MAKALAH BIOLOGI MOLEKULERRegulasi Transkripsi

OLEH

NAMA ANGGOTA :

R.RR.DIAH NIBRAS I.M 125130100111038

WIJAYA KUSUMA MAHERU 125130100111039

GETTY AMURA LAFALI 125130101111019

ROVIQOTUL HIDAYAH 125130101111020

RISKI NURHIDAYATI 125130101111021

ISMI LAILATUL BADRIYAH 125130101111022

KELAS : B 2012

PROGRAM KEDOKTERAN HEWANUNIVERSITAS BRAWIJAYA

2013-2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gen merupakan unit molekul DNA atau RNA dengan panjang molekul tertentu yang membawa

informasi mengenai urutan asam amino yang lengkap suatu protein atau yang menentukan struktur

lengkap suatu molekul rRNA atau tRNA. Gen dapat diwariskan dan diekspresikan. Ekspresi genetik

adalah suatu rangkaian proses kompleks yang melibatkan banyak faktor. Proses ekspresi gen adalah

proses transformasi informasi genetik melalui transkripsi dan translasi, untuk  pembentukan protein

dan enzim. Secara umum, proses ekspresi genetik dimulai dan diatur sejak pra-inisiasi transkripsi.

Namun, tidak dapat diketahui secara pasti kapan sebenarnya proses regulasi tersebut mulai dilakukan

karena sistem biologis adalah suatu sistem siklis yang tidak dapat secara pasti ditentukan titik awalnya.

Bagaimana ekspresi genetik suatu gen berlangsung, pada tiap organisme (prokariot/eukariot) regulasi

suatu gen terekspresi memiliki mekanisme yang berbeda.

Regulasi suatu gen berbeda-beda, bahkan dalam suatu individu terdapat gen yang terus

diekspresi (Housekeeping Gene) dan ada gen yang hanya diekspresikan pada tempat dan saat tertentu

saja (Luxuries Gene). Regulasi ekspresi gen merupakan aspek yang sangat penting bagi jasad hidup.

Tanpa sistem pengendali yang efisien, sel akan kehilangan banyak energi yang akan merugikan jasad

hidup. Dalam sistem molekuler ada banyak sistem pengendali ekspresi gen yang menentukan kapan

suatu gen tertentu diaktifkan dan diekspresikan untuk menghasilkan suatu produk ekspresi.

Regulasi gen adalah istilah informal yang digunakan untuk menggambarkan setiap mekanisme

yang digunakan oleh sel untuk menambah atau mengurangi produksi produk gen tertentu (protein atau

RNA). Sel dapat memodifikasi pola ekspresi gen mereka untuk memicu jalur perkembangan,

menanggapi rangsangan lingkungan, atau beradaptasi dengan sumber makanan baru. Semua titik

ekspresi gen dapat diatur. Ini termasuk transkripsi, pemrosesan RNA dan transportasi, translasi dan

modifikasi pasca-translasi protein, dan degradasi mRNA.

Berdasarkan sel penyusunnya regulasi ekspresi gen dapat dikelompokkan atas regulasi ekspresi

gen pada Prokariotik dan eukariotik. Pada Prokariotik, pengendalian ekspresi gen hanya terjadi pada

aras transkripsi. Sedangkan pada eukariotik pengendalian ekspresi gen terjadi mulai dari transkripsi

sampai pasca translasi. Secara umum regulasi ekspresi gen dapat ditinjau dari tiga sisi, yaitu : sinyal

pengendali ekspresi, aras pengendali ekspresi dan mekanisme pengendalian.

Karena pentingnya proses regulasi gen dalam pembentukan atau pengekspresian suatu gen

menjadi sebuah protein (asam amino), maka makalah ini dibuat untuk membahas lebih jelas mengenai

proses regulasi gen baik pada prokariotik ataupun eukariotik.

1.2 Tujuan

Makalah ini bertujuan untuk mengetahui lebih jelas mengenai regulasi gen, baik pada

eukariotik dan prokariotik yang nantinya dapat menentukan pengekspresian suatu gen dengan kajian

biologi molekuler.

1.3 Manfaat

Makalah ini dapat menambah wawasan dari penulis mengenai regulasi gen dan dapat

menambah daftar pustaka mengenai mekanisme dan peranan regulasi gen pada pengekspresian gen.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Regulasi Ekspresi Gen

Ekspresi gen dimulai dari aktivitas RNA polimerase dalam mentranskrip DNA. Pengikatan

RNA polimerase ke DNA terjadi di lokasi khusus yang disebut promotor. Promotor kuat mampu

berinteraksi dengan RNA polimerase dan menginisiasi transkripsi dengan cepat. Hal sebaliknya terjadi

pada promotor lemah. Transkripsi berjalan dari 3’5’ DNA template atau mRNA disintesis dari

5’3’. Transkripsi berakhir ketika RNA polimerase mencapai daerah penghentian atau terminasi.

Kemudia RNA polimerase keluar dari DNA, sehingga diperoleh 1 pita mRNA lengkap. Satu mRNA

dapat mengkode 1 atau lebih polipeptida. mRNA yang dapat mengkode lebih dari 1 polipeptida

disebut mRNA polisistronik. mRNA polisistronik ditranslasi menghasilkan beberapa polipeptida

terpisah dalam sekali translasi. Translasi berlangsung di dalam ribosom. Setelah ditranslasi mRNA

akan terdegradasi dengan cepat dalam beberapa menit.

Regulasi ekspresi gen merupakan proses pengaturan dalam penterjemahan informasi genetik.

Regulasi ekspresi gen adalah suatu pengendalian gen yang berfungsi untuk memunculkan fenotipe dari

genotipe. Proses pengaturan ini dilakukan dengan cara menghentikan produksi enzim, melalui

penghentian gen penyandinya. Regulasi ekspresi gen pada bakteri dimulai dari proses transkripsi. Ini

artinya jika suatu protein (yang dikodekan oleh gen) diperlukan, protein akan ditranskripsi. Sedangkan

jika  suatu protein (yang dikodekan oleh gen) tidak diperlukan, maka protein tidak akan ditranskripsi.

Pengendalian suatu gen melibatkan aktivitas gen regulator. Secara umum dikenal dua sistem

pengendalian ekspresi gen, yaitu: pengendalian positif dan negatif. Pengendalian positif pada suatu

operon artinya operon  diaktifkan oleh produk gen regulator. Sebaliknya, pengendalian negatif berarti

operon tersebut dinonaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator. Pengendalian positif membutuhkan

protein untuk terjadinya transkripsi, sedangkan pengendalian negatif membutuhkan protein untuk

menghambar terjadinya transkripsi.

Produk gen regulator ada dua macam yaitu : aktivator dan represor. Aktivator berperan dalam

pengendalian secara positif, dan represor berperan dalam pengendalian secara negatif. Produk gen

regulator bekerja dengan cara menempel pada sisi pengikatan protein regulator pada daerah promoter

gen yang diaturnya. Pengikatan aktivator atau represor pada promoter ditentukan oleh keberadaan

molekul efektor yang biasanya berupa molekul kecil seperti asam amino, gula dan metabolit serupa

lainnya. Molekul efektor yang mengaktifkan ekspresi gen disebut induser. Sedangkan yang bersifat

menekan ekspresi gen disebut represor. Lebih jauh pengendalian positif dan negatif dapat dibedakan

menjadi dua sistem yaitu sistem yang dapat diinduksi (inducible system) dan sistem yang dapat ditekan

(repressible system).

Induksi dan Represi Operon

Pengendalian secara negatif pada operon artinya operon dinonaktifkan oleh produk gen regulator

(represor), sehingga bila represor ini menempel pada operator akan dapat menghambat transkripsi. Operon

dapat diaktifkan dengan cara diinduksi. Induksi operon terjadi apabila ada molekul efektor dalam sel. Molekul

efektor merupakan molekul yang mengikat protein dan dapat merubah aktivitas protein. Molekul efektor yang

dapat meningkatkan aktivitas protein disebut dengan induser. Dalam hal ini induser akan berikatan dengan

represor, untuk kemudian mengubah struktur dari represor. Hal ini mengakibatkan represor tidak dapat lagi

berikatan dengan operator. Dengan demikian transkripsi dapat berjalan. Secara skematis sistem pengendalian

negatif dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 1. Sistem Pengendalian Negatif pada Regulasi Ekspresi Gen

Dari gambar dapat dijelaskan bahwa pada pengendalian negatif dilakukan oleh protein represor

yang dihasilkan oleh gen regulator. Pada gambar satu, represor ini menempel pada operator.

Penempelan menyebabkan RNA polimerase tidak dapat melakukan transkripsi gen-gen struktural,

sehingga operon mengalami represi (penekanan). Proses ini akan terjadi secara terus menerus selama

tidak ada induser di dalam sel. Ini disebut dengan mekanisme efisiensi seluler karena sel tidak perlu

mengaktifkan operon jika memang tidak ada induser sehingga energi seluler dapat dihemat. Pada

gambar dua, menjelaskan  jika ada induser maka, induser melekat pada bagian represor dan mengubah

struktur dari represor, sehingga mengubah allosterik konformasi molekul represor. Hal ini

mengakibatkan represor tidak dapat menempel lagi pada operator dan represor tidak mampu

menghambat transkripsi, sehingga  RNA polimerase akan terus berjalan. Pada gambar ketiga, represor

yang dihasilkan pada gen regulator tidak berikatan dengan ko-represor akan menjadi tidak aktif dan

transkripsi pun akan tetap berjalan. Terakhir pada gambar ke empat represor yang berikatan dengan

ko-represor pada sisi allosteriknya akan menghambat transkripsi.

Pada sistem pengendalian positif pada gen operon, operon diaktifkan oleh produk gen

regulator, yaitu aktivator. Aktivator dapat bekerja (diaktifkan) bila ada induser. Kemudian aktivator

yang telah berikatan dengan induser akan menempel pada operator. Dengan demikian transkripsi dapat

berjalan. Transkripsi dapat dihentikan kembali bila ada ko-represor. Ko-represor dapat berikatan

dengan aktivator dan menonaktifkan kerja aktivator. Secara skematis pengendalian positif operon

dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2. Sistem Pengendalian Positif pada Regulasi Ekspresi Gen

Berdasarkan gambar dapat dijelaskan bahwa pengendalian positif operon diaktifkan oleh produk

ekspresi gen regulator. Pada gambar pertama menjelaskan bahwa gen regulator menghasilkan suatu

aktivator yang belum aktif, sehingga transkripsi tidak bisa berjalan. Pada gambar kedua menjelaskan

bahwa aktivator yang dihasilkan oleh gen berikatan dengan protein induser sehingga aktivator akan

mengalami reaktivasi dan transkripsi pun berjalan. Pada gambar ketiga gen regulator yang

menghasilkan aktivator yang sudah aktif dan transkripsi pun berjalan. Pada gambar ke empat

menjelaskan bahwa aktivator akan berikatan dengan ko-represor sehinggan menjadi tidak aktif,

sehingga tidak akan terjadi transkripsi.

Selain diregulasi oleh protein regulasi, operon juga diregulasi oleh struktur sekunder mRNA.

Struktur sekunder mRNA yang dapat meregulasi transkripsi adalah tusuk konde. Struktur tusuk konde

mRNA menghasilkan 3 bentuk regulasi, yaitu penundaan (pausing), atenuasi (attenuation), dan

antiterminasi. Ketiga struktur tusuk konde terletak di lokasi sangat dekat. Tusuk konde penundaan

terletak di segmen 1 dan 2, tusuk konde atenuasi terletak di segmen 3 dan 4, sedangkan tusuk konde

antiterminasi terletak di segmen 2 dan 3 dari segmen operon, tepatnya di urutan pemimpin (leader

sequence). Dengan demikian hanya akan dijumpai maksimal 2 tusuk konde pada satu mRNA.

Mutasi nonsense juga dapat menghentikan transkripsi secara prematur pada proses elongasi.

Jika pada regulasi atenuasi tidak menghasilkan polipeptida, tetapi pada regulasi nonsense

menghasilkan polipeptida. Namun polipeptida hasil regulasi nonsense dapat berfungsi maksimal,

sebagian, bahkan tidak sama sekali. Hal ini tergantung lokasi terjadinya mutasi nonsense. Jika mutasi

terjadi di urutan awal sampai pertengahan, maka polipeptida yang dihasilkan tidak berfungsi. Namun

jika mutasi terjadi pada urutan akhir, maka polipeptida yang dihasilkan dapat berfungsi sebagian atau

penuh.

2.2 Tahapan-Tahapan Transkripsi

1. Inisiasi

Tahapan proses inisiasi transkripsi meliputi 4 langkah yaitu: (1) pembentukan kompleks

promoter tertutup, (2) pembentukan kompleks promoter terbuka, (3) penggabungan beberapa

nukleotida awal (sekiatar 10 nukleotida), dan (4) perubahan konfirmasi RNA polimerase karena

subunit σ dilepaskan dari kompleks holoenzim. Subunit σ tersebut selanjutnya dapat digunakan lagi

dalam proses inisiasi transkripsi selanjutnya. Bagian DNA yang terbuka setelah RNA polimerase

menempel biasanya terjadi pada daerah sekitar -9 sampai +3 sehingga menjadi struktur untai tunggal.

Bagian DNA yang berkaitan dengan RNA polimerase membentuk suatu struktur gelembung

transkripsi (transcription bubble) sepanjang kurang lebih 17 pasang basa. Setelah struktur promoter

terbuka secara stabil, maka selanjutnya RNA polimerase melakukan proses inisiasi transkripsi dengan

menggunakan urutan DNA cetakan sebagai panduannya. Dalam proses transkripsi, nukleotida RNA

digabungkan sehingga membentuk transkrip RNA. Nukleotida pertama yang digabungkan hampir

selalu berupa molekul purin. Kajian pada 88 promoter menunjukkan bahwa 51% molekul RNA

diawali dengan basa A, 42% diawali dengan G, 5% diawali dengan C, dan 2% diawali dengan U. pada

awalnya basa-basa RNA yang digabungkan membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA cetakan,

sehingga jika urutan DNA cetakan adalah ATG, maka basa RNA yang digabungkan adalah UAC.

Subunit σ mempunyai peranan dalam menstimulasi inisiasi transkripsi tetapi tidak

mempercepat laju pertambahan untaian RNA. Proses inisiasi transkripsi merupakan proses yang

menentukan laju transkrpisi. Inisiasi transkripsi dapat dihambat oleh pemberian antibiotic rifampisin,

tetapi antibiotic ini tidak menghambat proses pemajangan transkrip.

Setelah proses inisiasi transkripsi terjadi, selanjutnya subunit σ terlepas dari enzim inti dan

dapat digunakan oleh enzim inti RNA polimerase yang lain.siklus subunit σ tersebut pertama kali

diungkapkan oleh Travers dan Burgess pada tahun 1969. Mereka menunjukan bahwa jika transkripsi

berlangsung pada kekuatan ionic yang rendah, maka RNA polimerase inti tidak terlepas dari DNA

cetakan pada ujung suatu gen. Hal ini menyebabkan inisiasi transkrisi berhenti. Jika ke dalam sistem

tersebut dimasukkan RNA polimerase inti yang baru maka, transkripsi kemudian berjalan kembali.

Keadaan ini menunjukkan bahwa RNA polimerase inti yang baru tersebut kemudian bergabung

dengan subunit σ yang sebelumnya telah dilepaskan dari enzim RNA polimerase inti lainnya.

2. Elongasi

a. Elongasi Eukariotik

Tahapan pemanjangan (elongasi) adalah selang selama enzim RNA polimerase II bergerak

sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA dengan membuka rantai ganda DNA dan

menyalin sandi yang terdapat pada DNA membentuk molekul hibrida RNA-DNA. Proses ini diikuti

dengan kembali berpasangannya rantai tunggal DNA yang terbuka membentuk rantai ganda dengan

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

pemanjangannya masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim. RNA polimerase bergerak

sepanjang DNA menyalin urutan spesifik DNA ke dalam urutan spesifik molekul baru RNA (sintesis

RNA), gelembung transkripsi juga bergerak bersama. Gelembung transkripsi merupakan bagian DNA

yang mengalami pembukaan heliks. Bergeraknya gelembung transkripsi bersamaan dengan gerakan

maju RNA polimerase karena ketika RNA polimerase bergerak di sepanjang DNA cetakan,

gelembung transkripsi mendenaturasi untai ganda DNA di bagian depan gelembung dan merenaturasi

kembali dibagian belakang gelembung.  Panjang gelembung transkripsi kurang lebih 18 pb, tetapi

panjang daerah hibrida RNA-DNA di dalam gelembung itu lebih pendek.

Pembentukan kompleks pra-inisiasi transkripsi pada eukariot

Transkripsi gen kelas II dilakukan oleh RNA polimerase II yang dibantu oleh beberapa faktor

transkripsi umum. Penyusunan kompleks faktor transkripsi umum dan RNA polimerase II pada daerah

promotor membentuk kompleks pra inisiasi yang akan segera mengawali transkripsi jika ada

nukleotida. Ikatan semacam ini membuat daerah promotor menjadi terbuka sehingga RNA polimerase

II dapat membaca urutan DNA pada cetakan. Faktor transkripsi umum yang berperan dalam

mengarahkan RNA polimerase II ke promotor adalah TFIIA, TFIIB, TFIID,TFIIE, TFIIF, TFIIH dan

TFIIJ. Faktor-faktor transkripsi tersebut akan menempel ke daerah promotor secara beratahap sebelum

akhirnya terbentuk kompleks pra inisiasi. Penempelan faktor transkripsi tersebut terjadi dengan urutan:

pertama-tama TFIID menempel pada bagian kotak TATA pada promotor, yang dibantu oleh

faktor TFIIA sehingga membentuk kompleks DA.

kemudian diikuti oleh penempelan TFIIB,

TFIIF selanjutnya menempel diikuti oleh penempelan RNA polimerase II,

akhirnya faktor TFIIE akan menempel diikuti oleh TFIIH dan TFIIJ. Kompleks pra inisiasi

yang terbentuk disebut kompleks DABPolFEH.

Setelah terbentuk kompleks pra inisiasi RNA polimerase II siap untuk melakukan proses

transkripsi jika ada nukleotida. Faktor transkripsi yang penting untuk mengawali inisiasi proses

transkripsi adalah TBP, TFIIB, TFIIF, dan RNA polimerase II tanpa adanya TFIIE dan TFIIH,

sebenarnya sudah dapat terjadi transkripsi namun tidak sempurna. Pembentukan transkripsi yang tidak

sempurna tersebut menandakan telah terbentuknya kompleks inisisasi termasuk terjadinya pembukaan

DNA secara lokal dan pembentukan ikatan pospodiester pertama. Dalam hal ini faktor TFIIE dan

TFIIH tidak diperlukan dalam proses inisiasi melainkan diperlukan dalam proses pelepasan dari

promotor yang menandai dimulainya transkripsi (pemanjangan transkip) secara aktif. Pelepasan dari

promotot tersebut dikatalisis oleh aktifitas DNA helikase yang dimiliki oleh TFIIH sehingga

menyebabkan terbukanya DNA pada daerah promotor. Hal ini dilakukan dengan cara memuntir DNA

di daerah hilir dari bagian yang berikatan dengan faktor transkripsi yang lain sehingga terbentuk

gelembung transkripsi. Pembentukan gelembung transkripsi memunkinkan RNA polimerase untuk

memulai transkripsi dan bergerak dari hilir sepanjang 10-12 nukleotida. Pergerakan RNA polimerase

tersebut dibantu oleh aktifitas TFIIH yang menyebabkan pemanjangan gelembung transkripsi.

Faktor TFIIH mempunyai banyak peranan salah satunya adalah proses fosforilasi RNA

polimerase II menjadi bentuk IIO. TFIIH diketahui mempunyai aktifitas kinase CTD. Bentuk RNA

polimerase IIO inilah yang selanjutnya melakukan proses pemanjangan transkripsi. Fosforilasi terjadi

pada asam-asam amino pada bagian CTD yang ada pada subunit RNA polimerase II yang paling besar.

Dengan demikian dapat dikatakan bahwa proses fosforilasi RNA polimerase II menjadi inisiasi dan

selanjutnya terjadi pemanjangan transkripsi. fosforilasi pada RNA polimerase II menyebabkan

terjadinya komfirmasi kompleks inisiasi menjadi bentuk yang siap untuk melakukan pemanjangan

transkripsi. Pemanjangan transkripsi tersebut dapat terjadi karena fosforilasi RNA polimerase II

menyebabkan ikatan antara CTD dan TBP menjadi lemah. Dengan adanya nukleotida maka kompleks

pemanjangan (elongation kompleks) dapat meneruskan pemanjangan transkrispi (RNA).

Proses pemanjangan transkripsi akan berjalan sampai RNA polimerase II mencapai daerah

terminator. Terminasi transkripsi dapat terjadi karena adanya aktifitas fosfatase yang spesifik untuk

CTD sehingga mengembalikan RNA polimerase II menjadi bentuk yang tidak mengalami fosoforilasi.

Dalam keadaan tidak mengalami fosforilasi RNA polimerase II dapat digunakan lagi untuk proses

transkripsi berikutnya.

b. Elongasi Prokariot

Prokariotik memiliki satu RNA polymerase yang mentranskripsikan semua jenis RNA.

Berbeda dengan prokariotik, sel eukariotik memiliki tiga RNA polymerase. Polymerase I

mentranskripsi gen yang mengkode rRNA 5, 8S, 28S, dan 18S. Polymerase ini sering kali ditemukan

berasosiasi dengan kromosom di dalam nukleolus. Polymerase II melakukan transkripsi dari promotor

yang mengontrol sistesis pra-mRNA yang masih mengandung pengkode (ekson) dan daerah bukan

pengkode (intron). Polymerase III hanya mengenali promotor yang mengontrol sintesis RNA yang

relatif pendek, misalnya tRNA dan rRNA 5S dan sebagainya. Semua RNA polymerase memiliki

mekanisme kerja yang sama, namun mengenali jenis promotor yang berbeda.

Jika inisiasi berhasil, RNA polimerase melepaskan faktor s, dan bersama-sama dengan DNA

dan RNA nasen (RNA yang baru disintesis), akan membentuk kompleks terner atau kompleks yang

terdiri atas tiga komponen. Dengan adanya kompleks terner ini RNA polimerase dapat berjalan di

sepanjang molekul DNA. Artinya, promoter akan ditinggalkannya untuk kemudian ditempati oleh

holoenzim RNA polimerase berikutnya sehingga terjadi reinisiasi transkripsi. Bagian DNA yang

mengalami pembukaan heliks, atau disebut dengan gelembung transkripsi (transcription bubble), akan

terlihat bergeser di sepanjang molekul DNA sejalan dengan gerakan RNA polimerase. Panjang bagian

DNA yang mengalami pembukaan heliks tersebut relatif konstan, yakni sekitar 17 pb sedangkan ujung

5’ molekul RNA yang disintesis akan membentuk heliks hibrid dengan pita antisens DNA sepanjang

lebih kurang 12 pb. RNA polimerase membuka heliks DNA di depan gelembung transkripsi dan

menutup heliks DNA di belakangnya. Dengan demikian, heliks hibrid RNA-DNA harus berputar

setiap kali terjadi penambahan nukleotida pada RNA nasen.

c. Pemrosesan mRNA

Mekanisme-mekanisme yang kompleks memastikan disingkirkannya intron-intron dari pra-

mRNA (transkrip primer) dan disambung-sambungkannyaekson dalam urutan yang benar. Setelah itu,

pra-mRNA eukariota mengalami sejumlah modifikasi kovalen sebelum dilepaskan dari nucleus

sebagai molekul-molekul pembawa pesan (mesenger) dewasa. Enzim poli-A polimerase

menambahkan (tanpa cetakan) rentangan panjang nukleotida adenin ke ujung 3’ masing-masing pra-

mRNA sehingga terbentuklah ekor poli-A. Ujung-ujung 5’ memperoleh “tudung” (cap) dari nukleotida

guanin yang tidak biasa (3’-G-5’ ppp5’-N-3’p). Sebuah gugus metil ditambahkan sesudahnya ke

tudung guanin yang terbalik itu. Dengan demikian, baik ujung 5’ maupun ujung 3’ kebanyakan mRNA

eukariotik memiliki gugus-gugus 2’-OH dan 3’-OH bebas pada gula-gula ribosa terminalnya. Ribosom

eukariotik biasanya berikatan ke tudung mRNA dan kemudian bergerak menghilir sepanjang mRNA

hingga menemukan kodon inisiasi AUG pertama dan memulai translasi disana.

3. Terminasi

Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau terlepasnya

enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA cetakan. Begitu pula halnya

dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika RNA polimerase mencapai urutan basa

tertentu yang disebut dengan terminator.Terminasi transkripsi dapat terjadi oleh dua macam sebab,

yaitu terminasi yang hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi diri) dan

terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus (protein rho). Di antara keduanya

terminasi diri lebih umum dijumpai.

Terminasi diri terjadi pada urutan basapalindrom yang diikuti oleh beberapa adenin (A). Urutan

palindrom adalah urutan yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh karena urutan

palindom ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka molekul RNA yang dihasilkan akan

mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan kala (loop)Inisiasi transkripsi tidak harus menunggu

selesainya transkripsi sebelumnya. Hal ini karena begitu RNA polimerase telah melakukan

pemanjangan 50 hingga 60 nukleotida, promoter dapat mengikat RNA polimerase yang lain. Pada gen-

gen yang ditranskripsi dengan cepat reinisiasi transkripsi dapat terjadi berulang-ulang sehingga gen

tersebut akan terselubungi oleh sejumlah molekul RNA dengan tingkat penyelesaian yang berbeda-

beda.

Transkripsi akan berakir pada saat RNA polimerase mencapai ujung gen yang disebut

terminator. Pada bakteri E. coli ada dua macam terminator yaitu: (1) terminator yang tidak tergantung

pada protein rho (rho-dependent terminator), dan (2) terminator yang tergantung pada protein rho(rho-

independent terminator).

Pengakhiran Transkripsi yang Tidak Tidak Tergantung pada Faktor Rho

Pengakhiran terminasi yang tidak tergantung pada rho dilakukan tanpa harus melibatkan suatu

protein khusus, melainkan ditentukan oleh adanya suatu urutan nukleotida tertentu pada bagian

terminator. Sinyal yang akan mengakhiri transkripsi dengan mekanisme semacam ini ditentukan oleh

daerah yang mengandung banyak urutan GC yang dapat membentuk struktur batang dan lengkung

(stem-and-loop) pada RNA dengan panjang sekitar 20 basa di sebelah hulu dari ujung 3’ –OH dan

diikuti oleh rangkaian 4-8 residu uridin berurutan. Struktur batang lengkung tersebut menyebabkan

RNA polimerase berhenti dan merusak bagian 5’ dari hibrid RNA-DNA. Bagian sisa hibrid RNA-

DNA tersebut berupa urutan oligo (rU) yang tidak cukup stabil berpasangan dengan dA. Akibatnya

ujung 3’ hibrid tersebut akan terlepas sehingga transkripsi berakhir. Eksperimen yang dilakukan oleh

Peggy Farnham dan Terry Platt menunjukkan bahwa pengakhiran transkripsi tanpa melibatkan factor

rho mempunyai 2 ciri utama, yaitu, (1) adanya rangkaian basa berulang-balik (inverted repeat) yang

dapat membentuk lengkungan, dan (2) adanya rangkaian basa T pada untaian DNA bukan cetakan

(nontemplate strand) sehingga membentuk pasangan basa yang lemah antara rU-dA yang menahan

transkrip RNA pada untaian DNA cetakan. Pada waktu lengkungan RNA terbentuk, maka RNA

polimerase berhenti dan ikatan basa yang lemah menyebabkan RNA yang baru terbentuk akan lepas.

Terminasi menggunakan protein rho

Terminasi transkripsi dapat juga terjadi dengan bantuan suatu protein khusus yang dinamakan

protein rho (ρ). Rho merupakan protein heksamer yang akan menghidrolisis ATP dengan adanya

RNA untai tunggal. Protein ini nampak terikat pada urutan sepanjang 72 basa pada RNA, yang diduga

lebih disebabkan oleh pengenalan suatu struktur spesifik daripada karena adanya urutan konsensus.

Rho bergerak di sepanjang RNA nasen menuju kompleks transkripsi. Pada kompleks transkripsi ini

rho memungkinkan RNA polimerase untuk berhenti pada sinyal terminator tertentu. Sinyal-sinyal

terminator ini, seperti halnya sinyal terminator yang tidak bergantung kepada rho, lebih dikenali oleh

RNA daripada oleh DNA cetakannya. Adakalanya terminator tersebut juga berupa struktur tusuk

konde tetapi tidak dikuti oleh urutan poli U.

RNA polimerase E. coli

Enzim RNA polimerase pada E. coli sekurang-kurangnya terdiri atas lima subunit, yaitu alfa (a), beta

(b), beta prima (b’), omega (w), dan sigma (s). Pada bentuk lengkapnya, atau disebut

sebagai holoenzim

α = diduga berfungsi dalam penyusunan enzim

β = berfungsi dalam pengikatan nukleotida

β’ = berfungsi dalam penempelan DNA

σ = berfungsi untuk mengarahkan agar RNA polimerase menempel pada promotor.

DAFTAR PUSTAKA

Agustino, Martínez dan Antonio.2011. Escherichia coli transcriptional regulatory network. Network

Biology, 2011, 1(1):21-33

Arndt, Karen M dan Caroline M. Kane. 2003. Running with RNA polymerase:eukaryotic transcript

elongation. TRENDS in Genetics Vol.19 No.10 October 2003

Conaway, Joan W., Ali Shilatifard, Arik Dvir dan Ronald C. Conaway. 2000. Control of elongation by

RNA polymerase II. TIBS 25 PII: S0968-0004(00)01615-7.

Fatchiyah dan Arumingtyas, Estri Laras. 2006. Kromoson, Gen, DNA, Sintesis protein dan regulasi. Malang:

Laboratium Biologi Molekuler dan Seluler Universitas Brawijaya

Jason.2011.Unravelling the means to an end: RNA polymerase II transcription termination. Nature

Reviews Macmillan Publisher.

Sarmoto, 2011 ,FROM Gene to Protein moleculer biology 2011, Department of pharmacy, UNSOED.