Click here to load reader

Tahapan Sintesis Protein

  • View
    117

  • Download
    7

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Biologi Molekular

Text of Tahapan Sintesis Protein

SINTESIS PROTEINOleh: Dian Angelina/Teknik Kimia/1306449284AbstrakSintesis protein adalah prosedur biologis yang dilakukan oleh sel-sel makhluk hidup untuk membuat suatu metabolit (produk metabolisme) dari molekul sederhana menjadi molekul yang lebih kompleks dimana senyawa organik kompleks tersebut berbobot molekul tinggi dan merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Sintesis protein terbagi menjadi dua, pembagian ini berdasarkan keberadaan inti sel pada suatu organisme. Pembagian tersebut yaitu, sintesis protein pada organisme prokariotik dan eukariotik. Tahapan pada eukariotik adalah transkripsi, post-transkripsi, translasi, dan post translasi. Sedangkan, pada prokariotik adalah transkripsi, translasi, dan post translasi.Kata Kunci: protein, prokariotik, eukariotik, transkripsi, translasi, post translasi, post transkripsi. SINTESIS PROTEIN SECARA UMUMSintesis protein atau yang sering disebut dengan biosintesis protein adalah proses penyusunan asam amino pada rantai polipeptida. Dalam proses sintesis protein, molekulDNA adalah sumber pengkodeanasam nukleatuntuk menjadiasam aminoyang menyusun protein tetapi DNA tidak terlibat secara langsung dalam proses sintesis protein. Molekul DNA pada suatu seldi transkripsimenjadi molekul RNA. Molekul RNA inilah yangnantinya akan ditranslasi menjadi asam amino yang merupakan cikal bakal protein. Dengan demikian, molekul RNA-lah yang terlibat secara langsung dalam proses sintesis protein.SINTESIS PROTEIN PADA PROKARIOTIK TRANSKRIPSI PROKARIOTIKTranskripsi pada dasarnya adalah proses penyalinan urutan nukleotida yang terdapat pada molekul DNA. Dalam proses transkripsi, hanya salah satu untaian DNA yang disalin menjadi urutan nukleotida RNA (transkip RNA). Urutan nukleotida pada transkrip RNA bersifat komplemeter dengan urutan DNA cetakan (DNA template). Pada prokariot, terdapat 3 bagian utama gen yaitu, daerah pengendali (promotor), bagian struktural, dan terminator. Gen pada prokariot diorganisasikan dalam struktur operon. Dalam satu transkrip RNA dapat terkandung lebih dari satu rangkaian kodon untuk polipeptida yang berbeda hal ini sesuai dengan sifat mRNA pada prokariot yaitu polisistronik.Daerah pengendali (promotor) adalah bagian gen yang memiliki peranan mengendalikan proses transkripsi dan berlokasi di ujung 5. Bagian struktural merupakan bagian gen yang terletak di sebelah hilir promoter. Bagian structural mengandung urutan DNA spesifik yang akan di transkripsi nantinya. Sedangkan, terminator adalah bagian gen yang terletak di sebelah hilir bagian struktural dan memiliki peran untuk mengakhiri proses transkripsi (terminasi). Selain itu, terminator juga berfungsi untuk memberikan sinyal pada enzim RNA polimerase supaya berhenti dalam memproses transkripsi. Proses terminasi transkripsi pada prokariot terbagi menjadi dua: (1) Rho-independent yaitu, proses terminasi yang ditentukan oleh urutan nukleotida tertentu dan (2) Rho-dependent yaitu, proses terminasi yang diatur oleh suatu protein yang disebut protein rho. Gen struktural pada prokariot memiliki ciri utama yaitu sekuens pada proses inisiasi translasi atau start kodonnya adalah ATG dan stop kodonnya adalah TAA, TAG, dan TGA. Daerah dari start kodon sampai stop kodon tersebut akan diterjemahkan menjadi rangkaian asam amino. Jadi, jika gen struktural terdiri atas 900 nukleotida maka gen tersebut akan mengkode 300 asam amino karena satu asam amino dikode oleh tiga sekuens nukleotida yang berurutan. Pada prokariot tidak ada intron kecuali pada beberapa spesies archaea tertentu. Kemudian pada prokariot, RNA polimerase menempel langsung pada DNA di daerah promoter tanpa melalui suatu ikatan dengan protein lain.Proses transkripsi dan translasi pada prokariot berlangsung hampir serentak, maksudnya adalah sebelum transkripsi selesai dilakukan, translasi sudah dapat dimulai. Urutan nukleotida RNA hasil sintesis adalah urutan nukleotida komplementer dengan cetakannya. Contoh : urutan ATG pada DNA, maka hasil transkripsinya pada RNA adalah UAC. Tahapan transkripsi pada prokariotik adalah inisiasi, elongasi, dan terminasi.Inisiasi dimulai dengan penempelan RNA polimerase holoenzim yang dibantu oleh subunit sigma yaitu subunit yang berperan membantu RNA polimerase untuk menemukan bagian promoter sehingga RNA polimerase dapat menempel.pada bagian promoter suatu gen. Proses inisiasi transkripsi terdiri dari 2 tahapan utama yaitu, pertama subunit sigma () dari RNA polimerase mengenali dan mengikatkan diri pada promoter di titik -35, RNA polimerase yang baru menempel pada bagian promoter masih belum terikat secara kuat dan struktur promoter masih dalam keadaan tertutup, proses ini dinamakan pembentukan kompleks promoter tertutup. Selanjutnya, setelah RNA polimerase terikat kuat dan ikatan hidrogen DNA pada bagian promoter di titik -10 terbuka (ikatan antara A-T melemah) terjadilah proses pembentukan kompleks terbuka.

Gambar 1. Proses Inisiasi pada Transkripsi ProkariotikSetelah itu, masuk ke dalam proses elongasi (pemanjangan) yang dimulai dengan penggabungan beberapa nukleotida awal (10 nukleotida) dan selanjutnya perubahan konformasi RNA polimerase karena pelepasan subunit sigma ().RNA polimerase akan berjalan membaca DNA cetakan untuk melakukan proses pemanjangan untaian RNA. Pemanjangan maksimum molekul transkrip RNA berkisar antara 30 sampai 60 nukleotida per detik. Secara umum, berdasarkan atas nilai laju semacam ini, suatu gen yang mengkode protein akan disalin menjadi RNA dalam waktu sekitar satu menit yang terbilang cukup cepat. Namun, laju pemanjangan transkrip ini dapat melambat jika RNA polimerase melewati sisi yang mengandung banyak ikatan basa G-C.Dalam proses elongasi, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3 molekul RNA yang baru terbentuk. Nukleotida yang ditambahkan pada RNA tersebut bersifat komplementer dengan nukleotida pada untaian DNA cetakan. Dalam proses pemanjangan transkripsi RNA, terjadi pembentukan ikatan fosfodiester antara nukleotida RNA yang satu dengan nukleotida yang berikutnya dan ditentukan oleh keberadaan subunit b (berfungsi dalam hal pengikatan antar nukleotida). Transkripsi berakhir ketika RNA polymerase mencapai bagian pada ujung gen yang disebut bagian terminator.

Gambar 2. Proses Elongasi pada ProkariotikSetelah elongasi selesai kemudian masuk ke dalam tahap terminasi yaitu tahap berhentinya proses transkripsi. Tahap ini terbagi menjadi 2 yaitu terminasi rho-dependent dan rho-independent. Terminasi rho-dependent adalah terminasi yang memerlukan protein rho. Protein rho melekat pada RNA yang terbentuk dan akan bergerak ke arah ujung 3 mengikuti RNA polimerase. Ketika RNA polimerase bertemu dengan urutan basa terminator, sintesis RNA akan terhenti. Protein rho mentranskripsi ujung 3 dengan bantuan enzim helikase.Sedangkan, terminasi rho-independent adalah terminasi yang ditentukan oleh urutan nukleotida. Daerah terminator pada terminasi ini kaya akan ikatan basa G-C. Transkrip RNA hasil pemanjangan akan melipat dan membentuk hairpin loop yang akan berikatan dengan RNA polymerase, akibatnya RNA polimerase akan berhenti. Hairpin loop yang terbentuk akan menyebabkan stabilisasi antara RNA dan DNA terganggu karena ikatan hidrogen yang lemah antara basa A-U (hanya 2 ikatan hidrogen).

Gambar 3. Terminasi Rho-independent (kiri) dan Terminasi Rho-dependent (kanan) TRANSLASI PROKARIOTIKSeperti dijelaskan diatas bahwa translasi pada prokariot dapat dimulai walaupun proses transkripsi belum selesai. Arah translasi pada prokariot adalah dari ujung 5 menuju ujung 3. Pada proses translasi prokariot, hanya molekul mRNA saja yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Penyebab dari translasi dan transkripsi prokariot terjadi hampir serentak adalah karena perbedaan dalam hal struktur sel prokariot yang sangat sederhana dan belum ada pembagian ruang sehingga molekul DNA genom berada di dalam sitoplasma bersama dengan komponen sel yang lain. Dengan demikian, molekul mRNA hasil transkripsi dapat langsung melakukan kontak dengan ribosom sebelum untaian mRNA tersebut selesai disintesis.Tahapan dalam translasi prokariot adalah inisiasi, elongasi, dan terminasi.Pada inisiasi, tahap pertama dimulai dengan pemisahan ribosom 70S menjadi subunit besar (50S) dan subunit kecil (30S) dengan menggunakan faktor IF-1. Perlu diketahui apa arti dari 70S, 50S dan 30S, ribosom memiliki dua subunit yaitu subunit besar dan kecil. Tanda S menyatakan ukuran laju pengendapan ribosom selama sentrifugasi, satuan ini disebut satuan Svedberg (S). Kemudian selanjutnya, subunit ribosom 30S terbebas dari ikatan dengan subunit 50S melalui interaksinya dengan protein IF-3. Setelah itu, terjadi penggabungan antara mRNA, subunit 30S, dan formilmetionil-tRNAf(fMet-tRNAf ; bagian inisiator tRNA) yang akan membentuk suatu kompleks inisiasi 30S yang ditentukan oleh pasangan basa antara sekuens yang disebut Shine-Dalgarno. Selanjutnya, subunit 50S bergabung dan membentuk kompleks inisiasi 70S. Kompleks inisiasi 70S inilah yang siap melakukan proses pemanjangan polipeptida. Kodon inisiasi prokariot adalah formil-metionin/fMe (AUG). Oleh karena itu, antikodon pada tRNA yang akan berpasangan dengan kodon inisiasi adalah UAC.

Gambar 4. Tahapan Inisiasi Translasi pada ProkariotSelanjutnya, adalah tahap elongasi. Proses pemanjangan polipeptida (elongasi) secara umum mempunyai mekanisme yang terdiri dari 3 tahapan: Pengikatan aminoasil tRNA pada sisi A yang ada di ribosom yang dilakukan oleh faktor pemanjangan Tu (EF-Tu) dibantu perubahan GTP -> GDP Pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P ke arah sisi A dengan membentuk dipeptidil-tRNA Translokasi dipeptidil-tRNA dari sisi A ke P, tRNA kosong dari P ke E. Diperlukan GTO dan faktor pemanjangan G

Gambar 5. Tahapan Elongasi Translasi pada Prokariotik

Tahap selanjutnya adalah terminasi (pengakhiran). Translasi akan b