MODIFIKASI PASCA TRANSKRIPSI

images

  • Transkripsi, Proses Pengakutan RNA, dan Translasi Pada Sel Eukariot

Pada sel eukariot, proses transkripsi tidak terjadi secara bersamaan, transkripsi terjadi di dalam inti sel sedangkan translasi terjadi di dalam sitoplasma. Proses transkripsi dan translasi pada eukariot lebih kompleks bila dibandingkan dengan sel prokariot, termasuk proses pembentukan mRNA.

mRNA pada eukariot diturunkan dari gen primer transkrip dan melibatkan beberapa proses, yaitu (1) pemotongan sebagian besar precursor mRNA (pre-mRNA) menjadi molekul mRNA yang lebih kecil, (2) penambahan kelompok 7-metil guanosin pada ujung 5’ (“topi ujung 5’”)molekul, (3) penambahan sekitar 200 nukleotida dengan urutan adenilat nukleotida ( ujung “poly-A”) yang panjang pada ujung 3’ molekul, (4) pembentukan protein spesifik yang kompleks. Proses pemotongan melibatkan perubahan pre-mRNA menjadi molekul mRNA dan juga sering melibatkan pemindahan urutan utama dari ujung 5’ ke kodon inisial translasi, dan segmen bukan kodon diantara daerah kodon.

Tidak semua transkripsi gen melalui keseluruhan 4 tahap di atas. Tidak semua mRNA mempunyai “topi ujung 5’”, begitu juga ujung “poly-A”. hal ini membuat kita sulit menentukan fungsi modifikasi pasca transkripsi.

Tidak semua ribosom RNAs disitesis di dalam inti sel eukariot yang mengandung molekul yang memiliki ukuran yang sangat besar (10S-200S, atau panjangnya sekitar 1000-50000 nukleotida). RNA ini disebut “heterogeneous nuclear RNA” (hnRNA). Pada proses pembentukan mRNA dari pre-mRNA dihasilkan gen transkrip di dalam sel eukariot. Proses ini melibatkan pemotongan daerah nonkodon yang terletak diantara daerah kodon.

Proses translasi pada eukariot analog dengan translasi pada prokariot. Yang membedakannya hanya inisial tRNA belum dibentuk dan sebagian besar mRNAs pada sel eukariot bersifat monogenic, oleh karena itu hanya satu molekul polipeptida yang diterjemahkan dari tiap-tiap mRNA.

  • Pemindahan Urutan Intron dari Penyambungan RNA

Sebagian besar gen pada sel eukariot mengandung lebih banyak daerah nonkodon (intron) yang memisahkan daerah kodon (exons). Tidak banyak gen pada sel prokariot yang mengandung daerah intron. Proses penyambungan RNA harus dilakukan secara hati-hati . Daerah exon harus bergabung dengan nukleotida tunggal dan kodon tersebut harus bisa diterjemahkan dengan tepat.

Pada struktur gen mitokondria dan kloroplas, struktur penghubung exon-intron berbeda dengan gen pada umumnya sehingga proses penyambungan RNA juga berbeda. Hanya ada satu urutan pendek yang mengandung intron, yang biasa disebut “TACTAAC box”. Sisa adeninpada urutan ke-6 pada “TACTAAC box” mempunyai peranan yang penting dalam proses penyambungan RNA. Ada 3 tipe pemotongan intron pada proses transkripsi RNA, yaitu:

    1. Intron precursor tRNA dipotong tepat pada saat pembelahan inti dan reaksi ligasi yang dikatalisis oleh enzim endonuklease.

    2. Intron pada Tetrahymena precursor rRNA dipindah ke reaksi khusus dan molekul RNA itu sendiri yang berfungsi sebagai medianya.

    3. Intron dari hnRNA digabungkan melalui dua tahap reaksi yang dipengaruhi kompleks partikel ribonukleoprotein yang disebut “spliceosomes”.

  • Penyambungan Precursor tRNA

Proses penyambungan precursor tRNA telah bekerja secara efektif pada jamur ragi (Saccaromyces sp.). system penyambungan secara invitro maupun penyambungan mutan telah digunakan pada proses penyambungan tRNA pada jamur ragi. Proses pemotongan precursor tRNA terjadi dalam dua tahap. Pertama-tama ikatan membran nuclear menggabungkan endonuklease dan membuat pemotongan tersebut terjadi tepat pada ujung intron. Kemudian dengan adanya suatu reaksi kompleks, ligase digabungkan dengan tujuan untuk menggabungkan 2 bagian tRNA sehingga dihasilkan molekul tRNA yang utuh. Kekhususan dari reaksi ini terletak pada proses pengkonversian 3 pola struktur precursor tRNA.

Pemotongan precursor menghasilkan ujung 5’-OH dan kelompok 2’-3’ phospat yang siklik pada ujung 3’. Tahap kedua pada proses ligasi melibatkan 4 reaksi yang terpisah, yaitu:

    1. Penambahan kelompok phospat pada ujung 5’-OH. Reaksi ini membutuhkan aktifitas enzim kinase dan donor phospat.

    2. Kelompok 5’ phospat diaktifkan dengan memindahkan AMP ke ujung molekul.

    3. ikatan siklik 2’-3’ phospat terbuka karena aktivitas enzim cyclic phosphodiesterase yang menghasilkan 2’ phospat dan gugus 3’ hidroksil.

    4. Reaksi ligasi yang terakhir adalah proses pemecahan gugus 3’-OH dengan melepaskan AMP.

Hampir seluruh organisme memiliki mekanisme pemotongan intron yang sama. Mekanisme tersebut juga terjadi pada sel-sel tumbuhan. Akan tetapi mekanisme pemotongan intron pada sel mamalia sedikit berbeda dengan sel-sel yang lain.

  • Penyambungan Autokatalisis Pada Precursor Tetrahymena tRNA

Pada ilmu biologi umu dijelaskan bahwa proses metabolisme terjadi karena reaksi katalisis enzim. Enzim-enzim tersebut merupakan polypeptida tunggal dan ezim tersebut membutuhkan kofaktor yang mempunyai struktur bukan protein agar enzim tersebut bisa berfungsi dengan baik. Jadi, intron pada precursor tRNA dari Tetrahymena dipotong tanpa menggunakan protein dan proses pemotongan ini sangat penting bagi tRNA itu sendiri. Beberapa proses autokatalisis tersebut terjadi pada precursor rRNA beberapa eukariot dan precursor rRNA, tRNA, dan mRNA mitokondria.

Pemotongan secara autokatalisis pada intron dalam precursor rRNA Tetrahymena tidak membutuhkan tenaga eksternal dan juga protein. Akan tetapi proses tersebut membutuhkan transfer phospphodiester untuk memotong intron. Dua bagian intron yang telah dipotong akan dipindah ke ikatan phosphodiuester yang lain. Aktivitas autokatalisis ini tergantung pada struktur intron atau struktur sekunder dari precursor tRNA

  • Penyambungan Pre-mRNA: snRNAs, snRNPs, dan Spliceosome

Intron precursor pada inti sel dipotong melalui dua tahap seperti yang terjadi pada jamur ragi. Akan tetapi pada precursor inti intronnya tidak dipotong oleh enzim nuklease atau ligase. Intron tersebut dipotong oleh struktur protein yang disebut Spliceosome. Spliceosome mengandung suatu molekul RNA yang disebut snRNA.

Tahap awal pemotongan terjadi pada ujung 5’ intron dan 2’-5’ phosphodiester dibentuk diantara posisi 5’-G yang ditempatkan dekat ujung3’ intron. Pada tahap kedua gen digabungkan oleh ikatan 3’-5’ phosphodiester dan intron yang telah dibentuk akan dilepaskan. Tahap-tahap ini terjadi pada Spliceosome dan membutuhkan hidrolisis ATP. Molekul lain yang terkandung pada spliceosome adalah molekul RNA yang disebut snRNP. Molekul snRNP akan ditambahkan pada proses pemotongan adar prosesnya berlangsung secara sempurna. Molekul snRNP U2 diikat pada suatu jaringan yang khusus dan membentuk percabangan. Kemudian snRNP U5 dan U4 atau U6 ditambahkan untuk menghasilkan spliceosome yang sempurna. Pada pembelahan ujung 5’ intron, snRNA U4 dilepaskan dari spliceosome. Setelah intron dipotong, dua bagian exon digabungkan dengan menyambungan 5’-3’ phosphodiester sehingga mRNA yang sudah dipotong siap dipindah ke sitoplasma dan melanjutkan proses transkripsi selanjutnya.

Sumber:

Gardner, Eldon John. 1991. Principles of GENETICS. Canada: John Wiley & Sons Inc.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s