EKSPRESI GEN PDF

# EKSPRESI GEN ## N.A.CHOIRONI # EKSPRESI GEN * TRANSKRIPSI + TRANSLASI = PROTEIN -> FENOTIP * DNA * RNA * mRNA * tRNA * rRNA * Protein dari mRNA * Penentuan fenotip tergantung oleh ketiga macam molekul RNA * Mutasi pada gen yang mengkode RNA mengakibatkan perubahan fenotip...

# EKSPRESI GEN ## N.A.CHOIRONI # EKSPRESI GEN * TRANSKRIPSI + TRANSLASI = PROTEIN -> FENOTIP * DNA * RNA * mRNA * tRNA * rRNA * Protein dari mRNA * Penentuan fenotip tergantung oleh ketiga macam molekul RNA * Mutasi pada gen yang mengkode RNA mengakibatkan perubahan fenotip # TRANSKRIPSI PROKARIOT * 1 DNA template * 2 Enzim RNA Polimerase * 3 Prekursor sintesis RNA * 4 Faktor transkripsi * Gen yang di ekspresikan * Daerah pengendali/regulator: Gen yang berperan dalam mengendalikan proses transkripsi dan terletak di ujung 5' * Urutan DNA spesifik yang akan ditranskripsi * Gen yang berperan dalam pengakhiran transkripsi * Beberapa gen yang dikendalikan satu promoter yang sama * Polisistronik * -Promoter * -Gen struktural * -Terminator * -Urutan DNA spesifik yang berperan dalam mengendalikan transkripsi gen struktural * -Pelekatan RNA polimerase * Tempat pelekatan protein repressor (penekan atau penghambat ekspresi genetik) * Promoter Region * -35 Box * -10 Box * -1 +1 Transcribed Region * 17(+1) bp * -TTGACA Consensus * -TATAAT Consensus * Optimal Inter-base Distance * Daerah promoter yang mengarahkan enzim polimerase shingga arah transkripsi dari 5' ke 3' * Titik awal transkripsi * Penempelan pada DNA template * Penyusun enzim * Pengikatan nukleotida * Cerne da enzima * Faktor sigma * Holoenzima * Mengarahkan agar RNA polimerase holoenzim hanya menempel pada promotor, tidak bagian lain * Melakukan inisiasi transkripsi pada bagian DNA yang benar (mengkatalis proses transkripsi) * Ribonukleotida * 5'-trifosfat ATP,GTP,CTP dan UTP # MEKANISME TRANSKRIPSI * DNA template strand * 3' ACCAACCGAGT * 5' TGGTTTGGCTCA * mRNA * 5' UGGUUGGCUCA * Proses penyalinan urutan nukleotida yang terdapat pada molekul DNA * Urutan nukleotida pada transkrip RNA bersifat komplementer dengan DNA template. * Dalam proses transkripsi hanya satu rantai DNA yg disalin urutan nukleotidanya (transkrip RNA) * Pada prokariot, RNA polimerase menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter tanpa melalui suatu ikatan dengan protein lain (yang membedakan dengan eukariot) * Transkripsi berlangsung dari arah 5' -> 3' # INISIASI TRANSKRIPSI * RNA polimerase menempel pada DNA yang menyebabkan DNA menjadi untai tunggal * Terbentuk gelembung transkripsi dan melakukan inisiasi transkripsi berdasarkan urutan DNA template * Terbentuk transkrip RNA * Perubahan konformasi RNA polimerase -> lepas * Rifampisin -> menghambat inisiasi transkripsi (tergantung sub unit beta pada RNA polimerase), tidak berpengaruh pada elongasi * Sigma subunit assists RNA Pol. to find and bind promoter * Coding Strand DNA * Template Strand * RNA Polymerase Sigma Factor * Promoter Gene to be Transcribed * Polymerase holoenzyme binds promoter, forms closed complex * Transcription bubble forms * Holoenzyme initiates transcription * Sigma factor dissociates from polymerase * Polymerase extends new RNA # ELONGASI TRANSKRIPSI * Bubble transcription – ikatan RNA – DNA (bubble akan menutup kembali jika selesei transkripsi dan RNA polimerase akan lepas) * 5' AUGCCGCAAUCUGUUCACGCACUCAUGUG * 3' TTGACGTATAAT * Elongasi terjadi ketika RNA polimerase membaca seluruh DNA template yang ditranskripsi (ikatan kovalen) * Pembentukan ikatan fosfodiester pada sintesis RNA antara nukleotida RNA yang satu dengan nukleotida RNA berikutnya * Streptolidigin -> menghambat elongasi (tergantung sub unit beta pada RNA polimerase) * 5' * 3 * 5' * 3' * -nontemplate strand * -template strand * -promoter * -RNA polymerase * Hipotesis ELongasi * Enzim RNA polimerase bergerak melingkari DNA * Enzim RNA polimerase bergerak lurus sepanjang untaian DNA # TERMINASI TRANSKRIPSI * Terminator: urutan nukleotida tertentu (GC) * Ciri * Inverted repeat basa nukleotida -> hairpin * Basa T pada DNA -> basa lemah -> mencegah transkrip RNA pada untai DNA * Terbentuknya hairpin -> RNA polimerase berhenti transkripsi -> ikatan basa lemah -> RNA yang baru terbentuk lepas * DNA * Inverted repeats * -AGCCCGCC * -TCGGGCGG * -GGCGGGCT * -CCOCCCGAAAAAAAA * RNA transcript * -AGCCCGCC * -TCGGGCGG * -GGCGGGCT * -CCGCCCGA * -AAAAAAA * Conclusion: Transcription terminates when inverted repeats form a hairpin followed by a string of uracils. * Terminator: protein rho (p) * Ciri * Inverted repeat basa nukleotida -> hairpin * Protein p terikat pada transkrip mengikuti RNA polimerase -> berhenti didaerah terminator -> destabilisasi -> akhir transkripsi * Unstructured RNA * rho * When RNA polymerase encounters a terminator sequence, it pauses,... * ...and rho catches up. * Using helicase activity, rho unwinds the DNA-RNA hybrid and brings transcription to an end. # VIDEO TRANSKRIPSI # TRANSLASI PROKARIOT * Proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam amino yang menyusun polipeptida. * Kodon: urutan nukleotida yang terdiri atas 3 nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino. Misalnya urutan ATG (AUG pd mRNA) mengkode asam amino metionin) * Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin yang mengawali struktur suatu polipeptida (protein) * Pada prokariot, asam amino awal ini berupa formil metionin (fMet) # RIBOSOM * Ribosom * Sub unit besar * Sub unit kecil * Prokaryot -> translasi dimulai sebelum proses transkripsi selesei. * Transkripsi dan translasi terjadi hamper serentak * Eukaryot * Transkripsi di dalam inti sel * Translasi di ribosom (sitoplasma) * met * sub unit ribosom besar * 50 S * 70 S * sub unit ribosom kecil * 30 S * UAC * kodon pemula (star kodon) * E: exit * P: sisi pengikatan peptidil * A: sisi pengikatan aminosil * Arah gerakan ribosom # TRANSFER-RNA (tRNA) * ATP * amino acid * tRNA * tRNA- activating enzyme * Enzyme binds to ATP and a specific amino acid * Amino acid-AMP complex is formed and a specific tRNA molecule is recruited * The tRNA is bound to the amino acid and AMP is released * 'charged' tRNA is produced * Ester bond * tRNA molecule * Intramolecular base-pairing * Anticodon * mRNA 5'-<-G-C-C->-3' Codon # INISIASI TRANSLASI * Penggabungan mRNA, subunit 30 S dan formilmetionil-tRNAf * Pengikatan IF-3 pd subunit 30S (ditentukan oleh sekuens Shine-Dalgarno) * Pengikatan IF-1, If-2 dan GTP bersama-sama dengan IF-3 * Pengikatan mRNA dan fMet-tRNAfMet untuk membentuk kompleks inisiasi 30S * Pengikatan subunit 50S, IF-1 dan IF-3 terlepas * IF-2 terlepas dari kompleks bersamaan dengan hidrolisis GTP sehingga terbentuk kompleks inisiasi 70S yang siap melakukan proses elongasi polipeptida # ELONGASI TRANSLASI * Pada saat awal sintesis protein, sisi A (aminoasil) pada ribosom masih kosong. Sisi P (peptidil) diisi oleh molekul fMet-tRNAfMet * Molekul ini berikatan dg kodon AUG atau GUG pada mRNA melalui antikodon-nya * Selanjutnya, terjadi penyisipan aminoasil-tRNA padd sisi A yg dilakukan oleh protein yg disebut faktor pemanjangan Tu (elongation factor Tu, EF-Tu). Dlm penyisipan ini, terjadi hidrolisis GTP menjadi GDP * Setelah posisi P dan A terisi, maka dibentuk ikatan peptidil yg dikatalisis oleh peptidil transferase # TERMINASI TRANSLASI * Translasi berakhir pada saat salah satu kodon (UAA, UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. * Mekanisme translasi mempunyai sistem koreksi jika ada kesalahan (proofreading) * Akurasi sistim translasi ditentukan terutama oleh 2 hal, yaitu pada saat penambahan muatan pd tRNA (tRNA charging) dan pada saat aminoasil-tRNA melekat pd sisi A ribosom * Jika ada kesalahan pengikatan aminoasil-tRNA maka tRNA tersebut akan dikeluarkan dari ribosom * Antibiotik purimisin # VIDEO TRANSLASI # TRANSLASI EUKARIOT * 1 DNA template * 2 Enzim RNA Polimerase * 3 Prekursor sintesis RNA * 4 Faktor transkripsi * Gen kelas I, Penyusun ribosom * Ditranskripsi oleh RNA polimerase I, namun tidak ditranslasi * Gen kelas II, Gen yang mengkode semua protein * Ditranskripsi oleh RNA polimerase II * Gen yang mirip dengan gen prokariot, memiliki promotor dengan nukleotida seperti TATA box * Gen kelas III, Gen yang mengkode tRNA, rRNA dan RNA kecil lainnya * Ditranskripsi oleh RNA polimerase III * RNA polimerase tidak menempel langsung pada DNA promoter -> perantara: faktor transkripsi * Faktor transkripsi * TFIIA: meningkatkan afinitas TFIID pada TATA * TFIIB: mengawali inisiasi * TFIID: Faktor transkripsi pertama (TBP) * TFIIE: pelepasan promoter * TFIIF: mengawali inisiasi * TFIIH: pelepasan promoter; fosforilasi RNA (elongasi) * Promoter * TATAAA * Transcription start site * TFIID TBP * Transcription start site * Transcription start site * Transcription start site * RNA Polymerase II * Transcription start site # PASCA TRANSKRIPSI * Gen eukariot memiliki struktur selang-seling * Sekuens yang mengkode suatu urutan spesifik (ekson) * Sekuens yang tidak mengkode urutan spesifik (intron) * Pasca transkripsi * Capping mRNA pada ujung 5' * Poliadenilasi (penambahan gugus poli A pada ujung 3' mRNA) * mRNA splicing * Editing mRNA * Primary RNA transcript * Exon 1 Intron Exon 2 Intron Exon 3 * RNA processing * Spliced RNA * Exon 1 Exon 2 Exon 3 * 5' cap * Poly-A tail * 5' untranslated region * 3' untranslated region # PASCA TRANSKRIPSI: CAP-mRNA * Enzyme-Based mRNA Capping * -Phosphate * -RNA polymerase promoter * -RNA transcript * -Capping with Vaccinia Capping System * -Cap-0 mRNA * -Cap-1 methylation using mRNA Cap 2-0-Methyltransferase * -Methylation in Cap-1 (Cap-1 mRNA) * -Transcription start site * -CTD * -Capping enzymes * -Cap * gradasi * nRNA dari nucleus ke * tan trifosfat om ke mRNA * 7-methylguanosine linked to the transcript by 3 P groups * Cap functions: * protects RNA from degradation * required for mRNA translation # PASCA TRANSKRIPSI: POLIADENILASI * Penambahan menggunakan aktivitas enzim poli (A) polimerase yang ada pada nukleus * DNA * RNA * RNA * Fungsi poliadenilasi * Meningkatkan stabilitas mRNA * Efisiensi translasi mRNA -> ply (A) binding protein * Efisiensi mengikat ribosom * Penambahan pada ujung 3' * Box A * Box B B region * tau region * AATAAA Terminator * RNA polymerase III transcription * Polyadenylation * Poly(A) AAA...AAA # PASCA TRANSKRIPSI: SPLICING * Splicing signals: urutan nukleotida yang menentukan urutan proses pemotongan dan penyambungan mRNA * Pemotongan intron * tRNA: pemotongan dengan endonuklease, penggabungan dengan ligase * rRNA: autokatalitik * mRNA: ribonukleoprotein (spliceosome) * Lariat: struktur hasil proses splicing * -Intron 1 * -Intron 2 * -Exon 1 * -Exon 2 * -Exon 3 * -Intron 1 * -Intron 2 * -Exon 1 * -Exon 2 * -Exon 3 * -Exon 1 * -Exon 2 * -Exon 3 * pre-mRNA-Exon Intron Exon GU A AG * -spliced mRRNA * -GU * - AG * -A-GU * -AG * - 4-GU * -AG # PASCA TRANSKRIPSI: EDITING RNA * Penyesuaian sekuens gen pengkode * Guide RNA (gRNA): hibridisasi dengan mRNA dan menyediakan nukleotida A dan G sebagai template untuk menggabungkan nukleotida U yang tidak ada pada Mrna * Contoh: Tripanosoma membentuk kriptogen * RNA editing mechanism * Deletion editing * Insertion editing * -Cleavage Endoribonuclease * -U removal Exo Uase * -U addition TUTase * -Ligation RNA ligase # TERIMAKASIH