1

Translasi

Oleh : dr.Syazili Mustofa, M.Biomed

DEPARTEMEN BIOKIMIA DAN BIOLOGI MOLEKULER

FK UNILA

The Central Dogma of Life.

replication

2

Translasi • 3 tahap

– Inisiasi

– Elongasi

– Terminasi

• AUG (start codon ) dikenali oleh methionyl-tRNA atau Met

• Setelah start codon dikenali , ribosom menyambungkan asam amino menjadi rantai polipeptida

• Pesan dari RNA di terjemahkan oleh tRNA (transfer RNA) yang membawa asam amino spesifik dan disambungkan menjadi untai polipeptida

• Translasi berhenti pada stop codon (UAA, UAG, UGA)

Translasi pada prokariot

• Translasi terjadi sebelum transkripsi sepenuhnya dirampungkan karena pada prokariot tidak terdapat membran inti, sehingga tidak ada yang memisahkan transkripsi dan translasi (sebagaimana yang terjadi pada eukariot) sehingga translasi dapat segera dilakukan

3

Translasi protein pada bakteri di inisiasi oleh

formylmethionyltRNA

Inisiasi

• Ribosom 30S dibantu faktor inisiasi membentuk kompleks 30S IF1 IF 3 (mencegah premature joining).

• IF 2(GTP) membawa fmet-tRNA dan mRNA bergabung ke kompleks 30S IF1 IF 3 kompleks inisiasi 30S

• IF 1 & IF 3 melepaskan diri, lalu ribosom 50S digabungkan dengan kompleks dengan cara melepaskan IF2 dan fosfat kompleks inisiasi 70S

• tRNA-formilmetionin menempati situs P ribosom pada pembentukan kompleks inisiasi 70S

4

Inisiasi translasi prokariot• Tahap inisiasi melibatkan mRNA, tRNA yang

membawa asam amino pertama polipeptida, dan dua subunit ribosom

Largeribosomalsubunit

The arrival of a large ribosomal subunit completes the initiation complex. Proteins called initiationfactors (not shown) are required to bring all the translation components together. GTP provides the energy for the assembly. The initiator tRNA is in the P site; the A site is available to the tRNA bearing the next amino acid.

2

Initiator tRNA

mRNA

mRNA binding site Smallribosomalsubunit

Translation initiation complex

P site

GDPGTP

Start codon

A small ribosomal subunit binds to a molecule of mRNA. In a prokaryotic cell, the mRNA binding site on this subunit recognizes a specific nucleotide sequence on the mRNA just upstream of the start codon. An initiator tRNA, with the anticodon UAC,base-pairs with the start codon, AUG. This tRNA carries the amino acid methionine (Met).

1

U A C

A U G

E A

3

5

5

3

35 35

Elongasi

RNAt fMet menempati situs P, situs A menjadikosong, lalu elongation factorTu(EF--Tu)mengantarkan RNAt aminoasil ke ribosom(membutuhkan GTP)

Pengikatan EF-Tu ke RNAt amino asli memiliki 2 fungsi:

Melindungi ikatan ester RNAt aminoasil

GTP pada EF-Tu hanya terhidrolisis saat terbentuk kompleks yang sesuai antara EF-tu-RNAt aminoasil dan

ribosom

5

Elongasi• Pada tahap elongasi asam amino acids ditambahkan

satu persatu ke asam amino yang terdepan

Amino endof polypeptide

mRNA

Ribosome ready fornext aminoacyl tRNA

E

P A

E

P A

E

P A

E

P A

GDP

GTP

GTP

GDP

2

2

site site5

3

TRANSCRIPTION

TRANSLATION

DNA

mRNARibosome

Polypeptide

Codon recognition. The anticodon of an incoming aminoacyl tRNA base-pairs with the complementary mRNA codon in the A site. Hydrolysisof GTP increases the accuracy andefficiency of this step.

1

Peptide bond formation. An rRNA molecule of the large subunit catalyzes the formation of a peptide bond between the new amino acid in the A site and the carboxyl end of the growing polypeptide in the P site. This step attaches the polypeptide to the tRNA in the A site.

2

Translocation. The ribosome translocates the tRNA in the A site to the P site. The empty tRNA in the P site is moved to the E site, where it is released. The mRNA moves along with its bound tRNAs,bringing the next codon to be translated into the A site.

3

Peptidil transferase mengkatalis pembentukan ikatan peptida

• Reaksi pembentukan ikatan peptida menurut termodinamika terjadi secara spontan

6

Faktor elongasi dan GTP diperlukan untuk dan tranlokasi. Faktor elongasi prokariotik adalah

EF-Tu dan EF-Ts.

GTP GDP + Pi

EF-Tu

Terminasi pada prokariot• Saat ribosom mencapai kodon STOP codon,tidak ada lagi tRNA yang

sesuai. • Sebagai gantinya , protein kecil yang disebut “release factor” melekat

pada kodon stop.• release factor menyebabkan terpisahnya kompleks elongasi menjadi :

messenger RNA, dua subunit ribosome, dan polipeptida yang baru.• mRNA dapat ditranslasikan beberapa kali untuk memproduksi

beberapa salinan protein.

Release factor

Freepolypeptide

Stop codon(UAG, UAA, or UGA)

5

3 3

5

35

When a ribosome reaches a stop codon on mRNA, the A site of the ribosome accepts a protein called a release factor instead of tRNA.

1 The release factor hydrolyzes the bond between the tRNA in the P site and the last amino acid of the polypeptide chain. The polypeptide is thus freed from the ribosome.

2 3 The two ribosomal subunits and the other components of the assembly dissociate.

7

• Prokariot menggunakan realising factor (Rf) 1, Rf 2 dan Rf 3 dengan pengenalan kodon masing2

Polyribosome• Sejumlah ribosom dapat mentranslasikan sebuah

mRNA secara simultan = polyribosome• Polyribosomes memungkinkan sel membuat banyak

salinan polipeptida dengan cepat.

Growingpolypeptides

Completedpolypeptide

Incomingribosomalsubunits

Start of mRNA(5 end)

End of mRNA(3 end)

An mRNA molecule is generally translated simultaneously by several ribosomes in clusters called polyribosomes.

(a)

Ribosomes

mRNA

This micrograph shows a large polyribosome in a prokaryotic cell (TEM).

0.1 µm

8

Tranlasi pada eukariot:

Inisiasi

Elongasi

terminasi

Struktur mRNA eukariot

• Sirkuler

• elF 4 protein selain mengikat cap juga mengikat poly A tail melalui dua protein lain

• Dapat memfasilitasi pengikatan ribosom setelah terminasi

9

Inisiasi translasi pada Eukariotik

• Faktor inisiasi menghantarkan subunit ribosom 40S dan met-tRNA ke posisi 5’ methylated cappada mRNA. Sub unit 40S lalu memeriksa mRNA selangkah demi selangkah (energi diperoleh enzim helikase yang menghidrolisis ATP) dan menempel pada kodon AUG pertama

• Subunit 60S lalu ditambahkan untuk membentuk komplek inisiasi 80S

10

Inisiasi translasi eukariot

• Kodon inisiasi pada eukariot selalu AUG

Elongasi translasi

• Faktor elongasi eukariotik EF1α dan EF1βγ.

• Bentuk GTP dari EF1α menghantarkan aminoasil-tRNA ke situs A ribosom, dan EF1βγ mengkatalisis peubahan GTP menjadi GDP.

• EF2 eukariotik membantu mengarahkan translokasi GTP.

11

RNAt Met menempati situs P, situs A menjadi kosong, lalu elongation factormengantarkan RNAt aminoasil ke ribosom (membutuhkan GTP)

Pengikatan EF ke RNAt amino asli memiliki 2 fungsi:

Melindungi ikatan ester RNAt aminoasil

GTP pada EF hanya terhidrolisis saat terbentuk kompleks yang sesuai antara EF-RNAt aminoasil dan ribosom

12

Translation: Elongation

13

• Saat ribosom mencapai kodon STOP codon,tidak ada lagi tRNA yang sesuai.

• Sebagai gantinya , protein kecil yang disebut “release factor” melekat pada kodon stop.

• release factor menyebabkan terpisahnya kompleks elongasi menjadi : messenger RNA, dua subunit ribosome, dan polipeptida yang baru.

Translation: Termination

Release Factors mengenali dan menempati Stop Codons pada situs A untuk mempromosikan

terminasi

• Terminasi pada eukariota dilakukan oleh faktor release tunggal, yaitu eRF1,. Pada tahap akhir, eIF3, mencegah reasosiasi dari subunit ribosom pada saat tidak adanya sebuah kompleks inisiasi.

14

Setelah rilis docking faktor untuk menghentikan kodon, air digunakan sebagai pengganti gugus amino bermuatan tRNA sebagai nukleofil menyerang ikatan asil pada peptidil-asil-tRNA. Hidrolisis melepaskan peptida dari tRNA dan ribosom.

A summary of transcription and translation in a eukaryotic cell

Figure 17.26

TRANSCRIPTION

RNA is transcribedfrom a DNA template.

DNA

RNApolymerase

RNAtranscript

RNA PROCESSING

In eukaryotes, theRNA transcript (pre-mRNA) is spliced andmodified to producemRNA, which movesfrom the nucleus to thecytoplasm.

Exon

RNA transcript(pre-mRNA)

Intron

NUCLEUS

FORMATION OFINITIATION COMPLEX

After leaving thenucleus, mRNA attachesto the ribosome.

CYTOPLASM

mRNA Growingpolypeptide

Ribosomalsubunits

Aminoacyl-tRNAsynthetase

Aminoacid

tRNAAMINO ACID ACTIVATION

Each amino acidattaches to its proper tRNAwith the help of a specificenzyme and ATP.

Activatedamino acid

TRANSLATION

A succession of tRNAsadd their amino acids tothe polypeptide chainas the mRNA is movedthrough the ribosomeone codon at a time.(When completed, thepolypeptide is releasedfrom the ribosome.)

AnticodonA A A

U G G U U U A U G

E A

Ribosome

1

5

5

3

Codon

2

3 4

5