Mekanika Ekspresi Gen Dari Proses Transkrip Hingga Proses Translasi

Mekanisme Ekspresi Gen Dari Proses Transkrip Hingga Proses Translasi

Gene expression mechanisms from transcription to translation

Alyyah-Rahma Kusumaputri

Program Studi Sarjana Kimia, Universitas Pendidikan Ganesha

E-mail: alyyah-rahma@student.undiksha.ac.id

ABSTRAK

Ekspresi gen adalah proses penggunaan informasi genetik yang tersimpan di dalam gen untuk mensintesis senyawa-senyawa produk gen. Senyawa-senyawa produk gen ini umumnya adalah protein, namun ada juga berupa senyawasenyawa RNA fungsional yang tidak merupakan kode untuk protein, misalnya tRNA (transfer RNA), rRNA (ribosomal RNA), dan snRNA (small-nuclear RNA). Ekspresi gen terbagi menjadi dua tahapan yaitu proses transkrip dan proses translasi. Pada proses transkrip membutuhkan tiga komponen utama yaitu utas template, substrat RNA dan protein. Proses transkrip ini terdiri dari inisiasi, RNA processing, dan trancription control. Mekanisme kedua yaitu proses translasi, pada proses ini dimulai dari asosia subunit ribosom dengan Met-tRNA membentuk komplek inisiasi yang selanjutnya Met-tRNA bergerak mencari STARTCodon pada sequence consensus 5'-ACCAUGG-3'.

Kata kunci : Ekspresi gen, Transkrip, Translasi

ABSTRACT

Gene expression is the process of using genetic information stored in genes to synthesise gene product compounds. These gene product compounds are generally proteins, but there are also functional RNA compounds that are not coded for proteins, such as tRNA (transfer RNA), rRNA (ribosomal RNA), and snRNA (small-nuclear RNA). Gene expression is divided into two stages, namely the transcription process and the translation process. The transcription process requires three main components, namely template threads, RNA substrates and proteins. This transcription process consists of initiation, RNA processing, and transcription control. The second mechanism is the translation process, in this process it starts from the association of the ribosome subunit with Met-tRNA forming an initiation complex which then Met-tRNA moves to look for STARTCodon in the 5'-ACCAUGG-3' consensus sequence.

Key words : Gene Expression, Transcription, Translation

PENDAHULUAN 

       Ekspresi gen adalah proses penggunaan informasi genetik yang tersimpan di dalam gen untuk mensintesis senyawa-senyawa produk gen. Senyawa-senyawa produk gen ini umumnya adalah protein, namun ada juga berupa senyawasenyawa RNA fungsional yang tidak merupakan kode untuk protein, misalnya tRNA (transfer RNA), rRNA (ribosomal RNA), dan snRNA (small-nuclear RNA). Untuk mengekspresikan informasi genetik yang dimilikinya, sel melakukan berbagai proses, antara lain penyalinan informasi genetik dari DNA ke mRNA (messenger RNA, RNA pembawa pesan), proses ini disebut transkripsi, dan kemudian diikuti dengan penerjemahan informasi genetik yang terdapat dalam molekul mRNA menjadi protein, proses ini disebut translasi. Dengan cara ini sifat genetik diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya.

MEKANISME

       Proses pertama yaitu proses transkrip, proses transkirp adalah proses sintesis RNA dengan template gen-gen yang terdapat dalam untai DNA. Proses transkripsi berlangsung di dalam nukleus pada sel-sel eukariotik, atau di dalam sitoplasma pada sel-sel prokariotik. Transkripsi dari setiap gen akan menghasilkan RNA untai tunggal yang sekuensnya merupakan komplemen dari sekuens nukleotida pada salah satu untai DNA untai ganda. Untai DNA ini disebut untai template (template strand), sedangkan untai DNA pasangannya sering disebut untai kode (coding strand).

       Secara umum, proses transkripsi dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi. Tahap inisiasi diawali dengan pengenalan sekuens promoter oleh kompleks enzim RNA polimerase. Pada prokariota, kompleks enzim RNA polimerase, yang disebut juga holoenzim RNA polimerase, terbentuk dari inti enzim RNA polimerase yang berikatan dengan suatu protein yang disebut faktor sigma (). Faktor sigma () inilah yang membantu pengenalan sekuens promoter oleh kompleks enzim RNA polimerase. Setelah sekuens promoter dikenali oleh kompleks enzim ini, lalu kompleks enzim berikatan dengan sekuens promoter dan memulai transkripsi.

       Protein disintesis oleh ribosom di sitoplasma dalam suatu proses yang disebut translasi. Sekuens protein yang disintesis ditentukan oleh informasi genetik yang terdapat di dalam molekul-molekul mRNA. Informasi genetik yang terdapat di dalam mRNA tersebut dinamakan kodon triplet, karena tersusun oleh tiga buah nukleotida yang terletak bersisian. Kodon triplet dalam untai mRNA dibaca dari ujung 5' ke arah ujung 3', dan polimerisasi asam amino membentuk protein (polipeptida) berlangsung dari ujung N (amino) ke arah ujung C (karbonil). Kodon triplet bersifat universal, artinya berlaku umum untuk semua sel, baik sel prokariota maupun eukariota. Tetapi ada sedikit perbedaan pada kodon triplet untuk gen yang terdapat di dalam mitokondria.

Pada saat translasi, setiap asam amino akan dibawa ke ribosom oleh tRNA (RNA transfer). Paling tidak ada satu macam tRNA untuk setiap asam amino, beberapa asam amino bahkan memiliki lebih dari satu macam tRNA. Setiap tRNA memiliki sekuens khas yang disebut antikodon, yaitu sekuens yang merupakan komplemen dari sekuen kodon pada mRNA. Komplementasi basa dari sekuens 20 kodon dan antikodon menjamin setiap asam amino akan ditambahkan pada posisi yang tepat pada untai protein yang sedang dibentuk.

Secara umum, proses translasi dapat dibagi dalam 3 tahap, yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi. Pada saat inisiasi, keempat komponen translasi yaitu ribosom, protein-protein faktor translasi, mRNA dan aminoasil-tRNA bergabung membentuk kompleks di posisi kodon pertama atau kodon start dalam untai mRNA. Pada saat elongasi, yaitu selama pembentukan polipeptida, kompleks ini bergerak, atau melakukan translokasi, sepanjang untai mRNA dengan arah 5'   3'. Jadi kompleks translasi membaca mRNA dari arah ujung 5'   3'. Polipeptida baru terbentuk dari ujung N (amino) ke arah ujung C (karboksil). Dan akhirnya, pada terminasi translasi, kompleks ini akan terurai, kedua subunit ribosom, subunit besar dan subunit kecil, terpisah. (Gen, 2010)

KESIMPULAN

Mekanisme ekspresi gen merupakan proses kompleks yang mengubah informasi genetik dalam DNA menjadi protein fungsional. Proses ini terdiri dari dua tahap utama, yaitu transkripsi dan translasi. Pada tahap transkripsi, segmen DNA yang mengandung gen tertentu digunakan sebagai cetakan untuk membentuk molekul mRNA. Proses ini dimulai dengan inisiasi, di mana RNA polimerase melekat pada promotor dan membuka heliks DNA. Selanjutnya, selama elongasi, RNA polimerase mensintesis mRNA dengan menambahkan nukleotida komplementer terhadap untai cetakan DNA hingga mencapai urutan terminator, yang menghentikan proses transkripsi. Setelah itu, mRNA mengalami modifikasi pascatranskripsi, seperti penambahan cap 5', ekor poli-A, dan penghapusan intron melalui splicing.

Tahap berikutnya adalah translasi, yaitu proses penerjemahan mRNA menjadi rantai polipeptida (protein). Translasi berlangsung di ribosom dengan bantuan tRNA yang membawa asam amino sesuai kodon pada mRNA. Proses ini dimulai dengan inisiasi, di mana ribosom mengenali kodon start (AUG) pada mRNA. Selama elongasi, asam amino dihubungkan secara berurutan membentuk rantai polipeptida. Translasi berakhir pada kodon stop (UAA, UAG, atau UGA), di mana rantai polipeptida dilepaskan. Setelah translasi, protein dapat mengalami modifikasi pascatranslasi, seperti pelipatan dan penambahan gugus kimia, untuk mencapai bentuk fungsionalnya. Proses ekspresi gen ini memungkinkan sel untuk menjalankan aktivitas biologisnya secara teratur dan responsif terhadap perubahan lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Akinfemiwa, O., Zubair, M., & Muniraj, T. (2023 ). Amilase. Amilase.

Ariandi. (2016). Pengenalan Enzim Amilase (alpha amilase) dan Reaaksi Enzimatisnya Menghidrolisis Amilosa Pati Menjadi Glukosa. Pengenalan Enzim Amilase (alpha amilase) dan Reaaksi Enzimatisnya Menghidrolisis Amilosa Pati Menjadi Glukosa, halaman 74-82 ISSN 2087 - 7889.

Fitriani Nurul Hidayatia, T. D. (2018). Pengaruh pH, Suhu, dan Buffer Terhadap Aktifitas -amilase dari Basiculli sp K2BR5. Pengaruh pH, Suhu, dan Buffer Terhadap Aktifitas -amilase dari Basiculli sp K2BR5.

Gen, B. M. (2010). Prof. Dr. Ernawati Sinaga, MS, Apt. Jakarta: Fakultas Biologi Universitas Nasional.

Hermawati Harun, A. L. (2021). Kecepatan Reaksi Hidrolisi Pati Ubi Jalar Putih Menggunakan Enzim Amilase. Kecepatan Reaksi Hidrolisi Pati Ubi Jalar Putih Menggunakan Enzim Amilase, (507-514).

Reeves, W. M. (1971). The Effects of V ects of Various Cation Concentr arious Cation Concentrations on Saliv ations on Salivary Amylase y Amylase. Chicago: Master's Theses. 2518.