TRANSKRIPSI PADA PROKARIOT

Oleh

Kelompok 14/Offering G

Tiara Dwi Nurmalita 120342400172

Wahidah Fitria Nur Maretta 120342400171

Transkripsi yang terjadi pada eukariot dan prokariot memiiki ciri yang

sama, perbedaannya terletak pada detailnya. Hal ini membuat para peneliti

menggunakan RNA polymerase E. coli untuk mempelajari perbedaan transkripsi

yang terjadi antara eukariot dan prokariot. Sebuah segmen DNA ditranskipsikan

untuk memproduksi sebuah molekul RNA. Segmen ini disebut sebagai unit

traskripsi. Unit tanskripsi mungkin saja sama

atau mirip dengan gen yang ada pada individu.

Traskripsi secara besar-besaran membawa kode

urutan dari beberapa gen yang berasal dari

bakteri.

Trankripsi dibagi menjadi tiga tahap,

yaitu tahap inisiasi, elongasi (pemanjangan), dan

terminasi. Rantai RNA baru yang dihasilkan

melalui transkripsi kemudian memasuki tahap

elongasi dan akan dibebaskan sebagai molekul

RNA pada tahap terminasi. Transkripsi terjadi

dari dari ujung 5’ ke 3’ secara berturut-turut dalam molekul mRNA. Sintesis DNA

secara terminologi selalu terjadi dari arah 5’ ke 3’. Transkripsi urutan DNA cocok

dengan segmen 5’ dan 3’ sehingga transkripsinya secara spesifik relatif terjadi

pada poin ini.

RNA polimerase: Kompleks enzim

RNA polimerase yang mengkatalisis transkripsi adalah kompleks,

multimerik protein. RNA polimerase dari E.coli memiliki bobot molekul sebesar

480.000 dan berisi 5 polipeptida. Dua dari 5 polipeptida ini mempunyai

gambar 1. Tiga tahap transkripsi

kesamaan, dengan demikian, enzim RNA polimerase memiliki empat jenis

polipeptida yang berbeda.

Faktor sigma (σ ) merupakan sebuah subunit yang hanya terlibat pada

tahap inisiasi dan tidak memiliki peran dalam pemanjangan rantai. Faktor σ

berfungsi untuk mengenali dan mengikat DNA polymerase untuk melakukan

transkripsi dalam DNA. Setelah rantai RNA melalui tahap inisiasi, faktor σ akan

dibebaskan dan rantai yang memasuki tahap pemanjangan akan dikatalis oleh

enzim inti (α2ββ ' ¿. Enzim inti yang tidak mengandung σ akan dikatalis oleh

sintesis RNA di dalam DNA template. Jika demikian enzim yang tidak

mengandung σ akan diinisiasi oleh rantai RNA secara acak dalam DNA.

Perbedaannya adalah holoenzim yang mengandung σ akan diinisiasi dalam rantai

RNA secara in vivo.

Inisiasi rantai-rantai RNA

Inisiasi rantai-rantai RNA terlibat dalam tiga tahap: (1) ikatan polimerase

holoenzim untuk wilayah promotor di DNA; (2) terbukanya 2 untai DNA local

oleh RNA polimerase; (3) pembentukan ikatan fosfodiester antara beberapa

ribonukleotida pada rantai RNA yang baru dibentuk. Holoenzim yang tersisa

melompat pada area promotor selama sintesis rantai 8 atau 9, lalu faktor sigma

dilepaskan, dan enzim inti memulai fase

pemanjangan sintesis RNA. Selama

inisiasi, rantai pendek dari 2-9

ribonucleotida disintesis dan dilepaskan.

Melalui konvensi, pasangan

nukleotida yang berada dalam dan

berdekatan dengan unit trankripsi relatif

dihitung dalam inisiasi transkripsi.

Pasangan nukleotida yang cocok dengan

ujung 5’ akan ditrankripsi terlebih

daupstream oleh RNA. Pasangan basa

yang diprediksi pada tahap inisiasi akan

diberikan tanda minus (-) kemudian gambar 2. Elongasi Rantai RNA yang dikatalis

oleh RNA polymerase pada E. coli

diberikan tanda plus (+) sebelum dipastikan. Urutan nukleotida yang

diprediksikan pada inisiasi disebut sebagai upstream sequences dan yang

mengikuti inisiasi disebut downstream sequences.

Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, sub unit sigma dari RNA

polimerase menghubungkan ikatannya ke promotor pada DNA. Ratusan promotor

E.coli yang telah diurutkan dan ditemukan hanya memiliki sedikit kesamaan. Dua

sekuen pendek di dalam promotor-promotor layak untuk dikonservasi dan

dikenali, namun hal ini jarang dikenali pada dua promotor yang berbeda. Titik

tengah dari dua sekuen yang dikonservasi terjadi pada pasangan nukleotida 10 dan

35, secara sendiri-sendiri, sebelum terjadi transkripsi dan inisiasi. Dengan

demikian, mereka disebut sekuen -10 dan sekuen -35.

Pemanjangan Rantai RNA

Pemanjangan rantai RNA dikatalisis oleh RNA polimerase

enzim inti, ini terjadi setelah melepas subunit σ (sigma). Perpanjangan kovalen

rantai RNA terjadi di dalam gelembung transkripsi, sebuah segmen DNA lokal

yang terbuka. Molekul RNA polimerase terdiri atas DNA yang terbuka dan

aktivitas DNA yang melilit segmen DNA lokal yang terbuka. Molekul RNA

polimerase secara terus-menerus tidak melilit dan DNA untai ganda berada di

depan tempat polimerisasi melilit kembali melengkapi untaian DNA, yang berada

di belakang tempat polimerisasi dan bergerak disepanjang untai ganda. RNA baru

yang dihasilkan dipindahkan dari untai cetakan DNA sebagai RNA polimerase

yang bergerak sepanjang molekul DNA.

Terminasi Rantai DNA

Terminasi rantai DNA terjadi ketika RNA polymerase bertemu dengan

sebuah sinyal terminal. Ketika terminasi terjadi, transkripsi menghasilkan molekul

RNA baru. Terdapat dua jenis terminal transkripsi pada E. coli, yaitu

rhodependent terminators dan rho-independent terminators. Rhodependent

terminators adalah terminator yang melibatkant protein ρ. Rho-independent

terminators merupakan terminator yang tidak terdapat keterlibatan ρ.

Rho-independent terminators terdiri dari GC yang diikuti oleg 6 atau lebih

pasangan basa AT dengan induk A berada pada urutan template. Daerah urutan

nukleotida GC yang terdiri atas kebalikan pengulangan urutan nukleotida pada

masing-masing untai DNA akan terbalik dan dilengkapi. Ketika ditranskripsikan,

daerah yang pengulangannya terbalik akan memproduksi RNA untai tunggal yang

urutan basanya berpasangan dan berbentuk struktur hairpin.

Struktur hairpin DNA segera setelah disintesis dari bagian yang berperan

dalam rantai RNA dan akan memperlambat pergerakan molekul RNA polymerase

sepanjang DNA. Pergerakan molekul RNA polymerase ini dapat menyebabkan

jeda di rantai yang diperpanjang. Sejak pasangan basa AU melemah, energi yang

lebih sedikit dibutuhkan untuk memisahkan basa pada rantai pasangan basa.

Pergerakan U setelah melalui daerah hairpin akan membebaskan rantai RNA

yang disintesis terbaru dari DNA template. Pembebasan ini terjadi kerena jeda

yang dibuat oleh RNA polymerase.

Mekanisme terminasi rho-dependent dari transkripsi mirip dengan

terminasi rho-independent yang keduanya melibatkan pembentukan ikatan

hidogen yang seperti struktur hairpin di upstream dari tempat terminasi. Pada

kedua kasus, struktur hairpin ini menghalangi pergerakan RNA polimerase yang

menyebabkan terjadinya jeda. Penghancur rho – dependent berisi 2 sekuen

tambahan: sepasang nukleotida 50-90 sekuen di upstream dari pembalikan sekuen

ulangan yang menghasilkan sebuah untaian RNA dengan jumlah C’s yang banyak

namun hanya bebrapa G’s, dan sebuah sekuen khusus yaitu tempat ikatan Rho

protein yang dinamakan rut, yang berada di dekat ujung salinan 3’.

Transkripsi Serentak, Translasi, dan Degradasi mRNA

Pada prokariota , translasi dan degradasi molekul mRNA sering dimulai

sebelum sintesis (transkripsi) selesai . sejak molekul mRNA disintesis, ditranslasi,

dan didegradasi pada arah ujung 5’ ke 3’, 3 proses dapat terjadi secara stimultan

pada molekul RNA yang sama. Pada prokariotik sintesis polipeptida tidak

dipisahkan oleh selubung nukleus dari tempat selubung mRNA. Ketika ujung 5’

dari sebuah mRNA telah disintesis, dapat dengan segera digunakan sebagai

cetakan untuk sintesis polipeptida.

Rujukan

Snustad, D.P. & Simmons M. J.. 2012. Principle of Genetics. United States of

America: John Wiley & Sons, Inc.