Matakuliah Biologi Molekuler Prodi S1 Biologi FMIPA UNS

1. TRANSKRIPSI,
FROM DNA TO RNA (1)
Prof. Drs. Sutarno, MSc., PhD.

2. PENDAHULUAN
• Suatu organisme mengandung berbagai tipe sel
somatik, yang masing-masing berbeda bentuk
maupun fungsinya. Namun demikian semua sel
ini memiliki genom yang sama
• Gen-gen di dalam genom ini tidak akan memiliki
pengaruh apa-apa, kecuali setelah
di’ekspresi’kan.
• Tipe sel yang berbeda mengekspresikan gen-gen
yang berbeda, dengan demikian
mememperlihatkan bentuk dan fungsi yang
bervariasi pula.

3. GARIS BESAR TENTANG EKSPRESI GEN
"Gene expression“/ ekspresi gen berarti pembentukan protein
atau RNA fungsional oleh gen pengkodenya.
Tahapannya:
1. Transcription/ transkripsi: suatu untai DNA
digunakan sebagai pencetak untuk mensintesis
suatu untai RNA, yang disebut transkrip primer/
primary transcript.
2. RNA processing/ pemrosesan RNA: modifikasi
primary transcript untuk menghasilkan RNA
yang dewasa /mature mRNA (untuk gen
pengkode protein) atau tRNA maupun rRNA
fungsional.

4. • Untuk gen pengkode RNA, (tRNA dan rRNA),ekspresi gen
selesai setelah terbentuknya rRNA atau tRNA yang
fungsional.
• Namun demikian, protein gen memerlukan beberapa tahap
tambahan:
• Nuclear transport/ transportasi keluar inti: mRNA
harus ditransportasikan keluar dr inti ke
sitoplasma untuk proses sintesis protein.
• Protein synthesis/ sintesis protein: di dalam
sitoplasma, mRNA berikatan dengan ribosom,
yang dapat melakukan sintesis polipeptida
berdasarkan sekuen pada mRNA.

5. TRANSKRIPSI/
TRANSCRIPTION
• Transkripsi: adalah proses pengkopian DNA untuk
menghasilkan transkrip RNA komplemennya / RNA transcript.
• Ini adalah merupakan tahap pertama dari proses ekspresi dari
setiap gen.
• RNA yang dihasilkan, apabila RNA ini adalah pengkode
protein, akan mengalami Capping, splicing, poliadenilasi dan
transportasi ke sitoplasma.
• Setelah itu, melalui proses translasi akan menghasilkan
molekul protein yang diinginkan.

6. Catatan: uracil (U) pada RNA adalah berpasangan
dengan adenine (A) dari DNA.
• Untai DNA yang berperan sebagai pencetak/
template disebut: "template strand", "minus
strand", or "antisense strand".
• Sedangkan untai DNA yang lain disebut: "non-
template strand", "coding strand", "plus strand", or
"sense strand".

7. • Karena antara DNA coding strand dan RNA
strand adalah komplemen, mereka memiliki
sekuen yang sama kecuali T pada DNA coding
strand diganti dengan U pada untai RNA.

8. ilustrasi secara skematis proses transkripsi
(a) dna sebelum transkripsi
(b) selama transkripsi, dna membuka sehingga salah
satu untai dnanya dapat digunakan sebagai template
(pencetak) untuk mensintesis untai rna yang
komplemen.

9. TAHAP-TAHAP UTAMA PROSES
TRANSKRIPSI
• (i) Terjadinya ikatan antara enzim polimerase pada situs
inisiasi. Sekuen DNA yang menjadi penanda inisiasi/
dimulainya transkripsi disebut promoter.
• (ii) Unwinding of the DNA double helix (pilinan double
heliks membuka). Enzim yang dapat embuka double
helix disebut helicase. Polymerases pada prokaryot
memiliki aktivitas sebagai helicase, sedangkan
polimerase pada eukaryot tidak memiliki aktivitas ini.
Membukanya DNA pada eukaryot dilakukan oleh faktor
transkripsi spesifik.

10. •(iii) Synthesis of RNA. RNA
polimerases menggunakan nucleoside
triphosphates (NTPs) untuk menyusun
suatu untai RNA berdasarkan sekuen
pada DNA template.

12. (iv) Termination.
Proses transkripsi berakhir ketika bertemu dengan
sinyal pengakhir AAUAA, sehingga tidak ada
pembentukan ikatan fosfodiester, dan tjd pelepasan
hibrida RNA-DNA kompleks, RNA dan enzim
dibebaskan. Tidak ada lagi basa yang ditambahkan
ke dalam rantai
Transkripsi pada eukaryot lebih kompleks
dibandingkan pada prokaryot, salah satu
penyebabnya karena adanya histon pada eukaryot
yang dapat menghalangi akses polimerase ke
promoter.

13. FUNGSI RNA POLIMERASE
• Baik RNA- maupun
DNA-polymerase
dapat
menambahkan
nukleotida ke untai
yaang telah ada
untuk menjadikan
tambah panjang.
Perbedaanya: RNA
polimerase dapat
memulai suatu
untai baru, tetapi
DNA polimerase
tidak dapat.

14. THE FUNCTION OF RNA
POLYMERASES
Nukleotida yang digunakan untuk memperpanjang untai RNA
yang sedang tumbuh adalah ribonucleoside triphosphates
(NTPs). Dua gugus phosphat dibebaskan sebagai
pyrophosphate (PPi) selama reaksi.
Pertambahan panjang selalu terjadi pada arah 5' ke 3‘.
Nukleotida pertama pada ujung 5’ tetap dengan gugus
phosphatnya.

15. ELEMEN-ELEMEN
REGULATOR GEN
• Pengaturan transkripsi di mediasi oleh
interaksi antara faktor-faktor transkripsi
dan DNA binding sitenya. Terdapat
empat macam elemen ini:
1. Promoters
2. Enhancers
3. Silencers
4. Response elements

16. gene organization. the transcription region consists of exons and
introns. the regulatory elements include promoter, response element,
enhancer and silencer (not shown). downstream refers to the direction
of transcription, and upstream is opposite to the transcription
direction. the number increases along the direction of transcription,
with "+1" assigned for the initiation site. there is no "0" position. the
base pair just upstream of +1 is numbered "-1", not "0".

17. A TYPICAL GENE

18. 1. PROMOTER
• Promoter adalah suatu sekuen DNA tempat dimana proses
transkripsi dimulai. Pada prokaryote, sekuen dari suatu
promoter dikenali oleh faktor sigma (s) dari RNA
polymerase. Pada eukaryote, promoter dikenali oleh faktor
transkripsi khusus (specific transcription factors).
• Pada E. col memiliki 5 faktor sigma:
• Sigma 70: mengatur ekspresi hampir semua gene.
• Sigma 32: mengatur ekspresi protein-protein heat shock.
• Sigma 28: mengatur ekspresi operon flagellar (terlibat
dalam gerak sel).
• Sigma 38: mengatur ekspresi gen untuk melawan stres
eksternal.
• Sigma 54: mengatur ekspresi gen untuk metabolisme
nitrogen.

19. • Elemen promoter paling umum pada gen protein
eukaryot adalah TATA box, yang terletak pada -35
sampai -20. Promoter yang lain disebut initiator
(Inr). Terdapat sekuen konsensus pada initiator ini,
yaitu: PyPyAN(T/A)PyPy, dimana Py adalah pyrimidine
(C atau T), N = apa saja, dan (T/A) berarti T atau
A. Basa nitrogen A pada posisi ke tiga terletak pada
+1 (the transcriptional start site).
• TATA box dan initiator adalah merupakan elemen
promoter utama. Terdapat elemen-elemen lain yang
sering terletak dalam 200 bp dari transcriptional start
site, misalnya CAAT box dan GC box yang sering
disebut sebagai elemen promoter-proximal.
• Protein yang berinteraksi dengan initiator dan TATA
box dikenal dengan TATA-box binding protein (TBP).

20. 2. ENHANCERS
• Enhancer: adalah sekuen nukleotida tempat faktor
transkripsi berikatan, dan yang menyebabkan transkripsi
dari gen menjadi meningkat.
• Enhancer adalah elemen pengatur positif yang terletak baik
diarah upstream atau downstream dari transcriptional
initiation site. Namun demikian, umumnya terletak upstream.
• Pada prokaryot, enhancer terletak sangat dekat dengan
promoter, tetapi pada eukaryot, enhancer jadi jauh promoter.
• Suatu daerah enhancer dapat mengandung satu atau lebih
element yang dikenali oleh aktivator transkripsi.
• Enhancers bersifat "conditional" atau dapat dikatakan bahwa
enhancer ini meningkatkan transkripsi hanya dalam kondisi
tertentu, seperti misalnya ketika ada hormon.

21. 3. SILENCER
— Elemen yang sangat mirip dengan
enhancer, kecuali fungsinya yang mengikat
protein dan menghambat transkripsi.

22. 4. RESPONSE ELEMENTS
• Adalah sisi pengenalan dari faktor transkripsi
tertentu. Umumnya terletak dalam 1kb dari
transcriptional start site.