eva sartini bayu: pengendalian gen transkripsional, 2005...

23
Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

Upload: buithuy

Post on 04-Feb-2018

223 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

Page 2: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................................i

DAFTAR ISI ......................................................................................................................... ii

I. Pendahuluan .......................................................................................................................1

II. Pengendalian Gen Transkripsional ...................................................................................4

III. Kesimpulan ....................................................................................................................19

DAFTAR PUSTAKA ..........................................................................................................20

Page 3: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

I. PENDAHULUAN

Latar Belakang

RNA adalah asam nukleat. Struktur kimianya sama dengan DNA kecuali

perbedaan-perbedaan berikut: (1) Kalau DNA adalah rantai ganda asam nukleat yang terdiri

dari nukleotida-nukleotida yang digabung oleh ikatan fosfodiester 3' -> 5', maka RNA adalah

rantai tunggal, (2) Kalau gula penyusun serat rantai DNA adalah deoxiribose (atom hidrogen

mengganti gugus hidroksil pada posisi atom karbon nomor 2) maka gula dalam rantai

tunggal RNA ditempati oleh gula ribosa, (3) Semua basa nitrogen thimin dalam DNA diganti

oleh basa nitrogen urasil dalam RNA. Dengan demikian, basa-basa nukleotida penyusun

RNA adalah A, U, G, T.

Dalam proses transkripsi, RNA disintesis menggunakan DNA sebagai cetakan.

Karena RNA bukan sebagai molekul pekerja utama sistem sel, maka penyalinan DNA ke

RNA belum mampu menerangkan bahwa informasi genetik dalam bentuk DNA telah

diekspresikan. Jauh sebelum DNA diidentifikasi sebagai pembawa informasi genetik, telah

diketahui bahwa protein dalam bentuk enzim merupakan mesin-mesin sel yang

1

Page 4: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

terlibat dalam berbagai reaksi biokemis. Setelah penelitian Jacob dan Monod (1961)

mengidentifikasi peranan molekul antara yang labil keberadaannya maka terbangun suatu

hubungan konsepsional penterjemahan informasi dari urutan basa DNA ke dalam urutan

asam amino protein, atau struktur primer protein.

Molekul perantara ini ternyata adalah RNA dengan klas yang berlainan dari yang

telah diketahui saat itu. Molekul perantara itu disebut RNA duta (atau messenger RNA;

mRNA) karena ia mengandung perintah bagaimana protein harus dibuat mRNA merupakan

salinan dari urutan basa DNA dalam suatu gen, dan mRNA kemudian berfungsi sebagai

cetakan dalam sintesis protein. Dalam proses ini, sandi genetik di dalam urutan basa nitrogen

mRNA diterjemahkan ke dalam struktur protein. Setiap gen atau kelompok gen memproduksi

mRNA dan kemudian diekspresikan ke dalam bentuk protein. Sebagai konsekuensi, mRNA

adalah senyawa dengan klas yang sangat heterogen. Pada E. coli, misalnya, rata-rata panjang

mRNA adalah 1.2 kb.

Kelas RNA yang lain adalah RNA transfer (tRNA) dan RNA ribosomal (rRNA),

namun keterlibatan mereka adalah bagian dari mesin sintesis protein. RNA transfer (tRNA)

membawa asam amino dalam bentuk yang diaktifkan ke dalam ribosom untuk pembentukan

ikatan peptida, dalam suatu urutan yang

2

Page 5: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

ditentukan oleh mRNA sebagai cetakan. Terdapat paling tidak satu jenis tRNA untuk setiap

keduapuluh empat asam amino yang ada. tRNA terdiri dari sekitar 75 nukleotida dan

merupakan molekul RNA terkecil.

RNA ribosomal (rRNA) merupakan salah satu komponen utama ribosom. Peranannya

dalam biosintesis protein masih dalam taraf pencarian. Ditemukannya RNA yang berfungsi

sebagai enzim (Ribosim) memunculkan tanda tanya yang menggelitik. Pada E. coli, menurut

perilaku pengendapan selama setrifugasi, terdapat tiga jenis rRNA yaitu 23S, 16S, dan 5S.

Setiap molekul-molekul tersebut terdapat satu dalam setiap mesin ribosom.

Di dalam sel, rRNA ditemukan paling banyak dibandingkan RNA lain. Organisme

tingkat tinggi juga memiliki beberapa RNA lain, misalnya small nuclear RNA (snRNA) yang

berpartisipasi dalam penggutingan exon RNA (RNA splicing).

3

Page 6: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

II. PENGENDALIAN GEN TRANSKRIPSIONAL

Dalam biosintesis RNA, pemanjangan rantai nukleotida berlangsung arah 5' a 3'

RNA, dikatalisis oleh suatu enzim, yang diberi nama RNA polimerase. Sewaktu RNA

polimerase berinteraksi dengan promotor di daerah pengawalan dari suatu gen, maka sintesis

RNA dimulai pada titik berangkat (startpoint), bergerak sepanjang DNA cetakan, dan

menyalin salah satu rantai DNA cetakan (coding sequence) ke dalam rantai RNA sampai

mencapai umtan DNA yang disebut terminator. Hasilnya adalah suatu molekul tunggal RNA

yang disebut terjemahan utama (primary transcript).

Dari titik pengawalan sampai ke terminator didefinisikan sebagai satuan transkripsi,

dan dapat mencakup lebih dari satu gen. Urutan DNA sebelum titik pengawalan transkripsi

disebut hulu (upstream) dan urutan DNA setelah terminator disebut hilir (downstream).

Terkadang, urutan DNA ditulis hanya menunjukan daerah yang mengandung sandi, yang

sama dengan urutan RNA. Posisi basa dalam DNA itu dinotasi mulai dari titik pengawalan

sebagai +l membesar ke arah hilir. Notasi sebelum titik pengawalan adalah -1 kemudian

bilangan negatif meningkat ke arah hulu.

4

Page 7: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

mRNA sebagai terjemahan utama bersifat tidak stabil. Dalam prokarion, mRNA

mudah dihancurkan atau diproses membentuk hasil akhir yang matang. Dalam eukarion,

mRNA dimodifikasi pada ujung-ujungnya, dan semua jenis RNA diproses ke arah

pematangan dengan membuang sub-sub perintah yang memungkinkan setiap RNA berfungsi

secara seluler.

Transkripsi yang dipercepat reaksinya oleh RNA polimerase, berlangsung dalam apa

yang disebut gelembung transkripsi (trancription bubble) yaitu daerah dimana ikatan

hidrogen dalam DNA dilelehkan sementara. Gelembung transkripsi, yang berukuran -18 pb

itu, bergerak sejalan dengan bergeraknya RNA polimerase meneliti dengan cermat dan

membaca salah satu rantai DNA yang mengandung sandi (coding region) serta menyalinnya

ke dalam rantai tunggal RNA. Sewaktu RNA disintesis, terbentuklah hibrida RNA-DNA

yang diprediksi (berdasarkan struktur RNA dalam kompleks RNA-RNA polymerase)

berukuran lebih pendek dari gelembung transkripsi, sekitar -12 pb.

Eksperimen pemotongan RNA dalam kompleks RNA-RNA polimerase oleh

ribonuklease bahkan menunjukan bahwa RNA dapat dipotong sampai sedekat 3 basa dari

titik pertumbuhan RNA, yang menunjukan bahwa asosiasi RNA pada DNA hanya

5

Page 8: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

sekitar 2-3 basa saja. Lebih pendek dari itu, RNA melakukan pengikatan sangat kuat dengan

RNA polimerase.

Jadi, kompleks sementara RNA-DNA berlangsung dalam waktu yang sangat singkat

dan dalam ukuran yang sangat pendek, yang hanya cukup untuk memberikan keadaan mantap

kepada hibrida RNA-DNA yang menentukan spesifisitas penambahan nukleotida. Sewaktu

RNA polimerase bergerak maju, ikatan hidrogen yang ada pada bagian belakang gelebung

transkrip berpasang-kembali. RNA yang terbentuk bergerak bebas kecuali sekitar 25

nukleotida masih tetap berasosiasi dengan kompleks enzim, dan mungkin berada pada

saluran yang berukuran - 25A di dalam RNA polimerase.

Semua asam-asam nukleat disintesis dari senyawa prekursor, nukleosida 5' trifosfat,

melalui reaksi kondensasi antara gugus 5' trifosfat dari nukleotida yang datang mendekat

pada kompleks DNA-RNA polimerase dengan gugus 3'-OH dari nukleotida terakhir yang

ditambahkan ke dalam rantai RNA yang baru dibentuk.

Akibat serangan nukleofilik ini, nukleotida yang datang kehilangan 2 gugus fosfat

terminal (g dan b). Gugus fosfat pada posisi a digunakan dalam pembentukan ikatan

fosfodiester dengan rantai RNA yang sedang disintesis. Dengan demikian, rantai RNA

disintesis dari ujung 5' kearah ujung 3', dengan kecepatan reaksi -40 nukleotida/detik pada

6

Page 9: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

suhu 37"C pada RNA polimerase bakteri. Reaksi ini jauh lebih lambat ketimbang replikasi

DNA, yang berlangsung dengan kecepatan 800 pb/detik.

Sambutan (acceptability) nukleotida yang datang ke dalam kompleks transkripsi

didasarkan pada kecocokannya dengan -salah satunya adalah tiga pasangan basa (kodon)

yang ada dalam rantai DNA. Nukleotida yang datang itu mungkin mengalami supervisi dari

RNA polimerase, untuk dilihat apakah nukleotida yang datang sesuai atau tidak. Ikatan

fosfodiester diiakan terjadi hanya apabila terdapat kecocokan dengan komplek RNA

polimerase-DNA. Jika syarat kecukupan tidak dipenuhi maka nukleotidanya dilempar ke luar

kompleks transkripsi. Dengan demikian, diskriminasi berlangsung dan videlitas dijaga,

namun tidak hanya didasarkan pada berpasangannya basa nukleotida, karena beberapa

senyawa analog dapat disambut dengan baik dan menjadi bagian dari RNA.

Proses transkripsi dapat dibagi ke dalam beberapa tahapan: (1) Tahapan pengakuan

cetakan (template recognition), (2) Tahapan pengawalan (initiation), (3) Tahapan

pemanjangan (elongation), dan (4) Tahapan pengakhiran (termination). Dalam tahapan

pengakuan cetakan, RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA,

ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung

7

Page 10: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

transkripsi. Daerah yang dibutuhkan oleh RNA polimerase membentuk kompleks dengan

rantai ganda DNA disebut promotor.

Tahapan pengawalan mendeskripsikan pembentukan ikatan nukleotida pertama

dalam RNA. Enzim RNA polimerase tetap berada di daerah promotor sambil mensintesis -9

nukleotida pertama. Namun demikian, pembentukan nukleotida pendek ini terkadang

mengalami keguguran (abortion), yaitu: enzim mensintesis transkrip kurang dari 9 basa,

melepaskannya kembali, dan memulai kembali mensintesis RNA baru. Tahapan pengawalan

berakhir apabila ensim mampu mensintesis rantai RNA baru melewati batas panjang ini.

Tahapan pemanjangan adalah selang selama enzim bergerak sepanjang DNA

cetakan dan memperpanjang rantai RNA. Sambil ia bergerak, ia membuka rantai ganda DNA

dan menyingkapkan sandi rantai tunggal DNA dengan nukleotida-nukleotida yang datang

menyerang ujung 3' dari rantai RNA yang sedang mengalami pemanjangan, membentuk

molekul hibrida RNA-DNA di daerah yang dibuka gulungannya. Persis di belakang gulungan

DNA yang terbuka ini, rantai tunggal DNA berpasangan kembali membentuk rantai ganda

dengan pasangan aslinya. RNA kemudian muncul sebagai rantai tunggal yang bebas, yang

ujung pemanjangannya masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim.

8

Page 11: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

Tahapan pengakhiran melibatkan pengakuan titik dimana tidak ada lagi basa yang

ditambahkan ke dalam rantai. Untuk mengakhiri transkripsi, pembentukan ikatan fosfodiester

harus dihentikan, dan kompleks transkripsi harus dibubarkan. Sewaktu nukleotida terakhir

ditambahkan akan diikuti oleh runtuhnya gelembung transkripsi, dan dilepaskannya hibrida

RNA-DNA. DNA kembali ke keadaan rantai ganda, RNA dan enzim dibebaskan. Urutan

basa nukleotida dalam DNA yang digunakan agar terjadinya pengakhiran transkripsi disebut

terminator.

Uraian transkripsi RNA

Seorang petani, yang menanam jagung di ladang akan sangat kaget kalau tanaman

yang ditanamnya bersamaan, menghasilkan tanaman-tanaman yang waktu berbunganya

berbeda-beda. la tentunya tidak dapat memanen tanamannya secara bersamaan. Mengapa

demikian?

Jika ternyata sang petani memang menanam benihnya dari campuan berbagai varietas,

maka hal ini dapat dengan mudah dipahami sumber permasalahannya. Namun andaikan

bahwa petani menanam varietas yang sama pada lingkungan tumbuh yang homogen. Berapa

besar kemungkinan bunga-bunga itu akan bermunculan pada waktu yang berbeda-beda?

9

Page 12: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

Dalam kenyataannya, sang petani begitu yakin bahwa tanamannya akan berbunga,

bertongkol dan panen pada umur-umur tertentu dan bersifat serempak. Peluang untuk

menyimpang dari umur yang telah ditentukan sangatlah kecil, atau secara praktis tidak ada.

Kepercayaan petani tersebut dari sudut pandang pengendalian aktifitas gen sangatlah

beralasan bahwa munculnya kuncup bunga tanaman jagung merupakan proses yang sangat

terkendali. Informasi genetika yang menentukan waktu berbunganya jagung diaktifkan

setelah jagung mencapai umur tertentu.

Cerita tentang pembungaan jagung di atas hanyalah sebuah contoh dari

keteraturan-keteraturan umum yang ada dalam sistem-sistem biologi. Keteraturan yang ada

itu diperoleh oleh sistem-sistem biologi dalam kurun waktu evolusi yang sangat panjang,

yang memberikan kepada organisme tertentu suatu keuntungan relatif agar bisa bertahan

hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Secara prinsipil, berbagai pola pengendalian aktifitas gen pada sistem-sistem biologi

ditujukan untuk mengontrol empat hal berikut: (1) Kapan, (2) Dimana, (3) Berapa banyak,

dan 4) Bagaimana pola koordinasi pengendalian antar gen. Namun sebagaimana telah

dijelaskan pada bab-bab sebelumnya bahwa ekspresi gen berlangsung melalui tahapan-

10

Page 13: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

tahapan transkripsi dan translasi, maka pengendalian aktifitas gen yang ditujukan/atau

berpengaruh pada keempat hal tersebut di atas dapat berlangsung pada tahapan-tahapan

transkripsi, pasca transkripsi, translasi, dan pasca translasi.

Pada organisme prokariotik, aktifitas gen terutama dikendalikan pada tahapan

transkripsi, dengan beragam pola pengendaliannya, yaitu: (1) Pengendalian Aktifitas Gen

pada Tahapan Inisiasi Transkripsi: interaksi promotor –RNA polymerase; (2) Operon; (3)

Pengendalian Aktifitas Gen melalui Struktur RNA: Terminasi dan Antiterminasi; (4)

Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme eukariotik,

karena DNAnya dipackage bersama-sama oleh protein histon sebagai nukleosom, posisi

DNA terhadap nukleosom merupakan target penting pengendalian ekspresi gen.

Pengendalian Aktifitas Gen pada Tahapan Transkripsi

Dalam proses transkripsi, salah satu pilin dari pilin ganda DNA yang mengandung

satuan transkripsi disalin kedalam urutan spesifik RNA. “Disalin” disini berati bahwa gen

yang berada dalam urutan asam nukleat DNA disalin ke dalam urutan basa nukleat RNA.

Pilihan DNA yang menjadi sumber penyalinan dinamakan “cetakan” (template) sedangkan

11

Page 14: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

pilinan komplementernya, yang karena merupakan representasi urutan RNA yang dihasilkan

dari proses menyalin, disebut “rantai pengkode” (coding strand) (Lihat Ilustrasi).

Sintesis RNA dipercepat reaksinya oleh enzim RNA polymerase. Transkripsi dimulai

ketika enzim tersebut berinteraksi dengan suatu daerah khusus berlokasi di pangkal suatu

gen. Daerah khusus ini disebut promotor. Promotor melingkupi (surrounds) pasangan basa

pertama yang akan disalin ke dalam urutan RNA, dan oleh karenanya disebut titik

pengawalan (starting point). Dari titik ini, enzim RNA polymerase bergerak sepanjang rantai

cetakan, mensintesis RNA, sampai mencapai suatu urutan pengakhiran (terminator). Mulai

dari titik pengawalan transkripsi sampai pada pengakhiran adalah satuan transkripsi. Dari

sekali proses penyalinan informasi dari titik pengawalan ke titik pengakhiran dihasilkan satu

molekul tunggal RNA, yang dapat mengandung satu atau lebih gen.

Urutan DNA sebelum satuan transkripsi disebut daerah hulu (upstream), sedangkan

daerah setelah titik pengawalan disebut daerah hilir (downstream). Arah transkripsi bergerak

dari daerah hulu ke daerah hilir searah dengan biosintesis RNA dari ujung 5' ke ujung 3'.

Pasangan basa pengawalan transkrispi ke arah hilir biasanya ditandai dengan bilangan + dan

diawali dengan +1 dari titik

12

Page 15: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

pengawalan. Sebaliknya pasangan basa sebelum titik berangkat ditandai dengan bilangan

negatif dan dimulai dengan -1 dan menjadi semakin negatif ke arah hulu.

Hasil pertama dari proses penyalinan satuan transkripsi adalah transkrip primer.

Transkrip ini memiliki ujung 5' dan ujung 3' dan bersifat sangat tidak mantap, sehingga sulit

dikarakterisasi secara in vivo. Pada prokariotik, molekul ini dengan cepat dihancurkan

(mRNA) atau dipotong menjadi molekul yang matang (rRNA dan tRNA). Pada eukariotik,

transkrip primer dimodifikasi di kedua ujungnya (mRNA) dan/atau dipotong menghasilkan

molekul yang matang untuk semua tipe RNA (mRNA, rRNA, dan tRNA).

Transkripsi secara ekslusif dikerjakan oleh RNA polimerase, namun demikian gen

ditranskripsi bukan tanpa diskriminasi oleh enzim tersebut. Protein-protein lain, yang disebut

faktor transkripsi, bertindak mengatur transkripsi. Mereka menentukan apakah suatu gen siap

ditranskripsi atau tidak.

Transkripsi merupakan tahapan utama suatu gen dikendalikan. Tahap pengawalan

merupakan titik kritis bahkan untuk beberapa gen merupakan satu-satunya titik pengendalian

apakah suatu gen akan ditranskripsi atau tidak. Namun karena tahapan transkripsi itu sendiri

terdiri

13

Page 16: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

dari beberapa tahapan, sejumlah tahapan itu dapat menjadi titik-titik pengendalian

transkripsi.

Ada dua hal penting yang patut diperhatikan sehubungan dengan pengendalian

transkripsi: (1) Bagaimana RNA polimerase menemukan daerah promotor dan

protein-protein lain melakukan pengikatan spesifik dengan urutan tertentu basa nukleotida di

daerah promotor; (2) Bagaimana protein-protein regulator berinteraksi dengan RNA

polimerase dan dengan protein pengatur yang lain mengaktifkan atau merepresi

tahapan-tahapan spesifik dalam pengawalan, pemanjangan, dan pengakhiran dari

tahapan-tahapan transkripsi?

Interaksi promotor-RNA polymerase pada prokariotik

Transkripsi berlangsung pada gelembung transkripsi, di daerah mana DNA untuk

sementara membentuk dua rantai tunggal. Salah satu rantai, oleh RNA polimerase digunakan

sebagai cetakan. Sambil RNA polimerase bergerak sepanjang DNA menyalin/mengimlah

urutan spesifik DNA ke dalam urutan spesifik molekul baru RNA (sintesis RNA), gelembung

tersebut juga bergerak bersama. RNA yang baru dibentuk pun semakin panjang.

Bergeraknya gelembung transkripsi bersamaan dengan gerakan maju RNA

polimerase karena sambil RNA polimerase

14

Page 17: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

bergerak sepanjang DNA cetakan, ia pun turut mendenaturasi pilin ganda DNA di bagian

depan gelembung dan merenaturasi kembali di bagian belakang gelembung. Panjang

gelembung transkripsi kurang lebih 18 pb, tetapi panjang daerah hibrida RNA-DNA di dalam

gelembung itu lebih pendek. Pandangan klasik, melalui pembuktian tidak langsung, adalah

sekitar 12 pb, walaupun belum pemah diukur secara langsung. Bukti yang lebih baru

menunjukkan bahwa basa pada RNA sedekat 3 pb dari titik pemanjangan dapat dipotong oleh

ribonuklease yang mengenal RNA rantai tunggal. Dengan demikian, RNA masih berasosiasi

dengan DNA hanya sepanjang 2-3 basa dari titik pertumbuhan rantai, setelahnya RNA

berikatan sangat kuat dengan RNA polimerase. Jadi hibrida RNA-DNA sangat pendek,

bersifat sementara, dan hanya cukup untuk memberikan stabilitas bagi reaksi reaksi

perpasangan basa yang menentukan spesifitas penambahan nukleotida di ujung pemanjangan

RNA.

RNA polimerase bakteri memiliki ukuran -90 x 95 x 160A. Pada Yeast ukurannya

lebih besar (-140 x 136 x 110A). Analisis struktural menunjukkan bahwa keduanya memiliki

kesamaan, yaitu bahwa terdapat suatu saluran atau alur dipermukaan protein dengan lebar 25

A dan kedalaman 5 -10A, yang dapat saja sebagai alur lintasan DNA. Panjang alur dapat

menampung 16 pb pada enzim bakteri, dan 25 pb

15

Page 18: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

pada enzim yeast, namun panjang demikian hanya merepresentasi sebagian dari seluruh

DNA yang terikat selama transkripsi berlangsung. Di bagian yang melintang alur tersebut

terdapat alur lain yang lebih sempit berukuran lebar 12 - 15 A dengan kedalaman -20 A, yang

dapat menampung molekul RNA.

Enzim RNA polimerase pertama kali dikenal dari kemampuannya memasukkan

nukleotida-nukleotida ke dalam RNA dibawah arahan DNA cetakan. Sekarang, RNA

polimerase dilihat sebagai bagian dari suatu alat yang lebih kompleks yang terlibat dalam

transkripsi. Kemampuan mengkatalisis sintesis RNA mendefinisikan komponen minimum

yang dapat diderskripsikan sebagai RNA polimerase.

16

Page 19: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Operon

Pengendalian aktifitas gen melalui struktur RNA: Terminasi dan Antiterminasi

Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage.

Struktur kristal partikel inti nukleosom pada resolusi 28A (Luger et al., 1997)

Modifikasi protem histon yang mempengaruhi ekspresi gen

Histon adalah protein yang terdapat pada inti sel, sebagai bagian struktural kromosom

sel-sel prokariotik. Protein histon terdiri atas H2A, H2B, H3, dan H4, mengepak DNA

sedemikian rupa sehingga terjadi mampatan dengan faktor kurang lebih 10000 kali. Dalam

pengepakan DNA, protein histon membentuk bak kelereng yang dililiti oleh benang-

17Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005

USU Repository©2006

Page 20: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

benang DNA. Modifikasi protein histon yang mempengaruhi ekspresi gen

• Asetilasi/deasetilasi

• Fosforilasi

• Metilasi (Methylation)

• Ubiquitilasi (Ubiquitylatyion)

• Sumoilasi (Sumoylation)

19

Page 21: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

III. KESIMPULAN

Dalam proses transkripsi, RNA disintesis menggunakan DNA sebagai cetakan.

Karena RNA bukan sebagai molekul pekerja utama sistem sel, maka penyalinan DNA ke

RNA belum mampu menerangkan bahwa informasi genetik dalam bentuk DNA telah

diekspresikan. Jauh sebelum DNA diidentifikasi sebagai pembawa informasi genetik, telah

diketahui bahwa protein dalam bentuk enzim merupakan mesin-mesin sel yang terlibat dalam

berbagai reaksi biokemis. Setelah penelitian Jacob dan Monod (1961) mengidentifikasi

peranan molekul antara yang labil keberadaannya maka terbangun suatu hubungan

konsepsional penterjemahan informasi dari urutan basa DNA ke dalam urutan asam amino

protein, atau struktur primer protein.

19

Page 22: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

DAFTAR PUSTAKA

Barton, K.A., Brill, H.J. 1984. Prospects in Plant Genetic Engineering, Dalam P.H. Abelson

(ed). Biotechnology & Biological Frontiers. Washington. DC, American Association

for the Advancement of Science.

Bowen. G.D, and A.D. Rovira. 1981. The effect of microorganisms on plant growth. I.

Development ofroot hairs in sand and agar. Plant soil, 15: 166 -186.

Burr, T.J, M.N. Schroth, and T.W. Suslow. 1978. Increased potato yield by treatment of

seedpieces with specific strain of Pseudomonas fluorescens and P. pulida.

Phytopathol. 68: 1377-1383.

Chaleff, R. S. 1984. Isplation of Agronomically Useful Mutans from Plant Cell Culture,

Dalam P.H. Abelson (ed.) Biotechnology & Biological Frontiers, Washington. DC

American Association for the Advancement of Science.

Dekeyser, R. D. Inze, dan Van Montagu. 1990. Transgenic plant. P. 273 - 250 dalam J.P.

Gustafson (ed) Gene Manipulation in plant improvement II. Plenum Press, New

York.

20

Page 23: Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 ...library.usu.ac.id/download/fp/05005814.pdf · Pengendalian fase litik dan lisogenik pada infeksi bakteriofage. Pada organisme

Eva Sartini Bayu: Pengendalian Gen Transkripsional, 2005 USU Repository©2006

Hull. R. 1990. Non - conventional resistance to viruses in plants concepts and risks. p. 289 -

303 dalam J.P. Gustafson (ed) Gene Manipulation in plant improvement II. Plenum

Press, New York.

21