Mahmuddin

Belajar dan Berbagi

Transkripsi pada Prokaryotik dan Eukaryotik

Posted by Mahmuddin pada Juli 6, 2010

Transkripsi merupakan tahapan penting dalam sintesis protein atau ekspresi gen. Proses transkripsi terjadi pada nukleus (prokaryotik: nukleoid) di mana DNA diterjemahkan menjadi kode-kode dalam bentuk basa nitrogen membentuk rantai RNA yang bersifat single strain. Namun, pada rantai RNA yang terbentuk basa Timin digantikan dengan basa Urasil. Pada prokaryotik, rantai RNA langsung ditranslasikan sebelum transkripsi selesai. Sedangkan pada eukaryotik, rantai di bawah menuju sitoplasma (ribosom) untuk ditranslasi menjadi produk gen. Pembentukan RNA pada proses transkripsi melibatkan enzim RNA polymerase.

Transkripsi pada Prokaryotik

Proses transkripsi pada prokaryotik dapat ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Berdasarkan gambar di atas, proses transkripsi pada prokaryotik terdiri atas 3 tahapan utama, yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi.

Inisiasi Transkripsi

Terdapat empat langkah inisiasi pada transkripsi yaitu:

  1. Pembentukan kompleks promoter tertutup, yaitu RNA polymerase holoenzim menempel pada DNA bagian promoter suatu gen. Dalam hal ini subunit s yang menempel pada RNA Polimerase berperanan dalam menemukan bagian promoter suatu gen. Pada awal penempelan, RNA polymerase masih belum terikat secara kuat dan struktur promoter masih dalam keadaan tertutup (closed promoter complex).
  2. Pembentukan kompleks promoter terbuka, RNA polymerase terikat secara kuat dan ikatan hydrogen molekul DNA pada bagian promoter mulai terbuka membentuk struktur terbuka (open promoter complex). Struktur khas promoter biasanya berupa suatu kelompok ikatan hydrogen antara kedua untaian DNA pada posisi -35 dan -10. Sedangkan bagian DNA yang terbuka setelah RNA polymerase menempel biasanya terjadi pada daerah sekitar -9 dan +3 sehingga menjadi struktur untai tunggal.
  3. Penggabungan beberapa nukleotida awal (10 nukleotida). Bagian DNA yang berikatan dengan RNA polymerase membentuk suatu struktur gelembung transkripsi (transcription bubble) sepanjang kurang lebih 17 pasang basa. Setelah struktur promoter terbuka secara stabil, maka selanjutnya RNA polymerase melakukan proses inisiasi transkripsi dengan menggunakan urutan DNA cetakan sebagai panduannya. Dalam proses transkripsi, nukleotida RNA digabungkan sehingga membentuk transkrip RNA. Nukleotida pertama yang digabungkan hampir selalu berupa molekul purin.
  4. Perubahan konformasi RNA polymerase karena subunit s dilepaskan dari kompleks holoenzim. Setelah RNA polymerase menempel pada promoter, subunit s melepaskan diri dari struktur holoenzim. Pelepasan subunit s biasanya terjadi setelah terbentuk molekul RNA sepanjang 8 – 9 nukleotida. RNA polymerase inti yang sudah menempel pada promoter akan tetap terikat kuat pada DNA sehingga tidak lepas. Selanjutnya subunit s dapat bergabung dengan RNA polymerase yang lain untuk melakukan proses inisiasi transkripsi selanjutnya.

Elongasi Transkripsi

  1. Pada bagian gelembung transkripsi, basa-basa molekul RNA membentuk hybrid dengan DNA cetakan sepanjang kurang lebih 12 nukleotida. Hybrid RNA-DNA ini bersifat sementara sebab setelah RNA polimerasenya berjalan, maka hidrid tersebut akan terlepas dan bagian DNA yang terbuka tersebut akhirnya akan menutup lagi. RNA polymerase akan berjalan membaca DNA cetakan untuk melakukan proses pemanjangan untaian RNA. Lalu pemanjangan maksimum molekul transkrip RNA berkisar antara 30 sampai 60 nukleotida perdetik, meskipun laju rata-ratanya dapat lebih rendah dari nilai ini. Secara umum, berdasarkan atas nilai laju semacam ini, sutu gen yang mengkode protein akan disalin menjadi RBA dalam waktu sekitar satu menit. Meskipun demikian, laju pemanjangan transkrip dapat menjadi sangat rendah jika RNA polymerase melewati sisi jeda yang biasanya mengandung banyak basa GC.
  2. Dalam pemanjangan transkrip, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3’ molekul RNA yang baru terbentuk. Nukleotida RNA yang ditambahkan tersebut bersifat komplementer dengan nukleotida pada untaian DNA cetakan. Ada dua hipotesis yang diajukan mengenai perubahan topologi DNA dalam proses pemanjangan transkripsi, yaitu: 1)      Enzim RNA polymerase bergerak melingkari untaian DNA sepanjang perjalanannya, 2)      Enzim RNA yang terbentuk tidak mengalami pelintiran, tetapi untaian DNA yang ditranskripsi harus mengalami puntiran.
  3. Dalam proses pemanjangan transkripsi RNA, terjadi pembentukan ikatan fosfodiester antara nukleotida RNA yang satu dengan nukleotida yang berikutnya dan ditentukan oleh keberadaan subunit b pada RNA polymerase. Transkripsi berakhir ketika RNA polymerase mencapai ujung gen (terminator).

Terminasi Transkripsi

Terdapat dua macam terminator transkripsi pada Prokaryotik, yaitu:

  1. Terminator yang tidak tergantung pada protein rho (rho-dependent terminator). Dilakukan tanpa harus melibatkan suatu protein khusus, melainkan ditentukan oleh adanya suatu urutan nukleotida tertentu pada bagian terminator. Sinyal yang akan mengakhiri transkripsi dengan mekanisme semacam ini ditentukan oleh daerah yang mengandung banyak urutan GC yang dapat membentuk struktur batang dan lengkung (steam and loop) pada RNA dengan panjang 20 basa di sebelah hulu dari ujung 3’-OH dan diikuti oleh rangkaian 4-8 residu uridin berurutan. Struktur batang lengkung tersebut menyebabkan RNA polymerase berhenti dan merusak bagian 5’ dari hybrid RNA-DNA. Bagian sisa hybrid RNA-DNA tersebut berupa urutan oligo (rU) yang tidak cukup stabil berpasangan dengan dA. Akibatnya ujung 3’ hybrid tersebut akan terlepas sehingga transkripsi berakhir. Selanjutnya, pita DNA cetakan yang sudah tidak berikatan atau membentuk hibrid dengan RNA segera menempel kembali pada pita DNA komplemennya. RNA polimerase inti pun akhirnya terlepas dari DNA.
  2. Terminator yang tergantung pada protein rho (rho-independent terminator). Pengakhiran transkripsi yang memerlukan faktor rho hanya terjadi pada daerah jeda yang terletak pada jarak tertentu dari promoter, maka daerah itu tidak dapat berfungsi sebagai daerah pengakhiran transkripsi. Terminator yang bergantung pada rho terdiri atas suatu urutan berulang-balik yang dapat membentuk lengkungan (loop), tetapi tidak ada rangkaian basa T seperti pada daerah terminator yang tidak melibatkan faktor rho. Faktor rho diduga ikut terikat pada transkrip dan mengikuti pergerakan RNA polymerase sampai akhirnya RNA polymerase berhenti pada daerah terminator yaitu sesaat setelah menyinstesis lengkungan RNA. Selanjutnya, faktor rho menyebabkan distabiliasi ikatan RNA-DNA sehingga transkrip RNA terlepas dari DNA cetakan.

Transkripsi pada Eukaryotik

Secara umum mekanisme transkripsi eukaryotik serupa dengan transkripsi pada prokaryotik. Di mana proses transkripsi diawali (diinisiasi) oleh proses penempelan faktor-faktor transkripsi dan kompleks enzim RNA polymerase pada daerah promoter. Namun demikian, pada eukryotik RNA polymerase tidak menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter, melainkan melalui perantaraan protein-protein lain yang disebut faktor transkripsi (transcription factor, TF). Faktor transkripsi dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:

  1. faktor transkripsi umum, mengarahkan RNA polymerase ke promoter dan menghasilkan transkripsi pada aras dasar (basal level).
  2. faktor transkripsi khusus, pengaturan transkripsi yang lebih spesifik untuk suatu gen.

Setelah faktor-faktor transkripsi umum dan RNA polymerase menempel pada promoter, selanjutnya akan terjadi pembentukan kompleks promoter terbuka (open promoter complex). Transkripsi dimulai pada titik aawal transkripsi (RNA initiation, RIS) yang terletak beberapa nukleotida sebelum urutan kodon awal ATG.

Selain itu, pada eukaryotic terdapat tiga kelas gen, yaitu gen kelas I, kelas II, dan kelas II yang  masing-masing dikatalisis oleh RNA polymerase dan faktro transkripsi yang berbeda. Dalam penjelasan proses transkripsi eukaryotic ini, hanya akan menjelaskan proses transkripsi pada gen II.

Proses transkripsi pada eukaryotic pada gen II dapat ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Berdasarkan gambar di atas proses transkripsi pada eukaryotic terdiri atas 3 tahapan, yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi.

Inisiasi Transkripsi

-         Transkripsi gen kelas II dilakukan oleh RNA polymerase II yang dibantu oleh beberapa faktro transkripsi umum.

  • membentuk kompleks pra-inisiasi yang akan segera mengawali trasnkripsi jika ada nukleotida.
  • Pembentukan kompleks prainisiasi yaitu penyusunan kompleks transkripsi umum (TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH, dan TFIIJI) dan RNA polymerase II pada daerah promoter. Faktor transkripsi umum akan menempel secara bertahap sebagai berikut:
  1. TFIID menempel pada bagian kotak TATA pada promoter yang dibantu oleh faktor TFIIA sehingga membentuk kompleks DA.
  2. Penempelan TFIIB
  3. TFIIF menempel dan diikuti oleh penempelan RNA polymerase II.
  4. Faktor TFIIE akan menempel diikuti oleh TFIIH dan TFIIJ.

Dari penempelan diatas terbentuklah kompleks prainisiasi yakni kompleks DABPoIFEH. Dengan demikian, RNA polymerase II pada eukaryotic tidak menempel secara langsung pada DNA, melainkan melalui perantaraan faktor transkripsi.

  • Proses pengenalan promoter diarahkan oleh ikatan TFIID dengan kotak TATA, sedangkan TFIIA meningkatkan daya ikat TFIID dengan kotak TATA.
  • RNA polymerase dan TFIIH menutupi daerah promoter mulai dari posisi -34 sampai +17.
  • TBP, TFIIB, TFIIF dan RNA polymerase II, membentuk kompleks inisiasi  sehingga terjadi pembukaan DNA secara local dan pembentukan ikatan fosfodiester pertama.
  • TFIIE dan TFIIH melakukan proses pelepasan dari promoter dengan dikatalisis oleh DNA helikase sehingga DNA pada daerah promoter terbuka. Di mana DNA dipuntir pada daerah hilir dari bagian yang berikatan dengan faktor transkripsi yang lain dan membentuk gelembung transkripsi. Transkripsi dimulai dan bergerak ke arah hilir sepanjang 10-12 nukleotida.
  • Fosforilasi RNA polymerase II oleh faktor TFIIH menjadi bentuk IIO, menyebabkan ikatan antara CTD dengan TBP menjadi lemah, sehingga terjadi perubahan konformasi kompleks inisiasi menjadi bentuk yang siap melakukan pemanjangan transkrip.

Elongasi Transkripsi

Pada dasarnya, proses pemanjangan transkripsi pada eukaryotic sama pada prokaryotic, namun terdapat hal-hal spesifik yang dapat dijelaskan sebagai berikut:

  1. Pemanjangan dilakukan oleh RNA polymerase dengan distimulasi oleh faktor TFIIS dan TFIIF.
  2. Aktivitas RNA polymerase dalam proses transkripsi tidak selalu dalam keadaan tetap , kadang-kadang terjadi jeda pada suatu daerah yang disebut sisi jeda (pausing site). TFIIS berperan dalam mengurangi waktu jeda proses transkripsi pada sisi DNA yang cukup panjang, sedangkan TFIIF mengurangi waktu jeda pada daerah DNA yang acak.
  3. Proses pemanjangan transkrip akan berjalan sampai RNA polymerase II mencapai daerah terminator.

Terminasi Transkripsi

Terminasi transkripsi dapat terjadi karena adanya aktivitas fosfatase yang spesifik untuk CTD sehingga mengembalikan RNA polymerase II menjadi bentuk yang tidak dapat mengalami fosforilasi. Dalam keadaan tidak mengalami fosforilasi, RNA polymerase II dapat digunakan lagi dalam proses transkripsi berikutnya (RNA polymerase cycling). Dalam hal ini berbeda pada prokaryotic karena pada eukaryotik tidak ada struktur stem loop pada proses terminasi.

About these ads

4 Tanggapan to “Transkripsi pada Prokaryotik dan Eukaryotik”

  1. goood information…

  2. Thank you… This really nice

  3. Anonymous said

    terima kasih infox
    apakah komponen2 yg berperan dlm proses transkripsi?dan fungsix apa?
    mohon penjelasanx

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 27 pengikut lainnya.

%d bloggers like this: