SINTESIS PROTEIN Transfer RNA t RNA m RNA

SINTESIS PROTEIN

Transfer RNA (t. RNA)

m. RNA mengandung urutan basa yang akan diterjemahkan menjadi protein (asam amino). Kode genetik, yang dibawa di dalamnya (kodon) dibaca dalam urutan tiga basa (triplet) menjadi protein. Proses penerjemahan kodon menjadi protein atau yang disebut dengan translasi.

SINTESIS PROTEIN Transkripsi dan Translasi Dua proses utama yg m’hubkan gen ke protein Gen memberi perintah utk m’buat protein t’tentu, ttp gen tdk m’bangun protein secara langsung Jembatan antara DNA dan sintesis protein adalah RNA Proses translasi suatu sel m’interpretasikan pesan genetik dan m’btk protein yg sesuai pesan tsb berupa rangkaian kodon pd m. RNA dan interpreternya t. RNA (anti kodon)

KODE GENETIK Protein yang terbentuk dalam sintesis protein mengikuti kode genetik berdasarkan kode genetik m. RNA(kodon). Kode genetik itu berbentuk triplet sehingga terjadi kelimpahan kode untuk protein. 1 protein bisa mempunyai lebih dari 1 triplet genetik. Yang perlu diingat adalah triplet untuk kodon start(awal) untuk sintesis protesin dan stop untuk menghentikan proses sintesis protein. Kodon start: AUG, proteinnya methionine Kodon stop : UAA, UAG, UGA

KODE GENETIK Kelompok nukleotida yang mengkode asam amino disebut dengan Kodon terdiri dari 3 nukleotida berdekatan (triple kodon), menghasilkan 64 kodon spesifik

KODE GENETIK (Pemakaian Kodon dlm m. RNA) U UUC U UUA UUG } } Phenylalanine Leucine CUU C A G CUC Leucine C UCU UCC A UAU Serine UAC UCA UAA UCG UAG CCU CAC CCC Proline CUG CCA CCG CAA CAG AUU ACU AAU ACC AAC CUA AUC Isoleucine Threonine AUA ACA AAA AUG START Methionine ACG AAG GUU GUC GCU GAC GUA GUG Valine GCC GCA GCG Alanine GAA GAG } } } } G Tyrosine STOP** Histidine Glutamine Asparagine Lysine Aspartic acid Glutamic acid UGU UGC } UGA UGG CGU CGC Cysteine U C STOP** Tryptophan A Arginine CGA CGG AGU AGC AGA AGG GGU GGC GGA GGG G U C A G } } Serine Arginine U C A G U Glycine C A G

MEKANISME BIOSINTESIS PROTEIN Semua RNA (t. RNA, m. RNA dan r. RNA) yang berbeda terlibat dalam sintesis protein. Proses biosintesis protein disebut Penerjemahan, karena informasi harus dipindahkan dari bahasa empat huruf asam nukleat (U, C, A, G) menjadi bahasa 20 -huruf unsur-unsur pokok asam amino protein.

Proses sintesis protein diuiraikan dalam beberapa fase Fase pembtk aminoasil-t. RNA Fase inisiasi Fase elongasi Fase terminasi Pembentukan protein fungsional

Sintesis protein terdiri dari 2 tahap : 1. Transkripsi: pencetakan oleh m. RNA dari DNA template/rantai sense DNA terjadi di dalam nukleus n Pada tahap ini informasi genetika dari DNA pencetak ditransfer ke m. RNA (berupa kode genetik/kodon) untuk dibawa menuju ribosom sbg tempat sintesis protein)

Pada tahap ini terjadi di dalam nukleus. DNA double heliks yang terdiri dari 2 sisi, misal yang sisi bawah adalah DNA sense (pencetak/cetakan) sedangkan sisi atas adalah DNA non sense (bukan cetakan). Pertama, enzim polimerase akan masuk diantara double heliks dan menempel pada sisi DNA sense. Enzim polimerase akan mencetak/ mengkopi kode genetik DNA seperti yang ada pada DNA non sense dengan jalan DNA sense sebagai cetakan. Proses pencetakan ini dimulai dari start kodon pada m. RNA yaitu AUG lalu proses pengkopian ini berakhir pada stop kodon yaitu UAG, UAA, atau UGA. Proses transkripsi selesai lalu m. RNA keluar dari nukleus.

Transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu: inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), terminasi (pengakhiran) rantai m. RNA. a. Inisiasi Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan. b. Elongasi Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka pilinan heliks ganda DNA, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya.

c. Terminasi Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; yaitu, polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam m. RNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, m. RNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.

2. Translasi : Proses penerjemahan kode genetika yg dibawa oleh m. RNA didalam ribosom oleh t. RNA dg jenis asam amino pd sitoplasma yg sesuai dg kode triplet pd m. RNA, shg terbentuk rantai polipeptida/protein

Dalam proses translasi, sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul m. RNA, interpreternya adalah RNA transfer. Setiap tipe molekul t. RNA menghubungkan kodon t. RNA tertentu dengan asam amino tertentu. Ketika tiba di ribosom, molekul t. RNA membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya. Pada ujung lainnya terdapat triplet nukleotida yang disebut antikodon, yang berdasarkan aturan pemasangan basa, mengikatkan diri pada kodon komplementer di m. RNA. t. RNA mentransfer asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom. Asosiasi kodon dan antikodon harus didahului oleh pelekatan yang benar antara t. RNA dengan asam amino. t. RNA yang mengikatkan diri pada kodon m. RNA yang menentukan asam amino tertentu, harus membawa hanya asam amino tersebut ke ribosom. Tiap asam amino digabungkan dengan t. RNA yang sesuai oleh suatu enzim spesifik yang disebut aminoasil-ARNt sintetase (aminoacyl-t. RNA synthetase).

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon t. RNA dengan kodon m. RNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu m. RNA, t. RNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.

a. Inisiasi Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya m. RNA, sebuah t. RNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Pertama, sub unit ribosom kecil mengikatkan diri pada m. RNA dan t. RNA inisiator khusus (lihat gambar). Sub unit ribosom kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari m. RNA. Pada arah ke bawah dari tempat pelekatan ribosom sub unit kecil pada m. RNA terdapat kodon inisiasi AUG, yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi. b. Elongasi Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino – asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Lihat Gambar. Kodon m. RNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul t. RNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul r. RNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.

3. Terminasi Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar). Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.

Dalam proses translasi, sel menginterpretasikan suatu pesan genetik dan membentuk protein yang sesuai. Pesan tersebut berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul m. RNA, interpreternya adalah RNA transfer. Setiap tipe molekul t. RNA menghubungkan kodon t. RNA tertentu dengan asam amino tertentu. Ketika tiba di ribosom, molekul t. RNA membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya. Pada ujung lainnya terdapat triplet nukleotida yang disebut antikodon, yang berdasarkan aturan pemasangan basa, mengikatkan diri pada kodon komplementer di m. RNA. t. RNA mentransfer asam amino-asam amino dari sitoplasma ke ribosom.

FASE P’BTK AMINOASIL-t. RNA Pembentukan aminoasil-t. RNA dikatalisis oleh enzim aminoasil-t. RNA sintetase Langkah 1 Asam amino + ATP aminoasil-AMP + PPi Langkah 2 aminoasil-AMP + t. RNA aminoasil-t. RNA + AMP

Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon t. RNA dengan kodon m. RNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA yang disebut RNAribosomal Translasi menjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu m. RNA, t. RNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.

a. Inisiasi Tahap inisiasi dari translasi terjadi dengan adanya m. RNA, sebuah t. RNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Pertama, sub unit ribosom kecil mengikatkan diri pada m. RNA dan t. RNA inisiator khusus (lihat gambar). Sub unit ribosom kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5` dari m. RNA. Pada arah ke bawah dari tempat pelekatan ribosom sub unit kecil pada m. RNA terdapat kodon inisiasi AUG, yang membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi. b. Elongasi Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino – asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Lihat Gambar. Kodon m. RNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul t. RNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul r. RNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.

3. Terminasi Tahap akhir translasi adalah terminasi (gambar). Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.

FASE INISIASI Pembentukan Ribosom 80 S 1. Pengikatan subunit ribosom 40 S ke m. RNA (IF – 3) 2. Melekatkan antikodon t. RNA pd kodon pertama m. RNA (GTP, IF-1 dan IF-2) 3. Pegikatan ribosom 60 S ke m. RNA ribosom 80 S Tempat P (peptidil-t. RNA) Tempat A (aminoasil-t. RNA) 4. Kodon pertama yg ditranslasi adl AUG (met)

FASE ELONGASI 1. P’ikatan aminoasil-t. RNA ke tempat A (msh kosong) aa-t. RNA mbtk komplk dg EF-1 dan GTP 2. Ggs -amino pd aminoasil-t. RNA (tmpt A) m’rang (nukleofilik) ggs karboksil pd peptidil-t. RNA (tmpt P) peptidil tranferase 3. Disosiasi t-RNA dr tempat P 4. Translokasi peptidil yg baru tbtk pd tempat A ke tempat P yg kosong memerlukan EF-2 dan GTP

P

FASE TERMINASI Tjd ketika kodon tanpa makna dikenali 1. Stlh elongasi dlm proses polimerisasi protein, kodon terminasi (tanpa makna) muncul di tempat A 2. Faktor pelepasan dan GTP akan menghidrolisis ikatan antara peptida dan t-RNA (tmpt A) Proses hidrolisis protein + t. RNA 3. Ribosom 80 S berdisosiasi mjd 40 S dan 60 S dan kmd didaur ulang

PEMBENTUKAN PROTEIN FUNGSIONAL Polipeptida yg t’btk dr proses sintesis Membentuk protein fungsional Sekunder Tersier Kuartener

PENGATURAN BIOSINTESIS PROTEIN Sistem lac operon (operon laktosa) Pertama kali bakteri E Coli Francois Jacob dan Jacques Monod Operon kelompok (bbrp) gen struktural yg diekspresikan secara bersama-sama dg menggunakan promoter yg sama Sistem lac operon sistem pengendalian ekspresi gen-gen yang bertanggung jawab di dalam metabolisme laktosa

Pengaturan negatif Glukosa ada Tanpa induksi represor + operator Pengaturan positif Tanpa glukosa Induksi ada represor + penginduksi

Antibiotika yg m’hambat sintesis protein Antibotik Langkah yg dihambat Kloramfenikol Peptidil tranferase ribosom Sreptomisin Inisiasi kodon m. RNA salah baca Tetrasiklin Mencegah pencantelan aminoasil-t. RNA Puromisin Mengikat tempat A terminasi dini Sikloheksimid Peptidil tranferase ribosom