MODIFIKASI PASCA TRANSKRIPSI
RESUME Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Genetika I yang Dibina oleh Prof. Dr. A.D. Corebima, M.Pd.
Disusun Oleh: Kelompok 13/Offering A Eka Imbia Agus Diartika (140341601668) Fiqih Dewi Maharani
(140341606456)
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN BIOLOGI Maret 2016
MODIFIKASI PASCA TRANSKRIPSI Transkripsi, Proses Pengangkutan RNA, dan Translasi pada Sel Eukariot Pada sel eukariot, transkripsi terjadi di dalam inti dan translasi terjadi di dalam sitoplasma. Proses transkripsi dan translasi pada eukariot lebih kompleks dibandingkan pada prokariot, termasuk proses pembentukan mRNA. mRNA pada eukariot berasal dari transkrip gen primer dan melibatkan beberapa proses, yaitu (1) pemotongan sebagian besar precursor mRNA (pre-mRNA) menjadi mRNA yang lebih kecil, (2) penambahan kelompok 7-metil guanosin pada ujung 5’, (3) penambahan sekitar 200 nukleotida dengan urutan adenilat nukleotida (ujung “poly-A”) yang panjang pada ujung 3’, (4) pembentukan
protein
spesifik
yang
kompleks.
Proses
pemotongan melibatkan perubahan pre-mRNA menjadi molekul mRNA melibatkan pemindahan urutan utama dari ujung 5’ ke kodon inisial translasi, dan segmen bukan kodon di antara daerah kodon (intron). Tidak setiap transkripsi gen melalui keseluruhan tahapan tersebut. Tidak semua ribosom RNAs disitesis di dalam inti sel eukariot. RNA ini disebut “heterogeneous nuclear RNA” (hnRNA). Proses translasi pada eukariot analog dengan translasi pada prokariot. Pembedanya hanya inisial tRNA belum dibentuk dan sebagian besar mRNAs pada sel eukariot bersifat monogenic, sehingga hanya satu molekul polipeptida yang diterjemahkan dari tiap mRNA. Pemindahan Urutan Intron dari Penyambungan RNA Sebagian besar gen sel eukariot mengandung lebih banyak daerah nonkodon (intron) yang memisahkan daerah kodon (exons). Tidak banyak gen pada prokariot yang mengandung daerah intron. Daerah exon harus bergabung dengan nukleotida tunggal dan kodon tersebut harus diterjemahkan dengan tepat.
Pada struktur gen mitokondria dan kloroplas, struktur penghubung exon-intron berbeda dengan gen pada umumnya, sehingga proses penyambungan RNA juga berbeda. Ada satu urutan pendek yang mengandung intron, yaitu “TACTAAC box”. Sisa adenin pada urutan ke-6 pada “TACTAAC box” mempunyai peranan penting dalam proses penyambungan RNA. Terdapat 3 tipe pemotongan intron pada proses transkripsi RNA, yaitu:
Intron precursor tRNA dipotong tepat pada saat pembelahan inti
dan
ligasi
yang
dikatalisis
oleh
enzim
endonuklease. Intron pada Tetrahymena precursor rRNA dipindah ke reaksi khusus
reaksi
dan
molekul
RNA
itu
yang
berfungsi
sebagai
medianya. Intron dari hnRNA digabungkan melalui dua tahap reaksi yang dipengaruhi kompleks partikel ribonukleoprotein yang disebut “spliceosomes”.
Penyambungan Precursor tRNA: Keunikan Nuklease dan Ligase Proses penyambungan precursor tRNA (invitro dan mutan) telah bekerja secara efektif pada jamur ragi (Saccaromyces sp.). Proses pemotongan precursor tRNA terjadi dalam dua tahap, yaitu ikatan membran nuclear menggabungkan endonuklease dan menjadikan potongan tersebut tepat pada ujung intron. Adanya suatu reaksi kompleks, ligase menggabungkan 2 bagian tRNA, sehingga dihasilkan molekul tRNA utuh. Hampir seluruh organisme memiliki mekanisme pemotongan intron yang sama. Mekanisme pemotongan intron pada sel mamalia sedikit berbeda dengan sel yang lain. Penyambungan
Autokatalisis
Precursor Tetrahymena tRNA
pada
Enzim merupakan polypeptida tunggal dan membutuhkan kofaktor yang mempunyai struktur bukan protein agar bisa berfungsi dengan baik. Beberapa proses autokatalisis terjadi pada precursor rRNA beberapa eukariot dan precursor rRNA, tRNA, dan mRNA mitokondria. Pemotongan secara autokatalisis pada
intron
dalam
precursor
membutuhkan
tenaga
eksternal
rRNA Tetrahymena tidak dan
protein,
namun
membutuhkan transfer phospphodiester untuk memotong intron. Intron
yang
telah
dipotong
akan
dipindah
ke
ikatan
phosphodiuester yang lain. Aktivitas autokatalisis ini tergantung pada struktur intron atau struktur sekunder dari precursor tRNA Penyambungan
Pre-mRNA:
snRNAs,
snRNPs,
dan
Spliceosome Intron precursor pada inti sel dipotong melalui dua tahap seperti yang terjadi pada jamur ragi. Akan tetapi pada precursor inti intronnya tidak dipotong oleh enzim nuklease atau ligase. Intron
tersebut
dipotong
oleh
struktur
protein
yang
disebut Spliceosome. Spliceosome mengandung suatu molekul RNA yang disebut snRNA. PERTANYAAN 1. Bagaimanakah
tahap
penyambungan
pre-mRNA
spliceosome? Tahap awal pemotongan terjadi pada ujung 5’ intron dan 2’-5’
phosphodiester
dibentuk
diantara
posisi
5’-G
yang
ditempatkan dekat ujung3’ intron. Pada tahap kedua gen digabungkan oleh ikatan 3’-5’ phosphodiester dan intron yang telah dibentuk akan dilepaskan. Tahap-tahap ini terjadi pada Spliceosome dan membutuhkan hidrolisis ATP. Molekul lain yang terkandung pada spliceosome adalah molekul RNA yang disebut snRNP.
Molekul
snRNP
akan
ditambahkan
pada
proses
pemotongan adar prosesnya berlangsung secara sempurna.
Molekul snRNP U2 diikat pada suatu jaringan yang khusus dan membentuk percabangan. Kemudian snRNP U5 dan U4 atau U6 ditambahkan untuk menghasilkan spliceosome yang sempurna. Pada pembelahan ujung 5’ intron, snRNA U4 dilepaskan dari spliceosome.
Setelah
intron
digabungkan
dengan
menyambungan
sehingga
mRNA
yang
dipotong,
sudah
dua 5’-3’
dipotong
bagian
exon
phosphodiester
siap
dipindah
ke
sitoplasma dan melanjutkan proses transkripsi selanjutnya. 2. Bagaimanakah tahap penyambungan t-RNA? Pemotongan precursor menghasilkan ujung 5’-OH dan kelompok 2’-3’ phospat siklik pada ujung 3’. Tahap kedua proses ligasi melibatkan 4 reaksi yang terpisah, yaitu penambahan kelompok
phospat
pada
ujung
5’-OH
yang
membutuhkan
aktifitas enzim kinase dan donor phospat. Kelompok 5’ phospat diaktifkan dengan memindahkan AMP ke ujung molekul. Ikatan siklik
2’-3’
phospat
terbuka
karena
aktivitas
enzim cyclic
phosphodiesterase yang menghasilkan 2’ phospat dan gugus 3’ hidroksil. Reaksi ligasi terakhir memecah gugus 3’-OH dan melepaskan AMP.