• Gen promoter tempat inisiasi transkripsi2.Gen struktur adalah gen yang akan ditranskripsi dan ditranslasi menghasilkan protein sesuai dengan fungsi gen tersebut.

Page 31: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

Lac-operon: operon indusibel

• Produksi energi dari -galaktosidase • -galaktosidase memecah laktosa glukosa

dan galaktosa. • Gen struktur gen z (-galaktosidase), gen y

(permease) dan gen a (transasetilase).• Gen pengatur (gen i) protein represor• operon indusibel jalur katabolik enzim-

enzim diproduksi hanya jika nutriennya tersedia maka dapat dihindarkan pembuatan protein yang tidak diperlukan.

Page 32: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 33: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

Trp – operon: operon represibel

• E. coli mensintesis triptofan dari sebuah molekul precursor melalui beberapa tahap reaksi.

• Seluruh enzim yang diperlukan untuk sintesis triptofan dikelompokkan menjadi satu di dalam kromosom.

• Satu promoter bekerja untuk seluruh gen yang menyandi enzim tersebut, membentuk unit transkripsi.

• Operon represibel jalur anabolic, jika triptofan dalam sel kadarnya >> mekanisme umpan balik

Page 34: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 35: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• trp-operon dan lac-operon kontrol negatif aktivitas gen operon diubah menjadi off oleh protein repressor yang aktif

• kontrol positif jika protein activator berinteraksi langsung dengan gen operator menyebabkan operon menjadi on.

Page 36: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

PENGATURAN AKTIVITAS GEN EUKARIOT

• Lebih kompleks • Struktur gen eukariot yang lebih kompleks• Organisme multiseluler diferensiasi• Diferensiasi spesialisasi dari struktur dan

fungsi sel selama periode perkembangan suatu organisme.

• Pengaturan aktivitas gen eukariot setiap langkah dalam jalur dari gen sampai protein fungsional.

Page 37: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Kromosom eukariot DNA 2 X 108 nt 6 cm ribuan kali lebih panjang dari diameter nucleus.

• Seluruh DNA dalam 46 kromosom dapat masuk ke dalam nucleus melalui system pengemasan DNA yang kompleks.

Page 38: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• DNA dikemas dengan protein histon nukleosom

• H1, H2A, H2B, H3 dan H4. • Nukleosom DNA dan 2 molekul histon (dari

H2A, H2B, H3 dan H4) H1 benang kromatin 30 nm protein non-histon melipat kromosom

• Proses replikasi dan transkripsi DNA dalam kromosom baru bisa terjadi jika protein histon dan non-histon melepaskan diri dari DNA.

Page 39: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN
Page 40: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Kromosom dg miskroskop elektron:–Heterokromatin lebih padat/gelap

gen tidak aktif–Eukromatin lebih terang gen aktif

Page 41: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

Pengaturan aktivitas gen eukariot dapat terjadi melalui:

• Modifikasi struktur kromatin• Inisiasi transkripsi• Modifikasi post transkripsi• Kontrol translasi• Modifikasi post translasi

Page 42: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Modifikasi kromatin – Metilasi DNApenempelan gugus metil (-

CH3) pada basa DNA (citosin) tidak aktif demetilasi inaktif menjadi aktif. Contohnya salah satu kromosom X-nya banyak memiliki gugus metil sehingga biasanya salah satu kromosom X tersebut tidak aktif.

– Asetilasi histonpenempelan gugus asetil (-COCH3) pada asam amino tertentu dari protein histon ikatannya terhadap DNA menjadi melonggar mempermudah akses factor transkripsi

Page 43: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Kontrol transkripsi – Struktur gen eukariot, terdiri dari:

• o Ekson• o Intron• o Elemen kontrol inisiasi

transkripsi:– Promoter– Enhancer terletak jauh dari gen

yang dikontrolnya Faktor transkripsi yang berinteraksi

dg enhancer dan menstimulasi transkripsi activator inhibisi transkripsi disebut repressor.

Page 44: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Kontrol modifikasi post transkripsi – Alternatif splicing: beberapa molekul

mRNA mature dihasilkan dari 1 molekul pre-mRNA

– Pengaturan degradasi mRNA Molekul mRNA sel prokariot umur

pendek didegradasi oleh enzim di dalam sitoplasma dalam beberapa menit.

mRNA sel eukariot bisa berjam-jam, berhari-hari atau bahkan berminggu-minggu

Page 45: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Kontrol translasi – Kontrol inisiasi translasi penempelan

subunit kecil ribosom dan tRNA inisiator.– Translasi dapat dihambat apabila suatu

protein regulator mengikatkan diri pada ujung 5’ mRNA mencegah penempelan ribosom

– Contoh: sel telur banyak menyimpan mRNA di sitoplasmanya yang tidak ditranslasi sampai tepat sesudah fertilisasi.

Page 46: AKTIVITAS GEN DAN PENGATURANNYA: SINTESIS PROTEIN

• Kontrol modifikasi post translasi – Modifikasi protein dan transport protein ke

sel sasarankontrol ekspresi gen. – Protein umur yang terbatas degradasi.– Protein siklin siklus sel umur yang

relatif pendek agar berfungsi dengan baik Mutasi gen siklin protein tidak didegradasi kanker.