translasi dan poliribosom ilham

19
TRANSLASI Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Perlu dipahami bahwa hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. Suatu ORF (open reading frame, kerangka baca terbuka) dicirikan oleh: 1. Kodon inisiasi translasi, yaitu urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA), 2. Serangkaian urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon dan 3. Kodon terminasi translasi, yaitu TAA (UAA pada mRNA). TAG (UAG pada mRNA) dan TGA (UGA pada mRNA). Kodon (kode genetik) adalah urutan nukleotida yang terdiri atas 3 nukleotida berurutan (sehingga sering disebut triplet kodon) yang menyandi asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pada mRNA) mengkode asam amina metionin. Sebelum pembelahan sel, DNA di dalam kromosom mengganda sehingga setiap sel anak memiliki kromosom yang sama. DNA bertanggungjawab untuk mengkode semua protein. Setiap asam amino di kode oleh satu atau lebih triplet nukleotida. Kode ini dihasilkan dari satu untai DNA melalui proses yang disebut dengan transkripsi. Proses ini menghasilkan mRNA yang akan dibawa keluar dari inti untuk selanjutnya diterjemahkan menjadi protein. Translasi berlangsung di

Upload: zuchdiawati-luthfi-utami

Post on 24-Oct-2015

73 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

bsm

TRANSCRIPT

Page 1: Translasi Dan Poliribosom Ilham

TRANSLASI

Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul

mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau

protein. Perlu dipahami bahwa hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA

dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan

DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. Suatu ORF (open

reading frame, kerangka baca terbuka) dicirikan oleh: 1. Kodon inisiasi translasi, yaitu

urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA), 2. Serangkaian urutan nukleotida

yang menyusun banyak kodon dan 3. Kodon terminasi translasi, yaitu TAA (UAA

pada mRNA). TAG (UAG pada mRNA) dan TGA (UGA pada mRNA). Kodon (kode

genetik) adalah urutan nukleotida yang terdiri atas 3 nukleotida berurutan (sehingga

sering disebut triplet kodon) yang menyandi asam amino tertentu, misalnya urutan ATG

(AUG pada mRNA) mengkode asam amina metionin.

Sebelum pembelahan sel, DNA di dalam kromosom mengganda sehingga setiap

sel anak memiliki kromosom yang sama. DNA bertanggungjawab untuk mengkode

semua protein. Setiap asam amino di kode oleh satu atau lebih triplet nukleotida. Kode ini

dihasilkan dari satu untai DNA melalui proses yang disebut dengan transkripsi. Proses ini

menghasilkan mRNA yang akan dibawa keluar dari inti untuk selanjutnya diterjemahkan

menjadi protein. Translasi berlangsung di ribosom. Ribosom disusun oleh molekul-

molekul rRNA dan beberapa macam protein.

Kode seperti yang disebut di atas diterjemahkan pada suatu struktur yang disebut

ribosom yang juga dibuat di dalam inti. Ribosom ini merupakan tempat bagi mRNA di

mana mRNA akan terikat. Asam amino untuk sintesis protein akan di bawa ketempat ini

oleh RNA transfer (tRNA). Setiap tRNA memiliki triplet yang akan berikatan dengan

urutan nuklotida yang sesuai pada mRNA. Sebagai contoh fenil alanin yang terikat pada

tRNA yang miliki tiplet AAA (adenin-adenin-adenin) akan berikatan dengan urutan

nukleotida yang sesuai pada  mRNA yaitu UUU (urasil, urasil, urasil). 

Translasi suatu protein terdiri dari tiga langkah: inisiasi, pemanjangan (elongasi)

dan penghentian ( terminasi).Translasi berawal dengan pembentukan kompleks inisiasi,

kemudian sintesis polipeptida melalui serangkaian langkah pemanjangan yang diulang-

Page 2: Translasi Dan Poliribosom Ilham

ulang sewaktu masing-masing asam amino ditambahkan kerantai polipeptida yang

tumbuh. Terjadi penghentian sintesis di tempat dimana mRNA mengandung kodon stop,

dalam rangka rantai polipeptida yang telah lengkap tersebut dilepaskan.

1. Translasi Prokaryot

Pada dasarnya mekanisme translasi pada prokaryot sama seperti eukaryot, dengan

tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi. Hanya saja sintesis protein pada prokaryot

dimulai dengan N-formilmetionin (fMet) yang dibawa oleh tRNA khusus. (tRNAf

dan tRNAm). Kompleks inisiasi 70S menempatkan formilmetionine tRNA pada situs P

ribosom. Kompleks inisiasi ini terdiri dari 30S dan 50S. Untuk membawa formilmetionil

dan mRNA ke ribosom diperlukan tiga macam protein yang merupakan faktor inisiasi

(IF1, IF2, IF3).

Inisiasi

Tahap pertama dalam proses translasi pada prokaryot adalah penggabungan

mRNA, subunit 30S dan formilmetionil tRNA membentuk kompleks inisias 30S.

Pembentukan kompleks ini memerlukan GTP (guanosin trifosfat) dan beberapa protein

yang disebut faktor inisiasi (IF). IF-3 secara sendirian dapat berikatan dengan 30S. Tetapi

ikatan tersebut distabilkan oleh IF-1 dan IF-2. Setelah ketiga faktor inisiasi berikatan

dengan subunit 30S, mRNA dan amino asil tRNA yang pertama bergabung dengan

rangkaian tersebut secara acak. Asam amino yang digabungkan pertama adalah N-formil

metionin (fMet). Dalam proses inisiasi, IF-3 berperan dalam pengikatan mRNA pada unit

30S. Sedangkan IF-2 berperan dalam mengikatkan fMet-tRNAMet pada kompleks inisiasi

30S, dalam pengikatan tersebut diperlukan molekul GTP.

Setelah kompleks inisiasi 30S terbentuk selanjutnya subunit 50S bergabung

membentuk kompleks inisiasi 70S. Pada pembentukan kompleks inisiasi ini IF-1 dan IF-3

terlepas dari kompleks. Pembentukan kompleks ini dilakukan dengan menggunakan hasil

hidrolisis GTP yang terjadi waktu IF-2 terlepas dari kompleks. Hidrolisis GTP

mendorong pelepasan IF-2 dan dapat menghambat pembentukan kompleks inisiasi 70S,

IF-2 yang terlepas dapat digunakan kembali dalam pembentukan kompleks inisiasi 30S

yang lain. Setelah tahapan ini terbentuk kompleks inisiasi 70S siap melakukan proses

pemanjangan (elongasi) polipeptida.

Page 3: Translasi Dan Poliribosom Ilham

Skema inisiasi translasi pada prokariotik:

Elongasi

Proses pemanjangan polipeptida disebut elongasi secara umum sama antara

prokaryot dan eukaryot terjadi tiga tahapan :

1. Pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A pada ribosom

Page 4: Translasi Dan Poliribosom Ilham

Apabila fMet-tRNAMet berikatan dengan tempat P, kodon mRNA di tempat A

menentukan aminoasil-tRNA mana yang akan berikatan di tempat itu. Sebelum terikat ke

mRNA, aminosil-tRNAmula-mula berikatan dengan GTP dan suatu faktor pemanjangan

yaitu EF-Tu. Ketika aminoasil-tRNA berikatan dengan tempat A, GTP mengalami

hidrolisis membentuk GDP.

Kompleks GDP dan faktor pemanjangan (EF-Tu) berikatan dengan faktor lain

yaitu EF-Ts sehingga GDP dapat dibebaskan. Kompleks kemudian mengikat GTP , dan

EF-Ts terlepas meningggalkan EF-Tu terikat ke GTP, siap digunakan untuk pemanjangan

berikutnya.

Page 5: Translasi Dan Poliribosom Ilham

2. Pembentukan ikatan peptida

Pada putaran pertama pemanjangan aminoasil-tRNA di tempat A sekarang

membentuk ikatan peptida dengan formilmetionil-tRNA di tempat . Peptidiltransferase

yang bukan protein melainkan rRNA subunit ribosom besar mengkatalisis pembentukan

ikatan peptida tRNA di tempat A sekarang mengandung rantai polipeptida yang sedang

tumbuh dan tRNA di tempat P tidak mengandung asam amino.

3.Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di

sisi A.

Translokasi melibatkan faktor EF-G yang membentuk kompleks dengan GTP dan

berikatan dengan ribosom menyebabkan perubahan konformasi yang menggerakan

Page 6: Translasi Dan Poliribosom Ilham

mRNAdan tRNAyang berkenaan dengan ribosom, tRNA yang tidak mengandung asam

amino bergerak dari tempat P ke tempat E (exit). Dari tempat ini tRNA dilepaskan.

Peptidil-tRNA bergerak ke tempat P dan tempat A ditempati kodon berikutnya pada

mRNA. Selama translokasi, GTP mengalami hidrolisis menjadi GDP yang dilepaskan

dari ribosom bersama faktor elongasi.

Terminasi

Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA,

UGA,UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dalam keadaan

normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino yang sesuai dengan ketiga

kodon tersebut. Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon

terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir. Pada E.coli ketiga sinyal penghentian

tersebut dikenali oleh suatu protein yaitu release factor (RF), misalnya RF1 mengenali

kodon UAA atau UAG, RF2 mengenali kodon UAA atau UGA. Penempelan RF pada

kodon terminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisis

Page 7: Translasi Dan Poliribosom Ilham

ikatan antara polipeptida dengan tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA yang kosong

pada mengalami translokasi ke sisi P. Polipeptida yang sudah dipotong dari tRNA lepas

dari ribosom. Setelah itu subunit 30S dan 50S terdisosiasi dan adpat digunakan untuk

sintesis protein berikutnya.

2.Translasi Eukaryot

Pada dasarnya mekanisme translasi pada eukaryot sama seperti prokaryot, dengan

tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi. Hanya saja sintesis protein pada eukaryot

dimulai dengan metionin yang dibawa oleh tRNA khusus. Kompleks inisiasi ini terdiri

dari 60S dan 40S. Untuk membawa metionin dan mRNA ke ribosom diperlukan

merupakan faktor inisiasi faktor inisiasi (eIF).

Page 8: Translasi Dan Poliribosom Ilham

Inisiasi

Pada eukaryot, kodon inisiasi adalah metionin molekul tRNA inisiator disebut

tRNAiMet . Ribosom bersama tRNAiMet dapat menemukan kodon awal dengan berikatan

dengan ujung 5’ (tudung), kemudian melakukan pelarikan (scanning) transkrip kearah

hilir (dengan arah 5’ ke 3’) sampai menemukan kodon awal.

Pada eukariotik, faktor inisiasi translasi yang diperlukan adalah eIF-1, -2, -3, -4, -

5, dan -6 (huruf e adalah singkatan dari eukariotik). Faktor eIF-3 mengubah sub unit kecil

ribosom eukariotik (40S) menjadi suatu bentuk yang siap untuk menerima amioasil-

tRNA pertama. Setelah aminoasil-tRNA yang pertama melekat dengan bantuan eIF-2,

terbentuklah kompleks 43S. Selanjutnya, dengan bantuan eIF-4, mRNA melekat ke

kompleks 43S membentuk kompleks 48S. Akhirnya, faktor eIF-5 membantu sub unit

besar (60S) untuk melekat pada kompleks 48S sehingga dihasilkan kompleks 80S yang

siap untuk melakukan translasi mRNA. Faktor eIF-6 adalah suatu faktor anti asosiasi

Page 9: Translasi Dan Poliribosom Ilham

yang mencegah sub unit 60S untuk berasosiasi dengan subunit 40S sebelum terbentuk

kompleks inisiasi. Faktor eIF-4F adalah suatu faktor yang melekat pada struktur tudung

pada ujung 5’. Faktor ini terdiri atas 3 bagian, yaitu eIF-4E, eIF-3, dan poly[A]-binding

protein, faktor eIF-4G menarik sub unit 40S ke mRNA sehingga menstimulasi inisiasi

translasi.

Elongasi

Proses pemanjangan polipeptida disebut elongasi secara umum sama antara

prokaryot dan eukaryot terjadi tiga tahapan :

1. Pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A pada ribosom

Apabila Met-tRNAMet berikatan dengan tempat P, kodon mRNA di tempat A

menentukan aminoasil-tRNA mana yang akan berikatan di tempat itu. Sebelum terikat ke

mRNA, aminosil-tRNAmula-mula berikatan dengan GTP dan suatu faktor pemanjangan

yaitu EF1α Ketika aminoasil-tRNA berikatan dengan tempat A, GTP mengalami

hidrolisis membentuk GDP.

Kompleks GDP dan faktor pemanjangan (EF1α) berikatan dengan faktor lain

yaitu Eβ y sehingga GDP dapat dibebaskan. Kompleks kemudian mengikat GTP , dan EF

terlepas meningggalkan EF-Tu terikat ke GTP, siap digunakan untuk pemanjangan

berikutnya.

2. Pembentukan ikatan peptida

Pada putaran pertama pemanjangan aminoasil-tRNA di tempat A sekarang

membentuk ikatan peptida dengan metionil-tRNA di tempat . Peptidiltransferase yang

bukan protein melainkan rRNA subunit ribosom besar mengkatalisis pembentukan ikatan

peptida tRNA di tempat A sekarang mengandung rantai polipeptida yang sedang tumbuh

dan tRNA di tempat P tidak mengandung asam amino.

3. Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang

ada di sisi Translokasi melibatkan faktor EF-2 yang membentuk kompleks dengan GTP

dan berikatan dengan ribosom menyebabkan perubahan konformasi yang menggerakan

mRNAdan tRNAyang berkenaan dengan ribosom, tRNA yang tidak mengandung asam

amino bergerak dari tempat P ke tempat E (exit). Dri tempat ini tRNA dilepaskan.

Peptidil-tRNA bergerak ke tempat P dan tempat A ditempati kodon berikutnya pada

Page 10: Translasi Dan Poliribosom Ilham

mRNA. Selama translokasi, GTP mengalami hidrolisis menjadi GDP yang dilepaskan

dari ribosom bersama faktor elongasi.

Page 11: Translasi Dan Poliribosom Ilham

Terminasi

Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA,

UGA,UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dalam keadaan

normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino yang sesuai dengan ketiga

kodon tersebut. Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon

terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir. Pada eukaryot ketiga sinyal

penghentian tersebut dikenali oleh suatu protein yaitu eukaryot release factor (eRF),

Penempelan eRF pada kodon terminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase

yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida dengan tRNA pada sisi Pdan menyebabkan

tRNA yang kosong pada mengalami translokasi ke sisi P. Polipeptida yang sudah

dipotong dari tRNA lepas dari ribosom. Setelah itu subunit 60S dan 40S terdisosiasi dan

adpat digunakan untuk sintesis protein berikutnya.

Page 12: Translasi Dan Poliribosom Ilham

A. Poliribosom

Sewaktu satu ribosom bergerak sepanjang mRNA dan menghasilkan rantai polipeptida

ribosom kedua dapat berikatan dengan ujung 5’ pada mRNA yang tidak ditempati (kosong).

Pada ribosom dapat bersamaan melakukan translasi pada satu mRNA membentuk kompleks

yaitu poliribosom. Sebuah ribosom meliputi sekitar 80 nukleotida pada sebuah mRNA. Oleh

karena itu ribosom terdapat di mRNA dengan interval setiap sekitar 100 nukleotida. Rantai

polipeptida yang melekat diribosom tumbuh semakin panjang seiring dengan pergerakan masing-

masing ribosom dari ujung 5’ ke ujung 3’ mRNA.

Pengolahan protein pasca translasi

Pengolahan protein pasca translasi sewaktu dibentuk di ribosom, rantai polipeptida

bergerak melalui suatu terowongan dalam ribosom. Terowongan ini dapat memuat sekitar 30

residu asam amino. Seiring dengan polimerisasi rantai, residu asam amino di ujung terminal-N

mulai keluar dari daerah yang terlindung di dalam ribosom ini lalu meengalami pelipatan

membentuk konformasi 3 dimensi polipeptida.

Protein berikatan dengan polipeptida nascent (yaitu polipeptida yang sedang dalam

proses sintesis) dan memperantarai proses elipatan tersebut mediator ini disebut chparone karena

mencegah terjadinya intrraksi yang tidak sesuai. Pembentukan ikatan disulfida antara residu

system juga berperan membentuk struktur tiga dimensi polipeptida. Enzim dapat bekerja pada

olipeptida nascent dan memodifikasi residu tertentu. Metionin terminal-N biasanya dikeluarkan

oleh protease. Juga dapat terjadi pemutusan terhadap residu lainnya.

Page 13: Translasi Dan Poliribosom Ilham

Residu asam amino dapat mengalami modifikasi dengan penambahan berbagai jenis

gugus fungsional. Asam amino terminal-N kadang-kadang mengalami asetilasi. Ke residu lisin

dapat ditambahkan gugus metil. Residu prolin dan lisin dapat mengalami modifikasi melalui

hidroksilasi, terutam pada kolagen. Karboksilasi merupakan modifikasi yang penting, terutama

untuk fungsi protein yang terlibat dalam pembekuan darah. Dapat ditambahkan asam lemak,

yang dapat membentuk region hidrofobik untuk merekatkan protein ke membrane. Penambahan

dan pengeluaran gugus phospat (yang berikatan kovalen dengan residu serin, treoin, dan tirosin)

berfungsi untuk mengubah akifitas banyak protein (missal enzim pada sintesis dn penguraian

glikogen). Glikosilasi, penambahan gugus karbohidrat, merupakan modifikasi terutama terjadi

padda protein yng akan disekresikan atau digabungkan ke membrane.