EKSPRESI GEN

Gen diekspresikan melalui peranan dalam pengendalian sifat-sifat organisme.

• Peran ini dijalankan melalui pengendalian proses pembentukan protein dan enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi kimia pada berbagai tahapan metabolisme.
• Gen diekspresikan melalui dua tahapan, yaitu transkripsi dan translasi.
• Transkripsi adalah penyalinan informasi dari gen ke dalam molekul RNA, yang dalam pelaksanaannya adalah berupa penyusunan basa-basa pada rantai RNA dengan menggunakan runtunan basa DNA gen sebagai modelnya.
• Translasi adalah penterjemahan informasi berupa runtunan basa RNA menjadi rangkaian asam-amino pada protein.
• Dalam transkripsi terdapat dua perangkat, yaitu ruas DNA yang menjadi model dan enzim transkriptase yang mengkatalisis proses sintesis RNA. Ruas DNA yang dijadikan model juga disebut ruas penyandi ialah ruas yang dibatasi oleh promotor dan terminator.
• Promotor ialah segmen DNA yang berfungsi sebagai tanda bagi enzim transkriptase untuk mengawali proses transkripsi atau penyalinan basa DNA menjadi basa RNA.
• Terminator ialah segmen DNA yang menjadi tanda untuk berakhirnya proses transkripsi.
• Panjang ruas antara promoter dan terminator (ruas penyandi) akan sama dengan panjang RNA yang dihasilkan.
• Terdapat empat jenis RNA hasil transkripsi, yaitu mRNA, tRNA, rRNA, dan snRNA.
• Tiga RNA selain snRNA berperanan dalam proses translasi atau sintesis protein. mRNA berperan sebagai model untuk menyusun runtunan asam-amino rantai polipeptida atau protein. tRNA berperan sebagai pengangkut asam-amino dan penterjemah rangkaian kodon-kodon yang terdapat pada mRNA menjadi rangkaian asam-amino. rRNA berfungsi sebagai rangka ribosom dan mengenali tRNA dan mRNA.

Protein dan Sandi Genetik

• Protein merupakan makromolekul dengan asam-amino sebagai molekul dasarnya.
• Semua asam-amino mempunyai rumus bangun molekul yang sama, kecuali prolin, terdiri dari gugus R, Ca, gugus – NH2, dan gugus -COOH.
• Perbedaan satu asam-amino dengan yang lainnya terletak pada gugus R-nya. Dikenal 20 jenis asam-amino yang terlibat pada tahap translasi.

• Asam-amino dirangkaikan satu dengan yang lain membentuk rantai polipeptida, yang berbentuk liniear.
• Struktur polipeptida yang linear merupakan struktur primer protein, yang kemudian akan berkembang menjadi struktur sekunder berkat terbentuknya ikatan hidrogen antara asam-amino pada jarak tertentu.
• Terdapat dua jenis struktur sekunder yaitu heliks-a dan lembaran-b.
• Pada tahap akhir akan terjadi lagi pelipatan dari struktur sekunder membentuk struktur tersier, yang merupakan bentuk tiga dimensi.
• Pada struktur tersier sudah terdapat situs-situs fungsional protein. Untuk protein monomer (disusun oleh satu polipeptida) struktur tersier merupakan bentuk akhir protein yang menentukan fungsinya, sedangkan pada protein oligomer (disusun beberapa polipeptida) bentuk akhirnya adalah struktur kuartener, yang merupakan gabungan dari struktur tersier. Struktur akhir protein menentukan fungsinya, perubahan struktur dapat menyebabkan protein kehilangan fungsinya.
• Berdasarkan fungsinya protein terbagi menjadi enzim (berperan sebagai katalisator), protein cadangan, protein sistem pengangkut, protein sistem kekebalan, hormon, dan protein struktur.
• Hubungan antara protein dengan gen diatur melalui sandi genetik, yaitu suatu aturan yang menghubungkan antara suatu kodon pada mRNA dengan asam-amino pada polipeptida.
• Satu kodon akan menyandikan satu jenis asam-amino, sehingga dengan begitu satu gen akan menyandikan satu jenis polipeptida.
• Perubahan pada kodon akan menyebabkan terjadinya perubahan pada protein.

Translasi: RNA menjadi Protein

• Translasi adalah proses penterjemahan informasi genetik berupa rangkaian kodon mRNA menjadi rangkaian asam-amino polipeptida.
• Ada tiga unsur yang terlibat proses translasi tersebut, yaitu mRNA, tRNA, dan rRNA. Unsur pertama, mRNA berperan sebagai model untuk menyusun runtunan asam-amino polipeptida.
• Pada mRNA terdapat ruas penyandi, yaitu bagian yang dibatasi oleh kodon awal dan kodon akhir yang akan menjadi model untuk penyusunan protein. Unsur kedua, tRNA berperan menterjemahkan kodon-kodon mRNA menjadi asamamino polipeptida dan mengangkut asam-amino ke kompleks translasi.
• Kemampuan menterjemahkan dipunyai tRNA berkat adanya simpul antikodon, sedangkan kemampuan sebagai pengangkut karena ada ujung penerima asam-amino sehingga tRNA dapat berasosiasi dengan asam amino membentuk aminoasil-tRNA.
• Ribosom berperan sebagai tempat pertemuan mRNA dengan tRNA serta penterjemahan kodon serta reaksi perangkaian asam-amino.
• Pada ribosom terdapat berbagai situs yang berfungsi untuk mendukung peran di atas; situs tersebut ialah situs mRNA, situs P dan situs A untuk tRNA, serta situs peptidil-transferase.
• Translasi dapat dibagi ke dalam tiga tahapan, yaitu inisiasi, perpanjangan polipeptida, dan proses akhir.
• Inisiasi dimulai dengan subunit ribosom kecil mengenali mRNA berkat kemampuan rRNA16S berpasangan dengan ruas Shine Dalgarno di hulu kodon awal,
• selanjutnya tRNA inisiator akan menempel pada kodon awal yang terdapat pada mRNA, terakhir subunit ribosom besar akan bergabung menghasilkan ribosom sempurna.

• Setelah insisasi pada ribosom akan menempel mRNA dan aminoasil-tRNA-inisiator pada situs P yang juga tepat pada posisi kodon awal,
• kemudian ke situs A akan menempel satu aminoasil-tRNA yang cocok dengan kodon yang terdapat pada situs tersebut.
• Setelah ada dua tRNA pada ribosom akan terjadi reaksi transpeptidasi yang memindahkan asam-amino dari situs P merangkai dengan asam amino pada situs A, membentuk aminoasil-tRNA dan terjadi penambahan satu asam-amino pada rantai polipeptida.
• Selanjutnya terjadi pergeseran ribosom satu kodon ke arah hilir mRNA yang menyebabkan peptidiltRNA dari situs A pindah ke situs P dan situs A kosong dan siap menerima aminoasil-tRNA berikutnya.
• Proses akan terus berulang sampai ribosom menemukan kodon akhir.
• Ketika ribosom mencapai kodon akhir tidak akan ada aminoasiltRNA yang masuk ke situs A dan muncul protein FR yang akan memisahkan ribosom, tRNA, mRNA dan polipeptida.
• Subunit ribosom kecil akan terpisah dari subunit besar, mRNA akan terurai menjadi nukleotida bebas, dan polipeptida siap masuk ke proses berikutnya untuk membentuk protein yang berfungsi.
• Untuk dapat mencapai struktur akhir protein yang fungsional polipeptida hasil translasi kadang-kadang harus melewati suatu proses modifikasi pascatranslasi, yang dapat berupa pemotongan rantai polipeptida, perubahan asam-amino tertentu atau penambahan senyawasenyawa tertentu.
• Berbagai protein hasil translasi menurut fungsinya, yaitu enzim, hormon, protein pengangkut, protein toksin, antibodi, protein penyimpan dan cadangan, protein kontraksi, serta protein penyangga struktur