Tahap - Tahap Transkripsi Ekspresi Gen [Materi Pembahasan Lengkap]

Tahap Transkripsi - Tahap pertama ekspresi gen adalah transkripsi atau sintesis molekul RNA dari DNA (gen). Sintesis RNA mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa dengan sintesis DNA, yaitu:

1.  Adanya sumber basa nitrogen berupa nukleosida trifosfat. Bedanya dengan sumber basa untuk DNA hanyalah pada molekul gula pentosanya yang tidak berupa deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa timin tetapi tetapi digantikan oleh urasil. Jadi, keempat nukleosida trifosfat yang diperlukan adalah adenosin trifosfat (ATP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP). Tahap Transkripsi

2.  Adanya molekul cetakan berupa untai DNA. 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 hasil transkripsinya, dan disebut sebagai pita antisens. [Tahap Transkripsi] - 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.

3.  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.  

Tahap-tahap transkripsi

Transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi. [Tahap Transkripsi] - Masing-masing akan dijelaskan sebagai berikut:

1.  Enzim RNA polimerase mengikat untai DNA cetakan pada suatu daerah yang mempunyai urutan basa tertentu sepanjang 20 hingga 200 basa. Daerah ini dinamakan promoter. Baik pada prokariot maupun eukariot, promoter selalu membawa suatu urutan basa yang tetap atau hampir tetap sehingga urutan ini dikatakan sebagai urutan konsensus. Pada prokariot urutan konsensusnya adalah TATAAT dan disebut kotak Pribnow, sedangkan pada eukariot urutan konsensusnya adalah TATAAAT dan disebut kotak TATA. Urutan konsensus akan menunjukkan kepada RNA polimerase tempat dimulainya sintesis. Kekuatan pengikatan RNA polimerase oleh promoter yang berbeda sangat bervariasi. Hal ini mengakibatkan perbedaan kekuatan ekspresi gen. [Tahap Transkripsi]

2.  Setelah mengalami pengikatan oleh promoter, RNA polimerase akan terikat pada suatu tempat di dekat daerah promoter, yang dinamakan tempat awal polimerisasi.  Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan di tempat ini dan sintesis RNA pun segera dimulai.

3.  Selama sintesis RNA berlangsung RNA polimerase bergerak di sepanjang molekul DNA cetakan sambil menambahkan nukleotida demi nukleotida kepada untai RNA yang sedang diperpanjang.

4.  Molekul RNA yang baru saja selesai disintesis, dan juga enzim RNA polimerase, segera terlepas dari untai DNA cetakan begitu enzim tersebut mencapai urutan basa pengakhir (terminasi). Terminasi dapat terjadi oleh dua macam sebab, yaitu terminasi yang hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi diri) dan terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus (protein rho). [Tahap Transkripsi] - Di antara keduanya terminasi diri lebih umum dijumpai. Terminasi diri terjadi pada urutan basa palindrom yang diikuti oleh beberapa adenin (A). Urutan palindrom adalah urutan yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh karena urutan palindom ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka molekul RNA yang dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan kala (loop).

Inisiasi transkripsi tidak harus menunggu selesainya transkripsi sebelumnya. Hal ini karena begitu RNA polimerase telah melakukan pemanjangan 50 hingga 60 nukleotida, promoter dapat mengikat RNA polimerase yang lain. Pada gen-gen yang ditranskripsi dengan cepat reinisiasi transkripsi dapat terjadi berulang-ulang sehingga gen tersebut akan terselubungi oleh sejumlah molekul RNA dengan tingkat penyelesaian yang berbeda-beda.

Tahap Transkripsi - Secara umum mekanisme transkripsi pada prokariot dan eukariot hampir sama. Hanya saja, pada prokariot produk langsung transkripsi atau transkrip primernya adalah mRNA (akan dijelaskan di bawah), sedangkan pada eukariot transkrip primernya harus mengalami prosesing RNA terlebih dahulu sebelum menjadi mRNA. Prosesing RNA ini mencakup dua peristiwa, yaitu modifikasi kedua ujung transkrip primer dan pembuangan urutan basa pada transkrip primer yang tidak akan ditranslasi (disebut intron). Ujung 5’ dimodifikasi dengan penambahan guanosin dalam ikatan 5’-5’ yang tidak umum hingga terbentuk suatu gugus terminal yang dinamakan cap, sedangkan ujung 3’ dimodifikasi dengan urutan poliadenosin (poli A) sepanjang lebih kurang 200 basa.  Sementara itu, panjang intron yang harus dibuang dapat mencapai 50% hingga 90% dari panjang transkrip primer, tetapi segmen yang mengandung ujung 5’ (gugus cap) tidak pernah dibuang. Setelah intron dibuang, segmen-segmen sisanya (disebut ekson) segera digabungkan menjadi mRNA. Pembuangan intron dan penggabungan ekson menjadi molekul mRNA dinamakan penyatuan RNA atau RNA splicing.

Transkripsi merupakan tahap pertama dari proses sintesis protein yang nantinya dilanjutkan dengan tahap kedua yaitu translasi. Protein yang dihasilkan dalam proses ini akan berperan sebagai enzim, hormon, maupun, komponen sel yang penting bagi kelangsungan hidup organisme.

Transkripsi adalah penerjemahan informasi yang terdapat pada DNA menjadi RNA. Atau dalam kalimat yang sederhana adalah menghasilkan RNA dengan cetakan berupa DNA. DNA yang mengalami transkripsi dapat memiliki satu atau lebih gen, proses ini terjadi dalam nukleus, mitokondria, dan plastida. [Tahap Transkripsi]

Proses transkripsi membutuhkan bantuan dari enzim yang disebut RNA polimerase. Enzim ini berfungsi ntuk membuka rantai ganda DNA dan membentuk rantai RNA dari cetakan (template) DNA yang ingin diterjemahkan.

Proses transkripsi dapat dibagi menjadi 3 langkah yaitu: inisiasi, elongasi, dan terminasi.

Transkripsi pada prokariota dan ekariota memiliki sedikit perbedaan, hal ini karena perbedaan dalam komplekstitas DNA tersebut. DNA prokariota lebih pendek dan sederhana, sedangkan DNA eukariota sangat panjang dan dikemas sedemikian rupa dengan berbagai macam protein seperti histon.

[Tahap Transkripsi] - Pada pembahasan ini saya mambagi transkripsi menjadi 2 macam, yaitu pada prokariota dan eukariota.

Transkripsi pada prokariota maupun eukariota akan menghasilkan mRNA, tRNA, mupun rRNA tergantung gen mana yang ditranskripsikan. Hanya saja khusus untuk mRNA akan menjalani proses selanjutnya berupa translasi agar dapat menghasilkan protein.

Rantai DNA yang digunakan sebagai cetakan RNA disebut template atau antisense, sedangkan rantai yang tidak digunakan sebagai cetakan disebut sense. RNA terbentuk dari ujung 5’ menuju ujung 3’ dan pada eukariota kecepatan transkripsi sekitar 40 nukleotida per detik. Pada RNA terdapat basa nitogen urasil yang menggantikan posisi timin. Pada DNA, basa adenin akan berpasangan dengan timin, namun saat membentuk RNA adenin akan menjadi cetakan bagi urasil. [Tahap Transkripsi]

Transkripsi pada eukariota

Tahap Transkripsi - Eukariota adalah organisme selain bakteri dan ganggang hijau biru. Eukariota memiliki struktur DNA yang kompleks karena sangat panjang dan dikemas sedemikian rupa dalam sel. RNA polimerase pada eukariota tidak bisa bekerja sendiri, enzim ini harus dibantu oleh protein khusus yang disebut oleh satu atau beberapa faktor tanskripsi.

Tahap inisiasi diawali dengan menempelnya faktor transkripsi pada promoter. Hal ini akan memicu menempelnya RNA polimerase pada promoter, menempelnya faktor transkripsi dan RNA polimerase pada promoter akan membentuk kesatuan yang disebut kompleks inisiasi transkripsi. [Tahap Transkripsi] - RNA polimerase akan membuka rantai ganda DNA sehingga proses pembentukan RNA dapat berlangsung.

Proses elongasi pada eukariota sama dengan yang terjadi pada prokariota, dimana ada sebuah rantai DNA yang menjadi cetakan bagi terbentuknya RNA. RNA akan dibuat sepanjang cetakan tersebut oleh RNA polimerase.

Proses terminasi terjadi ketika RNA polimerase sampai pada akhir gen dimana akan tergentuk urutan nukleotida AAUAAA di akhir RNA. Setelah itu suatu enzim akan memotong sepanjang 10-35 nukleotida dari AAUAAA sehingga RNA tersebut lepas. RNA polimerase dan faktor transkripsi-pun terlepas. [Tahap Transkripsi]

Transkripsi pada prokariota

Prokariota merupakan organisme sel tunggal yang belum memiliki membran inti dan organel bermembran. Anggota dari kelompok ini adalah bakteri dan ganggang hijau biru. Mereka memiliki DNA inti yang tidak terbungkus membran nukleus dan juga terdapat DNA sitoplasma dalam bentuk plasmid.

Setiap gen pada DNA prokariota selalu diawali dengan promoter dan di akhiri dengan terminator. Jadi strukturnya adalah sebagai berikut: promoter-gen-terminator. [Tahap Transkripsi] - Promotor dan terminator juga merupakan basa nukleotda namun bukan bagian yang akan diterjemahkan menjadi RNA.

Transkripsi bakteri dimulai ketika enzim RNA polimerase menempel pada bagian promoter, hal ini menjadi penanda bahwa proses transkripsi akan segera dimulai. RNA polimerase akan membuka rantai ganda DNA dan memungkinkan terciptanya RNA dari salah satu rantai DNA yang digunakan sebagai cetakan. Tahap ini disebut dengan inisiasi.

Setelah itu RNA polimerase akan menggabungkan nukleotida bebas menjadi rantai RNA yang sesuai dengan cetakan. RNA polimerase akan bergerak sepanjang gen yang akan dicetak hingga proses pembentukan RNA selesai. Proses pembentukan RNA sepanjang cetakan DNA ini disebut dengan tahap elongasi. [Tahap Transkripsi]

Setelah RNA terbentuk sempurna, RNA polimerase akan sampai pada bagian terminator yang menandai berakhirnya proses transkripsi. RNA akan terlepas dan diikuti RNA polimerase yang juga akan melepaskan diri dari DNA tersebut. Tahap ini disebut dengan terminasi.

Share this post