transkripsi dan translasi

1. EKSPRESI GEN

2. Ekspresi Gen
• Gen  sekuen DNA dengan panjang minimum tertentu
yang mengkode urutan lengkap asam amino suatu
polipeptida, atau RNA (mRNA, tRNA, rRNA)

4. Ekspresi Gen
• Enam tahapan kontrol ekspresi gen

5. From gene to protein

6. Ekspresi Gen

7. Replikasi DNA

8. Replikasi DNA
• Komponen
1. Template (DNA cetakan)
2. Origin of replication (ori)
3. Protein
a. DnaA, DnaB, DnaC: mengenali ori dan memisahkan
untai
b. Rep protein, SSB (single-stranded binding) protein
4. Nukleotida: dATP, dTTP, dGTP, dCTP
5. Enzim
gyrase, helikase, primase, DNA polimerase, ligase

9. Replikasi DNA
• Pelipatgandaan molekul DNA

10. Replikasi DNA

11. Replikasi DNA
• Enzim yang berperan dalam replikasi DNA
1. Gyrase
2. Helikase
3. Primase
4. DNA polimerase
5. Ligase
• Terdapat 3 keluarga enzim DNA polimerase, yaitu DNA
polimerase I, DNA polimerase II, dan DNA polimerase III

12. Replikasi DNA

13. Replikasi DNA

14. • Transkripsi (DNA 
RNA) berlangsung
di nukleus
• Translasi (RNA 
protein)
berlangsung di
sitoplasma dan RE
kasar

15. Transkripsi
• Merupakan tahapan pembentukan/sintesis mRNA
(messager RNA) dari DNA template

16. Transkripsi
• Enzim yang berperan dalam transkripsi  RNA polimerase
1. Pada Prokaryotik: hanya memiliki satu RNA polimerase
 sintesis mRNA, r RNA, dan tRNA
 transkripsi dan translasi berpasangan
2. Pada Eukaryotik: memiliki tiga RNA polimerase
a. RNA polimerase I: sintesis rRNA
b. RNA polimerase II: sintesis mRNA
c. RNA polimerase III: sintesis tRNA dan 5S rRNA
• Pada organisme Eukaryotik, transkripsi dan translasi
terjadi pada lokasi yang berbeda

17. Tahapan Transkripsi
• Inisiasi (Initiation)
- pada ujung 5’ gen
- pengikatan RNA polimerase pada promotor
- pemutusan molekul DNA
• Elongasi (Elongation)
- penambahan nukleotida pada ujung 3’ rantai
pemanjangan (growing chain)
- basa dipasangkan secara komplemen
- sumber energi dari substrat NTP
• Terminasi (Termination)
- pada ujung 3’ gen

19. Transkripsi

20. Penambahan Nukleotida pada Transkripsi

21. Pemasangan Basa (Base Pairing)
saat Transkripsi

22. Replikasi vs. Transkripsi
Seluruh untai DNA bereplikasi Hanya segmen/fragmen pendek DNA
yang ditranskripsi
Nukleotida ditambahkan pada salah
satu ujung saja
Nukleotida ditambahkan pada salah
satu ujung saja
DNA polimerase RNA polimerase
A, T, G, C A, U, G, C
A = T dan C = G A = U; C = G; dan T = A
Double helix (double strand) Single strand

23. Transkripsi

24. Contoh
• Terjemahkan DNA template di bawah ini menjadi mRNA!
5’-GCTAATCTTGGATGCGTCAAGTCCCTAGCT-3’
3’-CGATTAGAACCTACGCAGTTCAGGGATCGA-5’
3’-TAGCGTTAGATCCGGTAATACGTGAGCCGTA-5’
5’-ATCGCAATCTAGGCCATTATGCACTCGGCAT-3’
5’-TCGTGCTGATAGCTAAGGCTCGGTATATCCG-3’
3’-AGCACGACTATCGATTCCGAGCCATATAGGC-5’

25. Regulasi Pasca Transkripsi
(Post-transcriptional Regulation)
• Pada fase pasca transkripsi (post-transcriptional), terjadi
beberapa proses yang unik pada Eukaryotik:
1. capping  penambahan tudung (cap) pada ujung 5’
mRNA
2. poliadenilasi  penambahan gugus poli-A pada ujung
3’ mRNA
3. RNA splicing  pemotongan dan penyambungan RNA
4. RNA editing  penyuntingan mRNA

26. Regulasi Pasca Transkripsi
(Post-transcriptional Regulation)
1. Capping
 metilasi (penambahan gugus metil), yang sebagian
besar terakumulasi pada ujung 5’ mRNA
Struktur ini kemudian dikenal sebagai tudung mRNA
(mRNA cap), berupa molekul 7-metilguanosin (m7G)
Fungsi mRNA cap:
1. melindungi mRNA dari degradasi
2. meningkatkan efisiensi translasi mRNA
3. meningkatkan pengangkutan mRNA dari nukleus ke
sitoplasma
4. meningkatkan efisiensi proses splicing mRNA

27. Regulasi Pasca Transkripsi
(Post-transcriptional Regulation)
2. Poliadenilasi
 rantai poli-A ditambahkan pasca-transkripsi karena
tidak ada bagian gen yang mengkode rangkaian A atau
T semacam ini
- penambahan dilakukan dengan menggunakan aktivitas
enzim poli(A)-polimerase
- fungsi poliadenilasi: meningkatkan stabilitas mRNA
sehingga mRNA mempunyai umur
yang lebih panjang dibandingkan dengan mRNA yang
tidak memiliki poli-A

28. Regulasi Pasca Transkripsi
(Post-transcriptional Regulation)
Mature mRNA
Ekson-ekson
disambung
Intron dipotong
dari pre-mRNA
3. RNA splicing
transkripsi
Gen (ekson & intron) Pre-mRNA

29. Regulasi Pasca Transkripsi
(Post-transcriptional Regulation
4. RNA editing
 misalnya terjadi pada sekuens mRNA sitokrom
oksidase III (COIII) Trypanosoma brucei sepanjang
731 nukleotida
ditambahkan 407 uridine (U) melalui proses
editing/penyuntingan
 penyuntingan selalu terjadi pada ujung 3’
 penyuntingan dilakukan oleh molekul RNA, yang
disebut guide RNA (gRNA)

30. Regulasi Pasca Transkripsi
(Post-transcriptional Regulation)

31. …lanjutan

33. Translasi
• Proses pembacaan
kodon dan
menggabungkan asam
amino melalui ikatan
peptida
• mRNA dibaca pada
ribosom
• tRNA membawa asam
amino ke ribosom
• Asam amino
dikombinasi untuk
membentuk protein

34. Translasi
• mRNA ditranslasi di dalam ribosom dengan
menggunakan tRNA sebagai molekul adaptor
• Sekuen nukleotida dibaca setiap 3 basa
• Setiap triplet atau 3 basa tersebut disebut kodon
• Setiap kodon mengkode asam amino
• Setiap asam amino bisa dikode oleh satu atau lebih
kodon
• Sejumlah 64 kodon yang mungkin diekspresikan menjadi
asam amino tertentu disebut kode genetik
• Kode genetik menghasilkan 20 asam amino yang
berbeda

35. Kode Genetik

37. Kode Genetik

38. Translasi

39. Translasi
• Komponen proses translasi
1. mRNA
2. ribosom
3. tRNA bersama dengan asam amino
4. enzim
• Tahapan translasi:
1. Inisiasi
2. Elongasi
3. Terminasi

40. Inisiasi
• tRNA inisiator berikatan
dengan subunit kecil pada
ribosom
• Subunit kecil/kompleks tRNA
berikatan dengan mRNA
kemudian bergerak
sepanjang sekuen tersebut
menuju ke start kodon
(AUG)
• Subunit besar pada ribosom
bergabung pada kompleks
yang telah terbentuk

41. Elongasi
• mRNA melewati subunit ribosom (ribosomal subunit)
• tRNA menghantarkan asam amino ke sisi pengikatan
ribosom (ribosomal binding site) sesuai dengan
sekuen/urutan pada mRNA
• Asam amino-asam amino berikatan dengan terbentuknya
ikatan peptida

42. Terminasi
• Stop kodon
bergerak
menempatkan diri
• Tidak ada tRNA
yang membawa
antikodon
• Faktor rilis
(release factors)
berikatan dengan
ribosom
• mRNA dan
polipeptida
dilepaskan

43. Regulasi Pasca Translasi
(Post-translational regulation)
• Proofreading merupakan sistem koreksi jika terjadi
kesalahan dalam penggabungan aminoasil-tRNA pada
ribosom
• Akurasi translasi ditentukan saat penambahan muatan
pada tRNA (tRNA charging) dan saat aminoasil-tRNA
melekat pada sisi A ribosom.

44. Transkripsi-Translasi

45. Produk Ekspresi Gen
• Hipotesa Garrod oleh Archibald E. Garrot:
sebuah gen – sebuah enzim
sebuah gen mutan – sebuah blok metabolisme
• Diubah oleh G. W. Beadle dan E. L. Tatum, menjadi:
sebuah gen – sebuah polipeptida
• Karena produk gen tidak selalu berupa protein fungsional
(enzim), namun bisa juga berupa protein struktural
• Blok metabolisme, oleh Garrod dinamakan kesalahan
metabolisme bawaan, contoh: albino