ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN BIOSEL 2010 1

STRUKTUR ASAM NUKLEAT • Asam nukleat terdiri atas: Gula 5 karbon (pentosa): Deoksiribosa (DNA) atau ribosa (RNA); Basa nitrogen; dan osfat BIOSEL 2010 2

STRUKTUR ASAM NUKLEAT Gula pentosa 5’ OH CH 2 4’ OH O H H 3’ 1’ 2’ OH H Deoksiribosa BIOSEL 2010 3

5’ OH CH 2 4’ OH O H H 3’ 1’ 2’ OH OH Ribosa BIOSEL 2010 4

Basa nitrogen NH 2 N O 6 5 1 H N N 7 8 2 4 3 N NH 2 N 5 1 2 9 N 3 N 4 7 9 N 8 H H Adenin 6 Purin BIOSEL 2010 Guanin 5

O NH 2 H N 4 3 5 2 6 O 1 N N O CH 3 3 5 2 6 1 N H H Sitosin 4 Pirimidin BIOSEL 2010 Thymin 6

O H N O 4 3 5 2 6 1 N H H Urasil BIOSEL 2010 7

• Nukleosida adalah struktur yang terbentuk oleh adanya ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen dengan ikatan glikosidik • Basa akan selalu terikat pada posisi 1’ dari pentosa • Titik ikatan pada basa adalah posisi-1 (N-1) pada Pirimidin dan posisi-9 (N 9) pada Purin BIOSEL 2010 8

BIOSEL 2006 9

• DNA: adalah sebuah polinukleotida • Terbentuk ketika 5’ fosfat dari satu nukleotida berikatan dengan 3’ -OH dari nukleotida yang lain, dengan cara menghilangkan gugus -OH dari posisi 3’ • Ikatan 3’ - 5’ disebut ikatan posphodiester BIOSEL 2010 10

NH 2 4 -O 5’ -O P O O 5 3 6 2 1 CH 2 4’ O H 3’ O N NH 2 H H H P O 6 N 2’ O -O N H 5 1 9 N 4 2 8 5’ O N 7 CH 2 4’ O H H 3’ 3 N 2’ OH H 11

• Pada umumnya DNA adalah double helix • Kedua rantai yang terpisah saling memilin, searah jarum jam (right-handed), dan terdapat 10 bp/putaran • Ikatan gula dan fosfat berada diluar dan basa-basa bertumpuk satu dengan lainnya di bagian tengah • Dua pita dalam double helix membentuk major dan minor grooves BIOSEL 2010 12

• Kedua pita DNA dihubungkan secara nonkovalen oleh ikatan hidrogen antara dua basa dari dua pita yang berlawanana • Kedua pita tersusun antiparallel • Kedua pita bersifat komplimen • Ikatan hidrogen bersifat khusus/unik BIOSEL 2010 13

6 5 CH 3 N 7 5 1 9 N 4 2 2 O 6 N H N 3 NH H 1 N 4 O H 8 3 N BIOSEL 2010 14

H N H 4 N O 6 N 7 8 9 N H H 5 4 1 3 6 2 1 N N O H 2 3 N 5 H N H 15

16

• Sekuen basa pada DNA mengkode informasi genetik BIOSEL 2010 17

SINTESIS PROTEIN Gen adalah segmen DNA yang mengkode sebuah protein tertentu / segmen DNA yang dapat ditranskripsi BIOSEL 2010 18

DNA 3’ 5’ Template/antisense/noncoding strand 5’ Nontemplate/sense/coding strand 3’ BIOSEL 2010 19

• Sekuen DNA selalu ditulis 5’ - 3’ • Sekuen DNA biasanya adalah dari Nontemplate/coding/sense strand BIOSEL 2010 20

m. RNA protein translasi Sifat ekspresi transkripsi BIOSEL 2010 21

• 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 2010 22

• Dari ke 64 kodon tsb, hanya 61 yang mengkode AA. • 1 start kodon = Metionin (AUG) • 3 termination kodon UAG, UGA, UAA BIOSEL 2010 23

• ORF (Open Reading Frame) adalah satu set kodon yang berjalan berturutan, yang dimulai dengan start kodon dan diakhiri dengan stop kodon BIOSEL 2010 24

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 2010 25

TRANSKRIPSI • Adalah proses sintesis RNA dari sekuen DNA sebuah gen oleh ensim RNA polymerase • RNA diproduksi dengan menggunakan template/anti-sense/non-coding strand • RNA merupakan copy dari nontemplate/sense/coding strand BIOSEL 2010 26

m. RNA PROCESSING • Hasil proses transkripsi sebuah gen yang mengkode protein adalah sebuah pre-m. RNA • Pre-m. RNA (pada eukariotik) terdiri dari intron dan exon 27

m. RNA PROCESSING 1. Langkah pertama: Splicing, yaitu menghilangkan sekuen non-coding (intron), sehingga menghasilkan m. RNA tanpa intron 2. Langkah kedua: 5’Capping, yaitu menambahkan 7 -methylguanosin (GTP + CH 3), pada ujung 5’ untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 5’ 28

m. RNA PROCESSING 3. Langkah ketiga: 3’ Polyadenilatin, yaitu menambahkan ± 250 Adenin pada ujung 3’, sehingga membentuk ekor poli-A, untuk menghindari degradasi exonuklease pada ujung 3’ Setiap m. RNA pasti mengandung ekor poli -A. BIOSEL 2010 29

BIOSEL 2010 30

t. RNA PROCESSING • Sebanyak 74 – 95 nukleotida RNA membentuk struktur berbentuk daun cengkih (cloverleaf structure) BIOSEL 20010 31

t. RNA 3’ A C 5’ Acceptor arm C T C arm d. HU arm Optional arm Anticodon arm 32

• Acceptor arm: memiliki ujung CCA 3’, yang tidak berpasangan, dan merupakan titik pengikatan t. RNA dengan Asam Amino • Anticodon arm: berperan untuk mengenali dan melekatkan diri pada codon dalam m. RNA BIOSEL 2010 33

r. RNA PROCESSING • r. RNA terbentuk dari asosiasi antara ribosom dengan RNA • Ribosom Prokariotik 70 S • Ribosom Eukariotik 80 S BIOSEL 2010 34

TRANSLASI • Adalah proses sintesis protein dalam sel • m. RNA akan menentukan sekuen AA dalam sebuah protein • Peran t. RNA sangat penting karena akan mengantarkan AA ke dalam ribosom BIOSEL 2010 35

• terdapat 31 – 40 t. RNA • Sehingga 1 AA kemungkinan akan dibawa oleh > 1 t. RNA • t. RNA berbeda yang membawa AA yang sama disebut Isoacceptors BIOSEL 2010 36

PROSES TRANSLASI 1. AA akan berikatan dengan t. RNA pada proses yang disebut Aminoacylation/charging, yang kemudian akan mengenali kodon pada m. RNA 2. Pengenalan antikodon (t. RNA) dengan kodon (m. RNA) dengan prinsip komplementaritas pasangan basa BIOSEL 2010 37

3. Tahapan translasi: a. Inisiasi (Initiation): adalah pengikatan ss. Ribosom dengan m. RNA membentuk sebuah “inisiation complex” • Proses ini dimulai dari AUG (met) sehingga kodon ini disebut ‘translation initiation codon” BIOSEL 2010 38

b. Pemanjangan/elongation: • Dimulai dengan penggabungan ls. Ribosom pada inisiation complex • Sehingga terbentuk 2 buah ruangan pada kompleks, dimana satu ruangan telah diisi oleh t. RNA Met, dan ruangan yang kedua diisi oleh t. RNA yang ditentukan oleh kodon kedua dari m. RNA. BIOSEL 2010 39

• Kompleks ini kemudian akan bergeser kearah 3’ (downstream) sehingga ruangan pertama akan disi oleh t. RNA kedua, dan ruangan kedua akan diisi oleh t. RNA ketiga yang ditentukan oleh kodon ketiga dst. BIOSEL 2010 40

c. Terminasi (termination): • t. RNA 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 2010 41

BIOSEL 2010 42

• Dilanjutkan dengan pelepasan ribosom dari m. RNA. Biosel 2010 43