mekanisme regulasi transkripsi pada eukariot tingkat tinggi

7/21/2019 Mekanisme Regulasi Transkripsi Pada Eukariot Tingkat Tinggi

http://slidepdf.com/reader/full/mekanisme-regulasi-transkripsi-pada-eukariot-tingkat-tinggi 1/8

Mekanisme regulasi transkripsi pada eukariot tingkat tinggiPada E. Coli , holoenzim, RNA polymerase mengandung semua

informasi yang dibutuhkan untuk inisiasi transkripsi dengan memberikan

sinyal promoter yang sesuai. Akan tetapi RNA polymerase II pada eukariot

yang mentrankripsikan sebagian besar gen-gen inti pengkode protein,

tidak dapat menginisiasi transkripsi seara tepat dalam keadaan in !itro

tanpa adanya penambahan " protein asesori# fator transkripsi pada

umumnya. $ebutuhan terhadap transkripsi ini membutuhkan tapak-tapak

tambahan regulasi transkripsi lainnya dalam proses regulasi transkripsi.

Pengatur pendorong dan peredam transkripsi pada eukariotik %en eukarotik diregulasikan oleh elemen promoter yang terletak diu&ung '(

dari tapak transkripsi-inisiasi dengan ara yang hampir mirip dengan

regulasi prokariotik. )elain promoter terdekat, beberapa gen eukariotik

&uga diregulasikan oleh elemen is-ating yang disebut sebagai enhaner

*pendorong+ dan silener*peredam+. Enhaner akan meningkatkan

traskripsi dan silener akan menurunkan trankripsi. Ciri utama enhaner

yang membedakannya dengan promoter adalah sebagai berikut . Enhaner dapat beker&a pada &arak yang relati!e lebih &auh hingga

beberapa ribu pasangan nukleotida dari gen yang teregulasi.. Enhaner dapat berorientasi seara bebas yang berfungsi sama

baiknya dalam keadaan normal ataupun terbalik./. Enhaner letaknya bebas, yang berfungsi sama baik di u&ung '(

maupun di u&ung /( dari suatu gen,atau hadir dalam sebuah intron

suatu gen.Enhaner# penguat merupakan elemen yang relati!e luas yang

pan&angnya menapai hingga beberapa ribu pasang nukleotida. 0erkadang

enhaner#penguat ini memiliki urutan berulang yang memiliki akti!itas

peningkatan parsial dengan enhaner itu sendiri. )ebagian besar elemen

enhaner#penguat berfungsi seara lengkap atau sebagian pada &aringan-

spesi1k, yaitu, hanya akan meningkatkan transkripsi gen dalam &aringan

target yang spesi1k.)eara ekstensi!e ka&ian enhaner#penguat ini nampak pada

minikromosom )2"3, yang merupakan suatu !irus pada monyet yang



dapat diselidiki pada sel kultur. )eara keseluruhan pan&ang

enhaner#penguat )2"3 berkisar 3 pasang nukleotida. 4agian

minkromosom )2"3 tidak dikemas men&adi nukleoso yang diduga karena

adanya faktor transkripsi protein yang menegah pengemasan men&adi

nukleosome oleh histon. Enhaer#penguat )2"3 mengandung dua ulagan

lansung pasangan nukleotida 5, delesi kedua ulangan tersebut akan

meniadakan akti!itas enhaner. 6ka salah satunya dihilangkan,

enhaner#penguat masi tetap berfungsi. Perobaan terbaru menun&ukkan

bah7a enhaner#penguat )2"3 dapat bepindah ke tempat lain dalam

minikromosom tanpa kehilangan akti!itasnya. Penyisipan inhaner )2"3

dalam beberapa ribu pasang nukleotide gen struktural dapat

meningkatkan tingkat transkripsi sebanyak 33 kali lipat . )e&umlah

enhaner#penguat dikarakterisasi sebagai kuni regulasi. 1tur menolok

dari enhaner ditandai dengan menun&ukkan spesi1sitas &aringan.

)pesi1tas &aringan pada enhaners#penguat ini menarik namun tidak

dapat dipahami dasar moleular spesi1tas ini. 8aktor terikat pada urutan

enhaner dan urutan promotor dapat bertindak dengan ara kooperatif,

baik seara positif maupun negatif. ini menun&ukkan bah7a protein ini

mungkin berhubungan, setidaknya beberapa 7aktu, dan menun&ukkan

bah7a 9NA inter!ensi melipat atau lengkungan untuk memungkinkan

kontak ini. :odel enhaner dan silener bertindak sehingga menyerupai

mekanisme regulasi operon ara di E.oli, keuali keterlibatan se&umlah

protein dalam regulasi eukariot tingkat tinggi.

Tingkat transkipsi oleh DNA metilasigugus metil pada '-karbon dari pirimidin, yang menempati posisi alur

utama molekul 9NA, sehingga mereka memiliki potensi untuk berperan

dalam interaksi 9NA dengan protein tertentu. 8aktanya, ka&ian tentang

ikatan represor untuk operon la E.oli ke operator la 9NA menun&ukkan

penambahan dan pemindahan suatu gugus methyl tunggal dapat

merubah bentuk a1nitas 9NA. )ehingga peran regulasi potensial gugus '-

methyl pada dasar pirimidin telah terbentuk dengan baik.



;ingga saat ini tidak ada pen&elasan yang membuktikan peran metilasi

pada regulasi ekspresi se&umlah gen eukariotik. )ebaliknya, pendapat

keterlibatan metilasi dalam mengontrol ekspresi gen eukariotik

berdasarkan pada / maam bukti tidak nyata

. )e&umlah studi mendemonstrasikan korelasi antara tingkat ekspresi

gen dan tingkat metilasi, misalnya metilasi rendah < ekspresi gen tinggi. Pola metilasi merupakan &aringan spesi1k/. ekspresi gen pada &aringan dalam keadaan normal tidak dapat

terekespresi4agaimanapun, kuni tahapan se&umlah model pengaturan ekspresi gen

atau diferensiasi melalui metilasi 9NA melibatkan pola metilasi, formasi

&aringan spesi1k.

Apakah DNA Z memiliki peranan dalam regulasi ?)alah satu dari sekian banyak penemuan yang menarik pada deade

terakhir adalah penemuan segmen 9NA yang terdiri atas purin dan

pirimidin yang tersusun berselang-seling sepan&ang untaian yang dapat

membentuk ikatan double heliks ke arah kiri. 4entuk heliks ganda 9NA

kearah kiri dinamakan =.9NA untuk &alur zigzag dari molekul kerangka

gula-fosfat. 4iasanya = 9NA yang terdiri atas purin dan pirimidin yang

tersusun berselang-seling pada untaian 9NA ter&adi hanya pada

konsentrasi garam yang tinggi. namun, =-konformasi stabil pada

konsentrasi garam yang lebih rendah. 9engan demikian, =-9NA terdiri

dari urutan purin-pirimidin berseling, yang mengandung basa metal

mungkin stabil seara in !i!o. )elain itu, stabilitas ditingkatkan oleh

kation, termasuk poliamina seperti spermine, berdasarkan superoil

negati!e, dan oleh 9NA protein spesi1k untuk =-9NA. Petun&uk lain dari

kemungkinan keterlibatan =-9NA dalam mengatur ekspresi gen adalah

bah7a struktur protein regulator tertentu menun&ukkan bah7a merekadapat mengikat dalam alur utama heliks ganda kea rah kiri, tetapi tidak

heliks kearah kanan. Pada kenyataannya streitz mengemukakan protein

ati!ator menyeimbangkan urutan ikatan CAP pada konformasi kea rah

kiri. >ebih &auh mereka men&elaskan bah7a transisi dari putaran ke kanan

ke putaran kiri dalam double heliks akan melepas promoter yang



berdekatan tapak ikatan RNA Polimerasi hingga transkripsi gen strutural

terdekat. :eskipun transisi dari urutan 9NA dalam konformasi 4-ke

urutan konformasi = telah terbukti ter&adi dalam plasmid indi!idu,

signi1kansi biologis dari transisi ini masih belum diketahui. Perobaan

diranang untuk mengu&i kemungkinan *+ bah7a bentuk 4 untuk bentuk

= transisi di 9NA yang terlibat dalam regulasi ekspresi gen dan *+ bah7a

protein regulator dapat bertindak dengan ara mengikat dan

menstabilkan satu atau yang lain dari konformasi ini mungkin

menyebabkan beberapa perkembangan menarik selama beberapa tahun

ke depan.

Struktur kromatin: Nuclease Tempat Sensitif Berdekatan

dengan Gen Aktif 9NA kromosom eukariota dikemas ke dalam nukleosom dan pan&ang "?-

pasangan nukleotida 9NA dalam inti nukleosom dilindungi dari nuklease

penernaan langsung mengangkat pertanyaan apakah 9NA

transriptionally aktif sperti yang dikemas. Elektron mikroskop dan studi

penernaan nulease gen transriptionally aktif dan kromatin telah

menun&ukkan bah7a gen yang sedang ditranskrip memang dikemas ke

dalam nukleosom menampilkan frekuensi yang sama dan &arak sebagai

nukleosom yang mengandung 9NA dari gen yang tidak sedang

ditranskrip. Namun, struktur nukleosom yang mengandung gen aktif

tidak identik dengan nukleosom yang mengandung gen tidak aktif. ;al ini

ditun&ukkan oleh peningkatan sensiti!itas nulease gen transriptionally

aktif. $etika kromatin diisolasi mengandung gen transriptionally aktif

diperlakukan dengan konsentrasi yang sangat rendah dari 9Nase I,

molekul 9NA yang dipeah pada tapak tertentu sa&a. 4eberapa tapak

hipersensitif telah terbukti ketidak benaran @hulu@ *berdekatan dengan

akhir homolog gen ke u&ung ' mRNA+ dari gen transriptionally aktif.

9alam beberapa kasus, tapak-tapak hipersensitif telah terbukti berada

tepat di u&ung hulu promotor gen ditranskrip. 9alam kasus lain, situs

hipersensitif tampaknya berada di peningkat. )ifat dari situs-situs



hipersensitif berdekatan dengan gen transriptionally aktif masih belum

diketahui. 9alam kasus gen globin ayam aktif, bagaimanapun, situs

hipersensitif dipeah oleh ) nuklease, endonuklease *diisolasi dari

Aspergillus+ yang spesi1k untuk 9NA beruntai tunggal. ;al ini

menun&ukkan bah7a 9NA tidak tepat basa-pasangan atau memiliki

beberapa modi1kasi struktural lainnya *4-9NA ke persimpangan =-9NAB+

9i tapak-tapak hipersensitif, sangat, mungkin dalam persiapan untuk

RNA polimerase mengikat pada promotor.

• $ontrol hormonal ekspresi gen

;ormon peptida seperti sel insulin dan steroid dan dilepaskan ke dalam

aliran darah. ;ormon peptida biasanya tidak memasuki sel karena

ukurannya relatif besar. Efeknya tampaknya dimediasi oleh protein

reseptor yang terletak di membran sel target dan dengan tingkat

intraselular A:P siklik. ;ormon steroid, di sisi lain, adalah molekul keil

yang mudah memasuki sel melalui membran plasma. )etelah di dalam

sel sasaran yang tepat, hormon steroid men&adi erat terikat protein

reseptor spesi1k. Protein reseptor ini hadir hanya dalam sitoplasma sel

.target *ontoh diferensiasi sel pada tingkat molekuler+.

• Akti!asi transkripsi oleh hormone steroid

)tudi autoradiogra1k menggunakan radioaktif hormon steroid telahmenun&ukkan bah7a kompleks protein reseptor hormon-epat menumpuk

dalam inti sel target. Penelitian selan&utnya menun&ukkan bah7a

setidaknya beberapa. kompleks protein hormon-resnampak dalam is

bertindak daerah peraturan gen ini. ;ipotesis lain adalah bah7a

$ompleks protein hormon-reseptor berinteraksi dengan kromosom non-

histon spesi1k, protein daripada seara langsung dengan 9NA. Interaksi

ini kemudian akan seharusnya merangsang transkripsi gen-gen yang

benar. 9alam kedua kasus, kompleks protein hormon-reseptor ini akan

berfungsi sebagai regulator positif *atau @akti!ator@+ transkripsi, seperti

kompleks CAP-A:P di prokariota. 4ukti a7al bah7a protein kromosom

non histon dapat mengontrol keadaan transkripsi gen tertentu diperoleh

oleh 6. )tein dkk. ;istone disintesis, seperti 9NA, selama fase ) dari siklus



sel. $etika kromatin dari )-fase *fase sintesis 9NA+ sel ditranskripsi in

!itro, histone mRNA disintesis. $etika kromatin dari )-fase *fase sintesis

9NA+ sel ditranskripsi in !itro, histone mRNA disintesis. $etika hrornatin

dari % fase *periode setelah selesainya mitosis, tetapi sebelum )+

digunakan, tidak ada histone mRNA disintesis. $etika nonhistones

dikeluarkan dari % fase kromatin dan diganti dengan protein kromosom

nonhistone dari )-fase kromatin, dan kromatin dilarutkan ini ditranskripsi

in !itro, histone mRNA disintesis. 9i sisi lain, ketika nonhistones di

dilarutkan kromatin berasal dari sel-sel fase % dan 9NA dan histon

berasal dari sel ).phase, tidak ada histone mRNA disintesis. ;asil ini

menun&ukkan bah7a protein nonhistone di kromatin menentukan apakah

gen yang mengkode ;iston ditranskripsi. Pengaturan transkripsi pada

eukariota mungkin melibatkan interaksi spesi1k antara 9NA, histon, dan

protein kromosom nonhistone.

• Peran hormone glukorkotiroid melalui elemen enhaner)uatu ;ormon glukokortikoid memberikan ontoh terbaik-

mendokumentasikan ekspresi gen hormon steroid diaktifkan. Efek

hormon glukokortikoid telah dianalisis dengan menggunakan hormon

sintetis yang disebut deksametason. ;ormon glukokortikoid bertindak

dengan terlebih dahulu mengikat protein reseptor yang hadir dalam

sitoplasma sel target ;ormon-reseptor kompleks protein yang

terakumulasi dalam inti sel dan mengikat urutan 9NA tertentu disebut

elemen respon glukokortikoid *%res+. $ompleks hormon-reseptor

glukokortikoid mengaktifkan transkripsi gen target dengan mengikat

urutan %RE di peningkat yang berlokasi dekat masing-masing gen.

Pengikatan hormon-reseptor untuk penambah pada gilirannya

mengaktifkan promotor gen target yang berdekatan. $arena mekanisme

peningkat bertindak untuk merangsang transkripsi, menanggapi gen

masih belum pasti, tahap akhir ini di akti!asi hormon ekspresi gen masih

harus di&elaskan. 6elas, pengikatan kompleks hormon-reseptor untuk

penambah harus entah bagaimana menghasilkan promotor terbuka yang



memfasilitasi RNA polimerase bongkar transkripsi. Ini kemungkinan besar

melibatkan beberapa mekanisme peningkatan un7inding lokal dari dua

untai 9NA di daerah promoter, tapi persis bagaimana hal ini ter&adi tidak

diketahui.

• Ekdison dan $romosom @Pus@ pada >alatkesatuan indi!idu memperluas ke difus, struktur pe7arnaan yang kurang

padat yang disebut @pus@. 8enomena ini sering disebut sebagai @engah.@

)etiap isapan hampir pasti merupakan segmen dari kromosom yang

berada dalam keadaan yang sangat diperluas untuk memfasilitasi

transkripsi gen penduduk atau gen. :elalui hibridisasi in situ dan

autoradiogra1, pu telah terbukti mengandung urutan 9NA yang

melengkapi urutan RNA hadir dalam baru disintesis mRNA sitoplasma.

)elama perkembangan lalat dipteran hormone ekdison dilepaskan dan

memiu molting. )elama tahap lar!a a7al pengembangan di 9.

melanogaster, pu yang ada sebelum kemunduran pengobatan

edysone, dan se&umlah keil pus baru terbentuk dalam 7aktu ' menit

setelah treatmen. Pus a7al mundur dalam beberapa &am dan beberapa

33-' pus baru munul.

• Regulasi dengan &alur alternati!e dari transkrip penyambungan

Regulasi transkripsi memainkan peran penting dalam mengendalikanperkembangan eukariota. Regulasi pengolahan transkrip

didokumentasikan dengan baik dalam banyak sistem dan ter&adi dalam

beberapa ara. Peraturan ter&adi dengan mengubah stabilitas transkrip,

dengan transportasi diferensial. )alah satu ontoh yang paling

spektakuler alternatif. mode transkrip spliing ter&adi dalam kasus gen

tropomyosin 9rosophila dan he7an !ertebrata, 0ropomyosin adalah

protein yang terkait erat yang memediasi interaksi antara aktin dan

troponin dan dengan demikian membantu mengatur otot kontraksi,

&aringan yang berbeda-beda, baik otot dan non otot, yang ditandai

dengan adanya isoform tropomyosin berbeda. )aat ini, kita tidak tahu

betapa pentingnya penggunaan &alur alternatif spliing akan berubah

men&adi dalam regulasi keseluruhan ekspresi gen. Apa yang kita tahu



adalah bah7a ontoh-ontoh baru dari penggunaan &alur alternatif

spliing sedang ditemukan hampir setiap. hari. 6elas, regulasi ekspresi

gen oleh kontrol &alur spliing adalah mekanisme yang signi1kan regulasi

pada eukariota lebih tinggi.

• Rangkaian regulasi kompleks gen ekspresi pada eukariotik4ritten dan :odel 9a!id-son itu *%br. './/+ mengusulkan regulasi

terpadu set gen struktural dengan ara gen regulator moderat

berulang. Dleh karena itu memperhitungkan interspersion diamati dari

urutan 9NA tunggal opy dan urutan 9NA berulang yang merespon

sinyal tertentu. $etika gen sensor menerima sinyal yang tepat, mereka

mengaktifkan transkripsi gen integrator yang berdekatan. Integrator

gen-produk yang berinteraksi dengan ara-urutan tertentu dengan gen

reseptor. 4ritten dan 9a!idson mengusulkan bah7a produk gen

integrator yang akti!ator RNA yang berinteraksi langsung dengan gen

reseptor untuk memiu transkripsi gen-gen produser bersebelahan.

Namun, mereka menun&ukkan bah7a, seara resmi, itu akan membuat

perbedaan apakah integrator gen-produk aktif yang molekul RNA atau

protein.

Pertanyaan . Apa peranan enhaner dan silener dalam proses transkripsi sel

eukariotik BEnhaner akan meningkatkan traskripsi dan silener akan menurunkan

trankripsi.

mekanisme regulasi transkripsi pada eukariot tingkat tinggi

Documents