Bersama Kita Bisa…Bersama Kita Mudah

A. Pengertian Modifikasi Pasca Transkripsi

Prinsip Dasar Transkripsi

Fungsi dasar kedua yang harus dijalankan oleh DNA  sebagai  materi  genetik  adalah  fungsi  fenotipik.  Artinya,  DNA  harus  mampu mengatur  pertumbuhan  dan  diferensiasi  individu  organisme  sehingga  dihasilkan  suatu fenotipe tertentu.   Fungsi  ini dilaksanakan melalui ekspresi gen, yang  tahap pertamanya adalah proses transkripsi, yaitu perubahan urutan basa molekul DNA menjadi urutan basa molekul  RNA.  Dengan  perkataan  lain,  transkripsi  merupakan  proses  sintesis  RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai cetakan (templat)nya.

Transkripsi mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa dengan  sintesis/ replikasi DNA, yaitu :

  • Adanya sumber basa nitrogen berupa nukleosida trifosfat. Bedanya dengan  sumber basa untuk  sintesis DNA hanyalah pada molekul gula pentosanya yang  tidak berupa deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa timin  tetapi digantikan oleh urasil. Jadi, keempat nukleosida  trifosfat  yang  diperlukan  adalah  adenosin  trifosfat (ATP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP).
  • Adanya untai molekul DNA sebagai cetakan. Dalam hal ini hanya salah satu di antara kedua untai DNA  yang  akan berfungsi  sebagai  cetakan bagi sintesis molekul RNA. Untai DNA ini mempunyai urutan basa yang komplementer dengan urutan basa RNA 48 hasil  transkripsinya,  dan  disebut  sebagai  pita  antisens. Sementara  itu,  untai DNA pasangannya, yang mempunyai urutan basa sama dengan urutan basa RNA, disebut sebagai pita  sens. Meskipun demikian, sebenarnya  transkripsi pada umumnya  tidak terjadi pada urutan basa di sepanjang salah satu untai DNA. Jadi, bisa saja urutan basa yang ditranskripsi terdapat berselang-seling di antara kedua untai DNA.
  • Sintesis berlangsung dengan arah 5′ → 3′ seperti halnya arah sintesis DNA. 4.  Gugus  3′ -  OH  pada  suatu  nukleotida  bereaksi  dengan  gugus  5′ -  trifosfat  pada nukleotida berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester dengan membebaskan  dua atom  pirofosfat  anorganik  (PPi).  Reaksi  ini  jelas  sama  dengan  reaksi  polimerisasi DNA. Hanya  saja  enzim yang bekerja bukannya DNA polimerase, melainkan RNA polimerase.  Perbedaan  yang  sangat  nyata  di antara  kedua  enzim  ini  terletak  pada kemampuan  enzim  RNA  polimerase  untuk  melakukan  inisiasi  sintesis RNA  tanpa adanya molekul primer.  Secara  garis  besar  transkripsi  berlangsung  dalam  empat  tahap,  yaitu  pengenalan promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi. Masing-masing tahap  akan dijelaskan  secara singkat sebagai berikut.

B. Tahapan Modifikasi Pasca Transkripsi

Hasil transkripsi dari gen-gen pengkode protein, RNA-r, RNA-t dan RNA-sn pada dasarnya belum siap pakai baik pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik. Proses pembentukan RNA siap pakai (RNA-d, RNA-r, RNA-t) terutama pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik.

1. Pembuatan RNA-d

Molekul RNA-d pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik dapat dipilih menjadi tiga bagian, yaitu urutan-urutan kepala 5′  (5′  leader sequence), urutan-urutan pengkode protein (protein-coding sequence), dan urutan-urutan ekor 3′  (3′ trailer sequence). Perhatikan gambar 3.1

Pada urutan-urutan kepala ini terdapat informasi yang akan dibaca oleh ribosom, untuk mengarahkannya secara tepat dalam rangka memulai biosintesis protein, basa-basa pada urutan kepala ini tidak di transkripsikan menjadi asam-asam amino. Urutan-urutan pengkode protein menentukan urutan-urutan asam amino pada biosintesis protein, ukuran panjang bagian ini tergantung pada ukuran panjang protein  yang dikode. Sebagaimana urutan-urutan kepala, urutan-urutan ekor tidak ditranslasikan menjadi asam amino pada biosintesis protein, ukuran panjangnya bervariasi antara RNA-d.

2. RNA-d siap pakai paada mahluk hidup prokariotik

Pembuatan RNA-d siap pakai di kalangan mahluk hidup prokariotik dan eukariotik secara mendasar berbeda. Pada mahluk hidup prokariotik RNA hasil transkripsi langsung berfungsi sebagai molekul RNA-d yang akan di translasikan pada saat biosintesis protein (Brown, 1989; Russel, 1992), bahkan suatu RNA-d sudah mulai ditranslasikan sebelum lengkap ditranskripsikan, dan dinyatakan bahwa transkripsi dan translasi berlangsung berpasangan.

Bahwa transkripsi dan translasi berlangsung berpasangan pada mahluk hidup prokariotik semacam E. coli, hal ini dapat terjadi karena suatu sel prokariotik tidak terpisah, misalnya menjadi bagian di dalam inti dan di luar inti, seperti pada sel eukariotik, proses transkripsi berlangsung di sekitar ribosom. Pasa sel eukariotik, RNA hasil transkripsi terlebih dahulu keluar dari dalam inti menuju sitoplasma sebelum berlangsungnya proses translasi.

3. RNA-d siap pakai pada mahluk hidup eukariotik.

RNA-d siap pakai pada mahluk hidup eukariotik bukan merupakan hasil transkripsi langsung, sebagaimana yang ditemukan pada mahluk hidup prokariotik, tetapi merupakan hasil modifikasi pasca transkripsi yang dikatalisasi oleh enzim-enzim spesifik (Russel,1992). Bagian gen pengkode protein pada kebanyakan mahluk hidup eukariotik antara tapak inisiasi dan terminasi, di samping urut-urutan exon terdapat pula urutan-urutan intron, dan hasil transkripsi dari urutan-urutan intron akan dipisahkan sehingga tidak menjadi bagian dari RNA-d siap pakai. Selain penyingkiran intron, ujung-ujung dari calon RNA-d juga dimodifikasi. Pada ujung 5′ dari calon RNA-d ditambahkan suatu penutup (cap) melalui suatu proses yang disebut 5′ capping. Sedangkan pada ujung 3′akan ditambahkan suatu ekor poly (A)

4. Penyingkiran Hasil Transkripsi Intron.

Pada peristiwa penyingkiran hasil transkripsi intron terjadi pula penyambungan hasil-hasil transkripsi exon. Secara bersama, peristiwa penyingkiran hasil transkripsi exon disebut sebagai mRNA spilicing. Secara sederhana penyingkiran hasil transkripsi intron setelah terlebih dahulu urut-urutan tersebut melengkung keluar, dan lengkungan keluar itu terputus oleh enzim nuclease (Russel,1992), lebih lanjut hasil-hasil transkripsi exon bergabung satu sama lain membentuk molekul RNA-d yang lebih pendek.

Pada gambar 3.4. terlihat bahwa ujung 5′ hasil transkripsi intron mempunyai urutan nukleotida berbasa GU, sedangkan ujung 3′ memiliki urutan nukleotida berbasa AG. Dalam hubungan ini memang sudah diketahui bahwa urutan basa nukleotida di ujung 5′ dan 3′ dari hasil transkripsi intron bersifat spesifik, masing-masing GU dan AG. Lebih lanjut sambungan di ujung 5′ mungkin melibatkan sekurang-kurangnya 7 nukleotida hasil transkripsi intron, sedangkan sambungan di ujung 3′ melibatkan sekurang-kurangnya 10 nuklotida.

Rincian kejadian m-RNA splicing sebagaimana yang ditunjukan pada Gambar 3.4 akan dikemukakan lebih lanjut. Pada tahap pertama terjadi pemutusan pada sambunagan di ujung 5′ yang memisahkan hasil transkripsi exon 1 dari bagian molekul RNA lain, (Russel, 1992), selanjutnya ujung 5′ yang bebas dari hasil transkripsi intron melengkung dan berhubungan dengan suatu nukleotida berbasa A (nukleotida tersebut merupakan bagian dari suatu urut-urutan yang disebut urut-urutan titik cabang atau branch point sequence) yang terletak du hulu ujung sambungan 3′. Terbentuknya struktur lengkung keluar (atau ke belakang) oleh ujung 5′ hasil transkripsi intron itu merupakan tahap ke dua dari mRNA spicing, dan struktur lengkung tersebut disebut sebagai “struktur lariat” atau lariat structure (Ressul, 1992). Tahap terakhir atau tahap ke tiga daari mRNA splicing adalah pemutusan hubungan hasil transkripsi intron-exon di ujung 3′ dan penyambungan kedua exon. Pada tahap terakhir inilah hasil transkripsi intron, dan terbentuklah RNA-d tanpa hasil transkripsi intron.

Urutan-urutan konsensus (consensus sequence) titik cabang pada sel-sel mamalia (gambar 3.4) adalah YNCURAY (Y adalah suatau pirimidin, R adalah suatu purin sedangkan N adalah suatu basa apapun). Nukleotida bebas A terletak pada posisi nukleotida ke 18 hingga 38 ke arah hulu ujung sambungan 3′. Pada ragi dibutuhkan suatu urut-urutan yang lebih kokoh (rigid) untuk titik cabang, sekalipun posisinya lebih bervariasi, urut-urutannya UACUAAC (garis bawah pada huruf A itu menunjukan bahwa pada posisi A itu terdapat hubungan dengan ujung 5′ hasil transkripsi interon.

Hubungan yang terbentuk antara ujung 5′ hasil transkripsi interon yang melengkung dengan nukleotida berbasa A di titik cabang, sebenarnya terjadi karena terbentuknya ikatan fosfodiester 3′-5′ tak lazim (Russel, 1992). Ikatan kimiai itu terbentuk antara gugus OH di karbon nomor 2 dari nukleotida berbasa A di titik cabang, dan gugus fosfat di karbon nomor 5 dari nukleotida berbasa G di ujung 3′ hasil transkripsi interon.

Hasil transkripsi interon yang tersingkir pada mulanya tetap bertahan dalam “struktur lariat”. Pada proses selanjutnya hasil transkripsi interon berstruktur lariat itu di ubah menjadi struktur linier dengan bantuan suatu enzim penghilangan cabang atau de-branching enzyme (Russel, 1992), selanjutnya struktur linier itu mengalami degradasi.

Proses penyingkiran hasil transkripsi interon dari RNA-d precursor sebagaimana yang telah dikemukakan, secara ekslusif berlangsung di dalam inti tepatnya pada struktur yang disebut spliceosome (Brown, 19989, Tamarin, dkk,1991, Russel, 1992). Spliceosome adalah struktur/kompleks penyambung atau splicing complex (Russel, 1992). Dewasa ini spliceosome secara ekstensif sudah dipelajari pada sel-sel ragi dan mamalia.

Secara struktural suatu splicosome merupakan asosiasi dari beberapa RNP-sn atau sn-RNP (small nuclear ribonucleoprotein particle) yang terikat pada RNA-d precursor (Ressul, 1992) dan RNP-sn adalah asosiasi antara RNA-sn atau sn-RNA (small nuclear RNA) dan protein. Berkenaan dengan RNA-sn tersebut dikenal 6 i dalam inti RNA-sn utama di dalam inti yang disebut U1 – U6, enam RNA-sn itu berasosiasi dengan 6 hingga 10 macam protein membentuk RNP-sn. Beberapa macam protein bersifat spesifik untuk RNP-sn tertentu, sedangkan yag lainnya bersifat umum. U4 dan U6 berada bersama-sama pada RNP-sn yang sama (RNP-sn U4/U6 atau U4/U6 sn-RNP), sedangkan yang lainnya ditemukan pada RNP-sn khusus sendiri-sendiri. Tiap macam RNP-sn berlimpah di dalam inti, sekurang-kurangnya  kopi per sel. Struktur sekunder dugaan RNA-sn manusia di tunjukan pada gambar 3.7 (struktur itu berikatan dengan sambungan di ujung 5′).

Model perakitan spliceosome di tunjukan pada gambar 3.8. tahap-tahap pembentuk spliceosome akan dikemukakan lebih lanjut (Russel, 1992).

  1. RNP-sn U1 berikatan dengan tapak penyambungan di ujung 5′. Pengikatan itu terutama merupakan akibat perpasangan basa dari RNP-sn U1 dengan urutan tapak penyambungan di ujung 5′.
  2. RNP-sn U2 berikatan dengan daerah titik cabang.
  3. Suatu partikel U4/U6/U5 yang belum dirakit bergabung dengan struktur atau kompleks yang sedang terbentuk. Hal tersebut terjadi karena asosiasi partikel itu dengan RNP-sn U1 dan U2 yang sudah lebih dahulu terikat.
  4. RNP-sn U4 berasosiasi dari struktur atau kompleks, dan hal itu berakibat terbentuknya spliceosome aktif.

Sekalipun tahap-tahap perakitan spliceosome pada sel-sel khamir dan mamalia cukup banyak dipahami, ternyata masih belum banyak diketahui bagaimana peranan spliceosome pada penyingkiran hasil transkripsi intron. Salah satu kemungkinan adalah bahwa RNP-sn membantu pelipatan RNA-d precursor menjadi suatu struktur sedemikian sehingga RNA-d precursor dapat mengkatalisasi penyambungan sendiri.

Seperti yang telah disebutkan selain penyingkiran hasil transkripsi intron, kedua ujung calon RNA-d juga dimodifikasi, dan modifikasi itu terjadi melalui suatu penutup di ujung 5′ serta penambahan akar poly (A) di ujung 3′.

5. Capping

Sebagaimana yang telah dikemukakan pula proses penambahan suatu penutup di ujung 5′ dari calon RNA-d di sebut sebagai 3′ capping. Proses itu sendiri mencakup  penambahan suatu nukleotida berbasa guanin (biasanya 7-methyl guanosine) pada nukleotida di ujung 5′ (Brown, 1989, Russel, 1992), penambahan itu terjadi berupa terbentuknya ikatan tak lazim antara 5′ dan 5′ (ikatan yang lazim adalah antara karbon 5′ dan 3′). Proses 5′capping itu juga dilengkapi dengan penambahan dua gugus CH3 pada dua nukleotida pertama dari rantai RNA.

Tahap kejadian 5′ capping akan dikemukakan lebih lanjut. Enzim RNA polymerase II memulai trnslasi pada nukleotida yang memiliki basa tempat penambahan penutup  atau cap, tapak DNA itu disebut sebagai tapak penutup atau cap site (Russel, 1992). Dalam hubungan ini tidak ada templat DNA untuk menutup (cap) di ujung 5′ tersebut. Akan tetapi jika hasil transkripsi mula-mula (transkripsi primer) sudah sepanjang sekitar 20 hingga 30 nukleotida, suatu struktur penutup (yang telah mengalami metilasi) di tambahkan pad ujung 5′ dari hasil transkripsi tersebut. Penutup atau cap itulah yang merupakan tempat ujung 5′ dari RNA-d berikatan dengan robosom.

6. Penambahan ekor poly (A)

    Pada modifikasi pasca transkripsi ujung 3′ RNA-d eukariotik terjadi penambahan suatu urut-urutan nukleotida yang berjumlah sekitar 50 hingga 250 nukleotida berbasa adenin (Russel,1992), dan itulah yang disebut sebagai “ekor poly (A)”. Dalam hubungan ini tidak ada templat DNA unutk ujung poly (A), dan ujung poly (A) tersebut juga tidak ditemukan pada molekul-molekul RNA-t maupun RNA-r ekor poly (A) ditemukan pada kebanyakan molekul RNA-d dari seluruh spesis mahluk hidup eukariotik, sekurang-kurangnya pada sel mamlia, RNA-d protein kistron merupakan pengecualian karena tidak mempunyai ekor poly (A).

    Penambahan ekor poly (A) merupakan suatu mekanisme yang memberi sinyal ujung akhir dari RNA-d eukariotik (Russel, 1992). Pada mahluk hidup eukariotik tidak ada urut-urutan nukleotida terminasi transkripsi di dekat ujung akhir dari sesuatu molekul RNA-d. Kenyataan itu berbeda dengan yang di jumpai pada prokariotik, seperti diketahui pada mahluk hidup prokariotik ada urut-urutan nukleotida terminasi transkripsi spesifik yang menadai akhir suatu molekul RNA-d. Oleh karena itu, seperti yang terungkap pada beberapa kasus, transkripsi (untuk RNA-d) berlangsung terus hingga mencapai ratusan bahkan ribuan nukleotida melalui tapak penambahan poly (A). Pada waktunya terjadi pemutusan di tapak itu (dengan bantuan suatu enzim endonuklease yang khas RNA) sehingga dihasilkan suatu ujung 3′ OH, dan selanjutnya pada ujung itu di tambahkan ekor poly (A) seperti yang telah disebutkan.

    Dewasa ini urut-urutan nukleotida yang bertanggungjawab mengontrol penambahan poly (A) suda berhasil di identifikasi. Diketahui bahwa pada posisi sekitar 10 hingga. bertanggung-jawab manadai lokasi tapak poly (A), pada kenyataannya ada juga urut-urutan nukleotida lain di hilir tapak poly (A) yng juga ikut berperan (Russel, 1992).

    Peranan ekor poly (A) di pandang sangat penting dalam hubungannya dengan stabilitas RNA-d, beberapa telaah telah memperlihatkan hal tersebut (Russel, 1992). Sebagai contoh misalnya RNA-d protein globin yang masih memiliki ekor poly (A) normal, yang di suntikan kedalam oosit katak, akan tetapi aktif (ditranslasikan) selama suatu jangka yang cukup lama, sebaliknya jika yang dimsukkan ke dalam oosit katak adalah RNA-d globin tanpa ekor poly (A), maka RNA-d tersebut tidak lama bertahan aktif karena segera mangalami degradasi

    7.  Pembuatan RNA-t

    Produk pertama transkripsi gen RNA-t pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik disebut sebagai RNA-t precursor atau pre-tRNA. Sebagaimana RNA-d pada mahluk hidup eukariotik, RNA-t precursor pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik lebih panjang daripada RNA-t yang siap pakai, RNA-t precursor tersebut juga mempunyai urut-urutan kepala (leader) di ujung 5′ dan urut-urutan ekor (trailer) di ujung 5′ (Russel, 1992). Perhatikan gambar 3.11. (pada susunan yang semacam itu juga di temukan pada mahluk hidup eukariotik). Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, urut-urutan kepala maupun urut-urutan ekor tetap dipertahankan pada RNA-d yang siap pakai baik di kalangan mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik. Akan tetapi urut-urutan kepala maupun urut-urutan ekor tersebut disingkirkan selama proses pembentukan RNA-t siap pakai, baik pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik (Ressul, 1992). Dalam hubungan ini dinyatakan bahwa proses pembentukan RNA-t siap pakai pada mahluk hidp eukariotik berlangsung  di dalam inti. RNA-t siap pakai berukuran sekitar 4S serta terdiri dari suatu rantai tunggal yang mempunyai 75 hingga 90 nukleotida. Antara macam-macam RNA-t terdapat perbedaan urut-urutan nukleotida.

    Sebagaimana yang telah di kemukakan sebelumnya bahwa sebagian gen RNA-t berkelompok. Berkenaan dengan adanya kelompok gen RNA-t itu, ada bukti yang memperlihatkan di kalangan mahluk hidup prokariotik, suatu kelompok gen RNA-t dapat di transkripsikan bersama, menghasilkan suatu transkripsi RNA tunggal yang mengandung sejumlah urut-urutan nukleotida RNA-t (Russel,1992), pada mahluk hidup eukariotik, kejadiannya tidak demikian. Berikut ini ditunjukan molekul-molekul RNA-t precursor dari beberapa RNA-t.

    5—-kepala/leader—-(RNA-t—-penyela/spacer)—RNA-t—-ekor/trail.

    Dalam hal ini adalah jumlah penyela/spacer—-RNA-t yang merupakan ciri suatu kelompok gen RNA-t. Seprti pada gambar 3.12 yang memperlihatkan suatu molekul RNA-t precursor pada E. coli yang mengandung dua urut-urutan nukleotida RNA-t.

     


    Referensi:

    Corebima, 2002. Genetika Kerja Gen 1. Universitas Negeri Malang

    Anonim.http://www.forumkami.com. Pengertian-DNA-RNA.html Diakses pada tanggal 19 Februari. 2011.

    Russel, Peter. 1992. Genetics third edition. New York: harperCollins publishers

    1. Pembuatan RNA-t

    Produk pertama transkripsi gen RNA-t pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik disebut sebagai RNA-t precursor atau pre-tRNA. Sebagaimana RNA-d pada mahluk hidup eukariotik, RNA-t precursor pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik lebih panjang daripada RNA-t yang siap pakai, RNA-t precursor tersebut juga mempunyai urut-urutan kepala (leader) di ujung 5′ dan urut-urutan ekor (trailer) di ujung 5′ (Russel, 1992). Perhatikan gambar 3.11. (pada susunan yang semacam itu juga di temukan pada mahluk hidup eukariotik). Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya, urut-urutan kepala maupun urut-urutan ekor tetap dipertahankan pada RNA-d yang siap pakai baik di kalangan mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik. Akan tetapi urut-urutan kepala maupun urut-urutan ekor tersebut disingkirkan selama proses pembentukan RNA-t siap pakai, baik pada mahluk hidup prokariotik maupun eukariotik (Ressul, 1992). Dalam hubungan ini dinyatakan bahwa proses pembentukan RNA-t siap pakai pada mahluk hidp eukariotik berlangsung  di dalam inti. RNA-t siap pakai berukuran sekitar 4S serta terdiri dari suatu rantai tunggal yang mempunyai 75 hingga 90 nukleotida. Antara macam-macam RNA-t terdapat perbedaan urut-urutan nukleotida.

    Sebagaimana yang telah di kemukakan sebelumnya bahwa sebagian gen RNA-t berkelompok. Berkenaan dengan adanya kelompok gen RNA-t itu, ada bukti yang memperlihatkan di kalangan mahluk hidup prokariotik, suatu kelompok gen RNA-t dapat di transkripsikan bersama, menghasilkan suatu transkripsi RNA tunggal yang mengandung sejumlah urut-urutan nukleotida RNA-t (Russel,1992), pada mahluk hidup eukariotik, kejadiannya tidak demikian. Berikut ini ditunjukan molekul-molekul RNA-t precursor dari beberapa RNA-t.

    5 ­­­­­­­­­­—-kepala/leader —-(RNA-t ——-penyela/spacer) —RNA-t —–ekor/trail.

    Dalam hal ini adalah jumlah penyela/spacer—-RNA-t yang merupakan ciri suatu kelompok gen RNA-t. Seprti pada gambar 3.12 yang memperlihatkan suatu molekul RNA-t precursor pada E. coli yang mengandung dua urut-urutan nukleotida RNA-t.

    Comments on: "Modifikasi Pasca Transkripsi" (2)

    1. maksih infonyaaa:))

    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.

    %d bloggers like this: