Regulasi-Ekspresi-Gen

1. Regulasi Ekspresi Gen

2. Pendahuluan
• Apa itu gen?
• Apa pengertian dari ekspresi
gen?
• Kapan gen diekspresikan?
• Mengapa ekspresi gen harus
dikendalikan?

3. Gen

4. Ekspresi Gen
Proses transformasi atau
pengubahan informasi genetik
melalui serangkaian tahapan
transkripsi dan translasi untuk
membentuk suatu protein.

5. Gen diekspresikan ketika...
Gen diekspresikan pada kondisi
tertentu, misal pada medium
pertumbuhan bakteri E.coli
terdapat glukosa dan laktosa,
maka yang lebih dulu aktif adalah
sistem ekpresi gen atau gen-gen
yang bertanggung jawab
terhadap metabolisme glukosa.
Sedangkan sistem ekspresi gen
yang bertanggung jawab
terhadap metabolisme laktosa
baru akan aktif setelah
metabolisme glukosa selesai.

6. Ekspresi gen harus
dikendalikan karena...
Agar tercipta sistem efisiensi
selular.

7. Secara umum, baik prokaryot maupun
eukaryot ada 2 sistem pengaktifan
ekspresi gen, yaitu ekspresi gen secara
konstitutif dan ekspresi gen secara
induktif.
Pengendalian
Ekspresi Gen
Prokaryot Eukaryot

8. • Ekspresi gen secara konstitutif
berarti gen selalu diekspresikan
dalam keadaan apapun. Kelompok
gen yang diekspresikan secara
konstitutif pada umumnya
kelompok gen yang bertanggung
jawab terhadap metabolisme dasar,
misal metabolisme energi dan
sintesis komponen selular.
• Ekspresi gen secara induktif berarti
gen diekpresikan jika ada keadaan
yang memungkinkan atau ada
proses induksi (misal pada sistem
efisiensi selular)

9. Operon
Di dalam sel prokaryot, ada
beberapa gen struktural yang
diekspresikan secara bersama-
sama dengan menggunakan
promoter yang sama.
Kelompok gen tersebut
dinamakan “operon”
Pada eukaryot, sistem organisasi
operon tidak ada.

10. Pengendalian gen atau operon melibatkan aktivitas
suatu gen regulator.
Pengendalian positif  operon dapat diaktifkan
oleh produk ekspresi gen regulator (aktivator)
Pengendalian negatif  operon dapat
dinonaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator
(represor)
Pengendalian positif membutuhkan protein untuk
terjadinya transkripsi, sedangkan pengendalian
negatif membutuhkan protein untuk menghambat
terjadinya transkripsi.
Sistem
Pengendalian
Ekspresi Gen
Pengendalian
Positif
Pengendalian
Negatif

11. • Aktivator atau represor bekerja dengan cara
menempel pada sisi pengikatan protein
regulator pada daerah promoter gen yang
diaturnya.
• Pengikatan aktivator/represor ditentukan
oleh keberadaan molekul efektor (ex : asam
amino, glukosa, metabolit)
Molekul efektor yang mengaktifkan
ekspresi gen  induser
Molekul efektor yang menekan ekspresi
gen  represor
Gen
represor
daerah
promotor daerah
operator
Prom
otor
repre
sor

12. • Pengendalian positif maupun
negatif dapat dibedakan lagi
menjadi :
1. Sistem yang dapat diinduksi
(inducible system)
2. Sistem yang dapat ditekan
(repressible system)

13. Sistem Induksi dan Represi
pada Prokaryot
• Regulasi negatif pada sistem ekspresi gen
prokaryot

14. • Regulasi positif pada sistem ekspresi gen
prokaryot

15. Operon Laktosa (lac)
• Sistem operon lac  sistem
pengendalian ekspresi gen yang
bertanggung jawab dalam metabolisme
laktosa.
• Operon lac terdiri
atas tiga macam gen struktural yang
mengkode tiga macam enzim yaitu,
gen lacZ (mengkode enzim β–
galaktosidase), gen lacY (mengkode
permease galaktosida) dan gen lacA
(mengkode trans-asetilase
thiogalaktosida ). Ketiga macam gen
tersebut diatur ekspresinya oleh satu
promoter yang sama dan menghasilkan
satu mRNA yang bersifat polisistronik.

17. • Enzim β–galaktosidase  enzim utama
untuk memotong ikatan β–galaktosida
sehingga dihasilkan 2 monosakarida yaitu
glukosa dan galaktosa)
• Enzim permease galaktosida  enzim
yang berperan dalam pengangkutan dari
luar ke dalam sel
• Enzim trans-asetilase thiogalaktosida 
peranan dalam metabolisme laktosa
belum diketahui secara pasti.

18. Pengendalian Negatif Operon
Lac
Proses
pengaktifan
operon
laktosa =
proses
induksi

19. Operon lac:
represor
• Kontrol negatif: bila represor terikat DNA (operator), tidak
terjadi transkripsi
– Tidak ada laktosa → represor terikat operator → tidak terjadi
transkripsi
– Ada laktosa → laktosa terikat represor → represor tidak dapat terikat
operator → transkripsi

20. Operon lac:
aktivator
• Kontrol positif: bila aktivator terikat DNA, baru terjadi
transkripsi
– Tidak ada glukosa → ATP menjadi cAMP→ cAMP terikat CAP
(catabolite activator protein) →CAP terikat DNA →transkripsi
– Ada glukosa → CAP tidak dapat terikat DNA → tidak terjadi
transkripsi

21. Pengendalian Operon Lainnya
pada E.coli
• Selain pengendalian operon laktosa
(operan lac) , terdapat pula pengendalian
operon triptofan ; operon arabinosa ; dan
operon galaktosa.

22. 22
 Pengendalian ekspresi genetik dapat ditinjau dari 3
sisi, yaitu :
1) sinyal pengendali ekspresi;
2) level pengendalian ekspresi;
3) mekanisme pengendalian
 Sinyal pengendali ekspresi meliputi semua molekul
yang berperanan dalam proses pengendalian
ekspresi, misalnya faktor transkripsi dan protein
regulator khusus
 Level pengendalian ekspresi terjadi pada tahapan :
a) inisiasi transkripsi dan perpanjangan transkrip;
b) pengakhiran (terminasi) transkripsi;
c) pengendalian pasca-transkripsi dan
d) pengendalian selama proses translasi dan pasca
translasi

23. 23

24. 24
 Mekanisme pengendalian ekspresi membahas proses
rinci pengendalian ekspresi genetik yang meliputi
interaksi antar sinyal pengendali ekspresi
 Sinyal pengendali ekspresi genetik pada eukariot
 Proses ekspresi genetik pada eukariot diatur oleh
banyak molekul yang berinteraksi secara spesifik
 Interaksi antar molekul tersebut dapat terjadi
melalui ikatan antara DNA dengan protein,
protein dengan protein maupun protein dengan
molekul lain, misalnya hormon

25. 25
 Sinyal (molekul) pengendali ekspresi genetik
dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu
a) RNA polimerase sebagai protein utama
yang melakukan proses transkripsi; dan
b) protein-protein pembantu (auxilliary
protein) yang meliputi
1) faktor transkripsi umum;
2) protein yang berikatan dengan
urutan nukleotida spesifik dan
3) protein yang terlibat dalam proses
translasi

26. 26
Secara umum, protein pengendali
mempunyai 3 domain fungsional,
yaitu :
domain pengikat DNA,
domain yang mengaktifkan
transkripsi dan
domain dimerisasi

27. 27
 Telah dijelaskan sebelumnya bahwa gen kelas
I pada eukariot mengkode sintesis rRNA
 Faktor yang mempengaruhi laju sintesis pada
gen kelas I adalah jumlah enzim RNA
polimerase, level fosforilasi RNA polimerase
dan jumlah serta aktivitas faktor transkripsi.
 Pada gen kelas II, pengendalian terjadi pada
beberapa level, yaitu level metabolisme
mRNA; level translasi mRNA menjadi
polipeptida dan pasca-translasi

28. 28
 Gen kelas III adalah gen yang mengkode sintesis
tRNA dan 5SrRNA
 Salah satu model pengendalian ekspresi gen ini
adalah regulasi sintesis 5SRNA selama proses
oogenesis dan embriogenesis
 Ada 2 tipe gen 5SrRNA, yaitu gen 5S somatik
dan 5S pada oosit. Laju sintesis keduanya
berbeda

29. 29
 Pengendalian ekspresi genetik juga terjadi pada
saat transkripsi telah selesai dilakukan (pasca-
transkripsi). Contoh : pengendalian stabilitas
mRNA
 Faktor transkripsi adalah protein yang
berperanan di dalam pengaturan ekspresi
sehingga faktor transkripsi juga mengalami
regulasi yang dapat mempengaruhi aktivitasnya

30. 30
 Faktor transkripsi diatur dengan melalui beberapa
cara, yaitu :
1.Regulasi temporal.
2.Regulasi dengan pengikatan ligan.
3.Regulasi dengan sekuestrasi (pengasingan).
4.Regulasi dengan modifikasi pasca-transkripsi.
5.Regulasi dengan pengeblokan tempat ikatan pada
DNA
6.Regulasi dengan pengeblokan aktivitas.
7.Regulasi dengan mekanisme silencing.

31.  TERIMA KASIH 