ltm sintesis asam nukleat

REPLIKASI DNA SERTA TRANSKRIPSI RNA PADA PROKARIOTA DAN EUKARIOTA

Vina Damayanti1306370865

HG-11

ABSTRAK

Sintesis asam nukleat sangat penting karena asam nukleat merupakan materi penting suatu organisasi yang berupa informasi genetik. Sintesis asam nukleat dihasilkan dengan dua cara, yaitu replikasi DNA dan transkripsi RNA. Replikasi DNA merupakan proses penggandaan DNA pada sel induk, sehingga dapat menghasilkan DNA baru yang sama dan lengkap. Replikasi ini terdapat dua macam, yaitu leading strand dan lagging strand. Transkripsi RNA adalah proses dimana terbentuknya RNA dengan menyalin salah satu untai DNA. Prosesini terdiri dari tiga tahap yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi.Replikasi DNA dan transkripsi pada prokariotik dan eukariotik akan berbeda karena terdapat perbedaan struktur pada sel prokariotik dan eukariotik. Replikasi DNA pada eukariotik lebih rumit dan kompleks dari pada prokariotik. Begitu pula dengan transkripsi RNA pada eukariotik juga lebih kompleks karena pada eukariotik terdapat tiga level gen, yaitu gen kelas I, gen kelas II dan gen kelas III.

Kata KunciReplikasi DNA, Transkripsi RNA, Fase pasca transkripsi, leading strand, lagging strand, inisiasi, elongasi, terminasi,

I. Replikasi DNAReplikasi adalah peristiwa perbanyakan bahan genetik. Mekanisme replikasi DNA

dapat dibuktikan secara eksperimental oleh Matthew Meselson dan Franklin Stahl pada tahun 1958. Ada tiga hipotesis yang berkembang mengenai mekanisme replikasi DNA. Hipotesis pertama dikenal sebagai model replikasi secara semikonservatif seperti yang dikemukakan oleh Watson dan Crick. Menurut hipotesis ini, setiap molekul untaian ganda DNA anakan terdiri atas satu untai tunggal DNA induk dan satu untai tunggal DNA hasil sintesis baru. Hipotesis kedua dikenal sebagai model replikasi secara konservatif. Menurut model konservatif, molekul DNA untai-ganda induk tetap bergabung sedangkan kedua untaian DNA anakan terdiri atas molekul hasil sintesis baru. Hipotesis ketiga yaitu model replikasi secara dispersif menyatakan bahwa molekul DNA induk mengalami fragmentasi sehigga DNA anakan terdiri atas campuran molekul lama (berasal dari DNA induk) dan molekul hasil sintesis baru.

Gambar 1. Hipotesis mekanisme replikasi DNA

a. Komponen Replikasi DNAReplikasi bahan genetik ditemukan oleh beberapa komponen utama yaitu:

1. DNA cetakan, yaitu molekul DNA atau RNA yang akan direplikasi. 2. Molekul deoksi ribonukleotida, yaitu:

i. dATP

1 | Replikasi DNA serta Transkripsi RNA pada Prokariota dan Eukariota – Vina Damayanti

(c) Semikonservatif: kedua untai molekul induk terpisah, dan setiap untai berfungsi sebagai cetakan untuk mensintesis untai komplementer yang baru.

(a) Dispersif: setiap untai dari kedua molekul anak terdiri atas campuran antara bagian untai lama dan bagian untaian yang baru disintesis.

(b) Konservatif: heliks ganda induk tetap dalam keadaan utuh dan sebuah salinan kedua yang sama sekali baru telah dibuat.

(a) (b) (c)

Gambar 2. Replikasi DNA ProkariotaSumber : http://www.nature.com

ii. dTTPiii. dCTPiv. dGTPDeoksi ribonukleotida terdiri atas tiga komponen yaitu: i. basa purin atau pirimidinii. gula 5-karbon (deoksiribosa)iii. gugus fosfat

3. Enzim DNA polimerase, yaitu enzim utama yang mengkatalisis proses polimerisasi nukleotida menjadi untaian DNA. Pada bakteri Escheria coli terdapat tiga macam DNA polimerase, yaitu:i. DNA polimerase Iii. DNA polimerase IIiii. DNA polimerase IIIPada jasad eukaryota terdapat 5 macam DNA polimerase, yaitu: i. DNA polimerase αii. DNA polimerase βiii. DNA polimerase εiv. DNA polimerase ζv. DNA polimerase γ

4. Enzim primase, yaitu enzim yang mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA. Pada bakteri E. Coli kompleks enzim ini disebut primosom yang terdiri atas beberapa macam protein.

5. Enzim pembuka ikatan untaian DNA induk, yaitu enzim helikase dan enzim lain yang membantu proses tersebut yaitu enzim girase.

6. Molekul protein yang menstabilkan untaian DNA yang sudah terbuka, yaitu protein single strand binding protein (SSB)

7. Enzim DNA ligase, yaitu enzim yang berfungsi untuk menyambung fragmen – fragmen DNA.

b. Replikasi DNA pada ProkariotaReplikasi DNA diawali dengan

protein yang dikode oleh gen dnaA berikatan dengan sekuens repetitif (berulang) sepanjang 9-mer pada titik awal replikasi. Selanjutnya, helikase yang dikode oleh gen dnaB dan protein inhibitor yang dikode oleh gen dnaC berikatan dengan sekuens repetitif sepanjang 13-mer. Seiring bergeraknya helikase dari ujung 5‟ ke 3‟, protein dnaC terdisosiasi sehingga helikase dapat membuka lilitan DNA. Terbukanya lilitan DNA menyebabkan terbentuknya superheliks positif (lilitannya menjadi sangat rapat) pada seluruh bagian DNA sisanya. Akibatnya, akan lebih mudah secara energetik untuk terus membuka lilitan untai DNA. Untuk membuka lilitan DNA, superheliks positif harus dihilangkan dengan cara memotong DNA dan membiarkannya meregang atau dengan cara memasukkan superheliks negatif untuk mengimbangi superheliks positif. Pemasukkan (introduksi) superheliks


http://www.nature.com/nature/journal

negatif membutuhkan energi dan suatu enzim yang disebut DNA 29 girase (topoisomerase). DNA girase adalah suatu enzim yang dapat menghilangkan superkoil positif ataupun memasukkan superkoil negatif pada DNA sehingga energi yang digunakan untuk memisahkan untai DNA tidak terlalu besar. Diduga bahwa DNA girase berada di depan DNA yang sedang terbuka selama replikasi. Protein pengikatan beruntai tunggal yang disebut single strand binding protein (SSBP) berperan menstabilkan untuk sementara keadaan untai DNA yang terbuka.

Setelah itu, replikasi DNA mulai terjadi dengan disintesisnya primer RNA sepanjang 30 nukleotida oleh RNA limerase yang disebut primase (dikode oleh dnaG). Helikase dan primase selanjutnya membentuk sistem enzim kompleks yang dikenal sebagai primosom yang akan mensintesis primer setelah sintesis DNA dimulai. Dua subunit katalitik dari DNA polimerase III (PolC) akan berdisosiasi dengan cetakan DNA dan ujung 3‟ dari primer serta memulai polimerasi deoksiribonukleotida menjadi DNA. DNA girase akan terus menghilangkan superkoil positif dan/atau memasukkan superkoil negatif di depan primosom yang sedang membuka kedua untai DNA. Pada berbagai interval yang berbeda-beda, cetakan DNA memberi sinyal ke bagian primase pada primosom agar melakukan polimerisasi primer RNA sepanjang kira-kira 30 nukleotida pada hanya satu cetakan di garpu replikasi. DNA polimerase III melakukan polimerisasi DNA dari 5‟ ke 3‟ dari tiap primer pada garpu replikasi. Slah satu untai DNA dipolimerisasi menuju garpu replikasi dan terus diperpanjang seiring membukanya lilitan DNA. Sementara itu, untai kedua DNA dipolimerisasi menjauhi garpu replikasi. Seiring terus membukanya DNA, suatu primer baru akan disintesis menjauhi garpu replikasi dan DNA polimerase akan mensintesis DNA dari primer yang baru dibentuk ke arah primer RNA sebelumnya. Pada saat DNA polimerase membaca untai cetakan, DNA akan memilih nukleotida-nukleotida yang komplementer bagi untai baru berdasarkan kemampuan pengikatan hidrogen.

DNA yang disintesis menuju garpu replikasi disintesis secara terus menerus dan disebut untai leading. Untai DNA lainnya yang disintesis secara terputus-putus menjauhi garpu replikasi disebut untai lagging. Untai leading dan lagging itu bertemu dengan untai leading dan lagging yang disintesis pada garpu replikasi yang lain. Fragmen-fragmen RNA-DNA pada untai lagging dikenal sebagai fragmen Okazaki, yang dinamai berdasarkan nama saintis yang menemukannya.

Primer RNA nantinya akan dihilangkan oleh enzim perbaikan DNA yang disebut DNA polimerase I, yang dikode oleh gen polA. Enzim tersebut akan menggunakan DNA tetangganya sebagai primer dan meneruskan poimerisasi DNA dari primer tersebut untuk menggantikan primer RNA. DNA ligase berperan menghilangkan lubang atau takik (nick) yang terdapat pada untai DNA dengan cara menyambungkan fragmen-fragmen DNA. Toposoimerase IV dibutuhkan untuk memisahkan kedua kromosom anakan.

c. Replikasi DNA pada EukariotaSistem replikasi DNA pada eukaryota menunjukkan beberapa perbedaan

dibandingkan dengan replikasi pada prokaryota, yaitu antara lain dalam hal macam DNA polimerase yang terlibat. Jika pada E.coli hanya ada tiga macam DNA polimerase, maka pada eukaryot terdapat 5 macam DNA Polimerase.

Tabel 1. Enzim Polimerase dan Peranannya pada Eukariota

Enzim PerananDNA polimerase α Mengawali replikasiDNA polimerase δ Pemanjangan kedua untaianDNA polimerase β Reparasi DNADNA polimerase ε Reparasi DNADNA polimerase γ Replikasi DNA mitokondria

Garpu replikasi bergerak ke dua arah dari situs awal tersebut. Situs yang mempunyai titik awal replikasi pada khamir disebut sekuens yang bereplikasi secara otonom (autonomously replicating sequence, ARS). Sekuens tersebut terdiri dari dua


daerah yang mengikat sel protein berbeda yang membuat heliks ganda DNA menjadi tidak stabil. Pada salah satu daerah terdapat daerah yang conserved, terdiri dari sekuens 11-mer berulang, yang berikatan dengan kompleks multiprotein yang disebut kompleks pengenalan titik awal (origin recognition complex, ORC)pada saat protein itu juga mengikat daerah yang satu lagi, maka DNA akan membengkok akibat interaksi protein dengan kedua daerah tersebut. Gangguan pada DNA ini mengakibatkan terpisahnya untai DNA yang berpasangan pada titik awal dan dimulainya sintesis primer RNA.

Terdapat banyak enzim yang terlibat pada replikasi DNA eukariota. DNA topisomerase II terlibat dalam pengurangan superkoil positif pada DNA, sedangkan aktivitas helikase memisahkan kedua untai DNA. Setidaknya telah ditemukan 5 jenis DNA polymerase yang berbeda pada sel – sel eukariotik. Primase (DNA polα ) mensintesis untai lagging DNA. DNA pol δ mengkatalis sintesis untai leading. DNA polε dan DNA polβ bertanggung jawab dalam menghilangkan kekosongan nukleotida yang ditimbulkan pada saat primer RNA dihilangkan oleh endonuklease. DNA ligase berfungsi memperbaiki nick (nukleotida – nukleotida yang tidak tersambung) beruntai tunggal yang masih tertinggal pada DNA. DNA polγ melaksanakan replikasi DNA didalam mitokondria.

Untuk menyelesaikan replikasi suatu kromosom linier, primer RNA yang terdapat di tiap ujung kromosom harus dihilangkan dan diganti dengan DNA. Meskipun primer RNA dapat dihilangkan oleh eksonuklease, tak satupun DNA polymerase yang umum ditemukan dapat menggantikan RNA tanpa primer DNA. Salah satu tipe DNA polymerase tidak umum yang dikenal sebagai telomerase terdiri dari protein dan sebuah cetakan RNA yang digandakan secara berulang – ulang oleh bagian protein dari telomerase menjadi DNA guna memperpanjang salah satu untai telomere. Dengan demikian, telomere bertanggung jawab dalam mempertahankan ukuran panjang kromosom – kromosom.

Gambar 3. Replikasi DNA pada EukariotaSumber: http://dna.microbiologyguide.com

d. Perbedaan Replikasi DNA pada Prokariota dengan EukariotaMeskipun proses dasar replikasi DNA adalah sama, tetapi terdapat beberapa

perbedaan untuk replikasi pada prokariotik dan eukariotik.Berdasarkan tempatnya, replikasi pada prokariotik terjadi didalam sitoplasma sel sedangkan pada eukariotik terjadi didalam nukleus.Hal ini dikarenakan prokariotik tidak memiliki nukleus. Karena prokariotik terjadi pembelahan biner, maka replikasi DNA adalah step awal dari pembelahan sel. Berbeda dengan eukariotik yang pembelahan selnya lebih kompleks, replikasi DNA terjadi pada fase sintesis (S) didalam interfase.


http://dna.microbiologyguide.com/

Karena bentuk kromosomnya yang melingkar,replikasi DNA pada prokariotik terjadi pada satu tempat. Sedangkan karenakromosompada eukariotik berbentuk linear dan banyak informasi yang harus digandakan, replikasi akan terjadi dibanyak tempat pada setiap kromosom. Oleh karena itu replikasi DNA pada eukariotik lebih cepat, dan replikasi DNA pada eukariotik bisa memakan waktu hingga satu bulan karena hanya berlangsung replikasi tunggal.Arah replikasi pada eukariotik dan prokariotik berlangsung dengan dua arah yang berlawanan, tetapi di beberapa sel bakteri dapat terjadi replikasi yang searah, dan terjadi replikasi lingkaran menggulung.

Fragmen okazaki pada prokariotik lebih panjang dari pada fragmen okazaki di eukariotik.Pada Escherichia coli (E. coli) panjang fragmen okazaki sekitar 1000-2000 nukleotida dan panjang fragmen okazaki pada eukariotik berkisar antara 100 dan 200 nukleotida. Terminasi adalah daerah yang menandakan proses replikasi harus berhenti. Pada prokariotik, daerah terminasi hanya berjumlah satu dan berada ditengah, sedangkan pada eukariotik, terdapat beberapa daerah terminasi disepanjang kromosomnya.

Tabel 2. Tabel Perbandingan Replikasi pada Prokariotik dan EukariotikNo. Prokariotik Eukariotik1 Replikasi terjadi di sitoplasma Replikasi terjadi di dalam nukleus2 Terjadi pada step awal pembelahan Terjadi pada fase sintesis (S) didalam interfase3 Hanya terjadi di satu tempat Terjadi di banyak tempat4 Fragmen Okazaki lebih panjang Fragmen Okazaki lebih pendek

II. Transkripsi RNATranskripsi adalah proses dimana salah satu untai DNA disalin menjadi molekul baru

berupa messenger RNA (mRNA). Sama seperti pada replikasi, DNA pada proses transkripsi berperan sebagai cetakan dalam membentuk mRNA. Walaupun mRNA akan membawa informasi yang sama dengan DNA, mRNA bukanlah salinan identik dari segmen DNA. Tahapan pada proses Transkripsi ini dibagi menjadi tiga tahapan, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.

a. Komponen pada Transkripsi RNA1. RNA polimerase, merupakan enzim yang bertugas mensintesis mRNA.2. Enzim Helikase, enzim yang bekerja untuk membuka untaian helix DNA.3. Enzim Ligase, merupakan enzim untuk menyambungkan rantai DNA.4. Faktor transkripsi, merupakan kumpulan protein untuk membantu RNA polimerase

menempel pada promoter.

b. Proses Transkripsi RNAInisiasi

RNA polimerase menempel ke promoter.Promoter adalah daerah di untaian DNA yang merupakan tempat melekatnya RNA polimerase, dan merupakan titk awal untuk memulai transkripsi.Selain RNA polimerase, terdapat pula faktor sigma yang ikut membantu mengenali daerah promoter. RNA polimerase akan membuka sedikit untai ganda DNA dan mulai mensintesis mRNA, segera setelah transkripsi dimulai, faktor koreksi akan melepas dari RNA polimerase.


Gambar 4. Replikasi pada eukariotik terjadi di beberapa tempat

Sumber: http://www.majordifferences.com

http://www.majordifferences/

Gambar 5. Proses Trankripsi RNASumber: http://pendidikan.ariefew.com

ElongasiPada tahap ini RNA polimerasi

terus bergerak untuk mulai mensintesis mRNA.Sintesis dilakukan dengan mencocokkan basa komplementer dengan untai DNA sebagai cetakan dari arah 5’ ke 3’.Selama proses ini RNA akan mengalama pemanjangan seiring dengan pembentukan pasangan basa nitrogen DNA. Sama seperti DNA, RNA terdiri dari beberapa jenis basa nukleotida.Namun, basa nukleotida untuk RNA terdiri dari adenine (A), guanine (G), sitosin (C), dan urasil (U). Ketika RNA polimerase mentranskripsi DNA, guanine (G)akan berpasangan dengan sitosin (C) dan adenine (A) berpasangan dengan urasil (U).

TerminasiRNA polimerase akan bergerak

sepanjang DNA hingga mencapai daerah terminator, yaitu tempat untuk mengakhiri proses trankripsi. Pada saat itu akan terbentuk struktur lengkungan seperti jepit ramput di mRNA, yang menyebabkan RNA polimerase akan berhenti mensintesis dan akhirnya melepaskan diri dari DNA bersama mRNA. Hasil dari transkripsi, yakni mRNA selanjutnya akan keluar dari inti sel melalui membran inti menuju sitoplasma.

c. Perbedaan Transkripsi RNA pada Prokariotik dengan EukariotikProkariotik merupakan

organisme yang masih sederhana, yaitu ditandai dengan inti yang belum terlindungi oleh membran inti, sehingga tidak ada batas yang tegas antara inti dan sitoplasma.Pada prokariotik, translasi bisa terjadi sebelum transkripsi sepenuhnya

selesai.Berbeda dengan prokariotik, transkripsi dan translasi pada eukariotik tidak bisa berlangsung serentak

karena adanya membran inti, sehingga tempat berlangsungnya berbeda.Transkripsi terjadi di dalam inti dan translasi terjadi di sitoplasma.

Pada prokariotik, RNA polimerase menempel secara langsung di daerah promoter tanpa melalui suatu ikatan dengan protein lain.Hal ini dikarenakan terdapat faktor sigma, yaitu merupakan sub unit σ pada RNA polimerase yang berperan dalam menemukan bagian promoter suatu gen sehingga RNA polimerase dapat menempel.Pada eukariotik, RNA polimerase tidak bisa langsung menempel di daerah promoter, melainkan melalui perantara protein-protein yang disebut faktor transkripsi. Pada prokariota, gen terdiri atas 3 bagian utama:


Gambar 4. Transkripsi pada ProkariotikSumber: http://www.phschool.com

1. Promoter: merupakan gen yang berperan dalam mengendalikan proses transkripsi. Terdapat di ujung 5’

2. Bagian Struktural: gen yang terletak di sebelah hilir (downstream) dari promoter. Bagian ini mengandung urutan DNA spesifik yang akan ditranskripsi.

3. Terminator: gen yang terletak disebelah hilir dari bagian struktural. Berperan untuk memberikan sinyal pada RNA polimerase agar menghentikan proses transkripsi.

Terminasi transkripsi pada prokariotik dibedakan menjadi dua kelas, yaitu:1. Terminasi rho-independent

Terminasi yang ditentukan oleh urutan nukleotida tertentu, dimana proses transkripsi sudah mencapai kodon stop.Terminasi ini dicirikan dengan munculnya struktur lengkungan seperti jepit rambut.

2. Terminasi rho-dependentTerminasi yang diatur oleh suatu protein khusus (faktor rho) yang dapat menghentikan proses transkripsi.

Sel prokariotik hanya memiliki satu jenis RNA polimerase, sedangkan sel eukariotik memiliki tiga jenis RNA polimerase. Gen eukariotik dibedakan menjadi tiga kelas, yaitu:1. Gen kelas I

Meliputi gen-gen yang mengkode 18SrRNA, 28SrRNA dan 5,8SrRNA yang ditranskripsi oleh RNA polimerase I. Pada gen kelas I terdapat dua macam promoter yaitu promoter antara (spacer promoter) dan promoter utama.

2. Gen kelas II Meliputi semua gen yang mengkode protein dan beberapa RNA berukuran kecil yang terdapat di dalam nukleus yang ditranskripsi oleh RNA polimerase II. Promoter gen kelas II terdiri atas 4 elemen yaitu sekuens pemulai (initiator) yang terletak pada daerah inisiasi transkripsi, elemen hilir (downstream) yang terletak disebelah hilir dari titik awal transkripsi, kotak TATA dan suatu elemen hulu (upstream).

3. Gen kelas IIIMeliputi gen-gen yang mengkode tRNA, 5S rRNA dan beberapa RNA kecil yang ada di dalam nukleus yang ditranskripsi oleh RNA polimerase III. Sebagian besar gen kelas III merupakan suatu cluster dan berulang.

mRNA prokariotik bersifat polisistronik, dimana dalam satu transkrip dapat terkandung lebih dari satu rangkaian kodon untuk polipeptida yang berbeda. Sedangkan mRNA eukariotik bersifat monosistronik yaitu satu mRNA hanya membawa satu macam rangkaian kodon untuk satu macam polipeptida.

Gen pada prokariotik diorganisasikan dalam struktur operon. Contohnya adalah operon Iac yang mengendalikan kemampuan metabolism laktosa pada bakteri Escherichia coli. Sistim operon karena satu promoter mengendalikan seluruh gen struktural. Sedangkan pada eukariotik tidak ada sistem operon karena satu promoter mengendalikan seluruh gen struktural.

Eukariotik mempunyai struktur berselang-seling antara ekson dan intron sedangkan struktur prokariotik tidak.Ekson adalah sekuens yang nantinya dikode menjadi asam amino, dan Intron adalah sekuens yang tidak mengkode asam amino.

Tabel 2. Perbedaan Transkripsi pada Prokariotik dan Eukariotik

No. Prokariotik Eukariotik


Gambar 5. Transkripsi pada eukariotikSumber: http://www.phschool.com

1Transkripsi dan translasi dapat berlangsung serentak.

Transkripsi dan translasi tidak dapat berlangsung serentak. Terdapat jeda waktu yang bernama fase pasca-transkripsi.

2RNA polimerasi menempel langsung pada daerah promotoer.

RNA polimerase menempel pada promoter melalui perantara protein-protein lain (faktor transkripsi)

3 Gen prokariotik terdiri dari 3 bagian utama:Gen eukariotik dibedakan menjadi 3 kelas yaitu:

Promoter: gen yang mengendalikan proses transkripsi

Gen kelas I: gen-gen yang mengkode 18SrRNA, 28SrRNA dan 5,8SrRNA.

Bagian struktural: gen yang berada disebelah hilir (downstream) dari promoter

Gen kelas II: Meliputi semua gen yang mengkode protein dan RNA yang berukuran kecil

Terminator: Bagian gen yang berada disebelah hilir dari bagian struktural. Gen yang berperan dalam pengakhiran transkripsi

Gen kelas III: Meliputi gen-gen yang mengkode tRNA, 5S rRNA dan beberapa RNA berukuran kecil

4 Terdapat sistim operon Tidak adanya sistim operon.

5

mRNA bersifat polisistronik: dalam satu transkrip dapat terkandung lebih dari satu rangkaian kodon untuk polipeptida yang berbeda

mRNA bersifat monosistronik: satu mRNA hanya membawa satu macam rangkaian kodon untuk satu macam polipeptida

6 Gen tidak dibagi menjadi intron dan exon Gen dibagi menjadi intron dan exon

d. Fase Pasca Transkripsi

Pada prokaryot, proses transkripsi dan translasi berlangsung hampir secara serentak, artinya bahwa sebelum transkripsi selesai dilakukan, translasi sudah dapat dimulai. Hal ini dapat terjadi karena pada prokaryot idak ada hambatan struktural sel karena semua komponen transkripsi dan translasi terletak pada ruangan sitoplasma yang sama. Sebaliknya, pada eukaryot, transkripsi berlangsung di dalam nukleus sedangkan translasi berlangsung di dalam sitoplasma. Dengan demikian translasi baru dapat dijalankan jika proses transkripsi sudah selesai dilakukan. Jeda waktu semacam ini disebut sebagai fase pasca-transkripsi. Pada fase ini terjadi beberapa proses yang unik pada eukaryot, antara lain :

1. Pemotongan dan penyambungan RNA Gen yang terdiri atas ekson dan intron ditranskripsi menghasilkan pre- mRNA

(transkrip primer) karena masih mengandung sekuens intron. Pada tahapan selanjutnya intron akan dipotong dari pre- mRNA dan ekson-ekson yang ada selanjutnya disambung menjadi mRNA yang matang. Proses pemotongan intron dan penyambungan kembali ekson-ekson disebut sebagai proses penyambungan RNA.

2. Mekanisme Splicing Prekursor mRNA Inti Sel Proses splicing menghasilkan suatu struktur cabang yang disebut dengan lariat

karena bentuknya seperti tali laso. Pada tahap pertama, gugus 2‟-OH nukleotida adenine yang ada dalam intron menyerang ikatan fosfodiester yang menghubngkan ekson 1 dengan intrin sehingga dihasilkan ekson 1 yang bebas dan struktur lariat yang merupakan gabungan antara intron dengan ekson 2. Struktur lariat yang tersebut mempunyai ujung 5‟ GU yang berikatan dengan titik percabangan melalui ikatan fosfodiester. Pada tahap kedua, ujung 3‟-OH pada ekson 1 menyerang ikatan fosfodiester antara intron dengan ekson 2, menghasilkan struktur intron berbentuk lariat dan ekson 1/ekson 2 yang


bersambungan. Penyambungan antara ekson 1 dan ekson 2 diperantarai oleh gugus fosfat pada ujung 5‟ ekson 2.

3. Mekanisme Splicing Secara Autokatalitik Mekanisme splicing autokatalitik tidak memerlukan energi maupun enzim tetapi

melibatkan reaksi transfer ikatan fosfoester tanpa ada ikatan yang hilang. Mekanisme pemotongan intron secara autokatalitik dapat dibedakan menjadi dua yaitu pada gen-gen yang mengandung intron grup I dan intron grup II.Mekanisme kedua grup berbeda. Kalau pada intron grup I pemotongan intron dilakukan dengna penyerangan oleh nukleotida guanine, maka pada intron grup II penyerangan tersebut dilakukan oleh adenine yang ada di dalam intron sehingga terbentuk lariat.

4. Mekanisme Splicing Prekursor tRNA Pada Sacharomyces cerevisae dilakukan melalui dua tahapan. Tahapan I, enzim

disebut splicing endonuclease (tRNA endonuklease) yang terikat pada membran nukleus melakukan dua pemotongan secara tepat pada ujung-ujung intron. Selanjutnya pada tahapan II suatu enzim yang disebut splicing ligase (RNA ligase) menyambung kedua bagian tRNA sehingga dihasilkan molekul tRNA yang sudah matang.

5. Poliadenilasi mRNA Transkrip mRNA pada eukaryot mengalami pemrosesan dalam bentuk

penambahan poliA (rantai AMP) pada ujung 3‟ sepanjang kurang lebih 200-250 nukleotida. Rantai poliA tersebut ditambahkan pasca-transkripsi karena tidak ada bagian gen yang mengkode rangkaian A atau t semacam ini. Penambahan tersebut dilakukan dengan menggunakan aktivitas enzim poli(A)polimerase yang ada di dalam nukleus. Sebagian besar mRNA mengandung poliA, kecuali mRNA histon. Penambahan poliA pada ujung 3‟ meningkatkan stabilitas mRNA sehingga mRNA 38 mempunyai umur yang lebih panjang dibandingkan dengan mRNA yang tidak mempunyai poliA,

6. Penambahan Tudung (Cap) pada mRNA mRNA mengalami metilasi yang sebagian besar terakumulasi pada ujung 5‟ mRNA.

Struktur ini disebut tudung mRNA. Tudung mRNA disintesis dalam beberapa tahapan. Pertama, enzim RNA trifosfat memotong gugus fosfat pada ujung pre- mRNA, kemudian enzim guanilile transferase menambahkan GMP (guanosin monofosfat). Selanjutnya, enzim metil transferase melakukan metilasi tudung guanosin pada N7 dan gugus 2‟-O-metil pada nukleotida ujung tudung tersebut. Proses penambahan tudung tersebut berlangsung pada tahapan awal transkripsi sebelum transkrip mencapai panjang 30 nukleotida.

7. Pemroresan rRNA dan tRNA Pada pemroresan prekursor rRNA semacam ini tidak ada penyambungan kembali

molekul-molekul rRNA yang sudah dipotong karena masing-masing unit yang dihasilkan adalah independent. Molekul tRNA juga disintesis dalam bentuk prekursor. Setelah dipotong, tRNA mengandung beberapa nukleotida pada ujung-ujung 5‟ dan 3‟.

8. Penyuntingan RNA Sekuens mRNA COII diketahui memiliki mengandung empat nukleotida yang tidak terdapat

pada gen COII yang berada di dalam kinetoplast. Ketiadaan keempat nukleotida tersebut pada gen COII menyebabkan terjadinya pergeseran pola baca yang dapat membuat gen menjadi tidak aktif. Meskipun demikian, mRNA yang dihasilkan ternyata mengandung empat nukleotida tersebut hingga tidak terjadi pergeseran pola baca. mRNA tripanosoma tersebut dikopi dari suatu gen yang tidak lengkap, disebut sebagai cryptogene, kemudian disunting lagi dengan menambahkan empat nukleotida yang kesemuanya adalah uridine.

KesimpulanSintesis asam nukleat terdiri dari replikasi DNA dan Transkripsi DNA. Pada replikasi DNA

terdapat dua jenis proses yaitu leading strand, merupakan untai DNA yang mengalami replikasi secara kontinyu dan lagging strand adalah untai DNA yang bereplikasi secara terputus-putus. Perbedaan replikasi DNA pada eukariotik dan prokariotik bisa dilihat dari tempat berlangsungnya, urutan pada fase pembelahan, arah direksi replikasi, jumlah daerah inisiasi, panjang okazaki fragmen dan jumlah daerah terminasi. Transkripsi RNA terdapat tiga tahapan, yaitu inisiasi yang merupakan tahap awal dalam melakukan transkripsi, dimana RNA polimerase menempel pada promoter.Selanjutnya adalam tahap elongasi yang merupakan pemanjangan mRNA.Dan tahap


terminasi yaitu, tahap dimana transkripsi RNA berakhir. Transkripsi pada eukariotik lebih kompleks daripada transkripsi prokariotik, karena gen pada eukariotik dibedakan menjadi tiga kelas, yaitu gen kelas I, gen kelas II dan gen kelas III. Setelah transkripsi pada eukariotik selesai terdapat fase pasca transkripsi.Fase ini terdiri dari pemotongan dan penyambungan RNA, mekanisme splicing prekursor mRNA inti sel, mekanisme splicing secara autokatalitik, mekanisme splicing prekursor tRNA, poliadenilasi mRNA, penambahan tudung (Cap) pada mRNA, pemroresan rRNA dan tRNA, dan penyuntingan RNA sekuens.

REFERENSILodish, H., et al., 2007. Molecular Cell Biology sixth Edition. New York: Freeman.Dhake, K., 2013. Prokaryotic Vs. Eukaryotic DNA Replication. Buzzle.com, [blog] 2 September.

Available at: <http://www.buzzle.com/articles/prokaryotic-vs-eukaryotic-dna-replication.html> [Accessed 18 Februari 2015].

Nature Education.(n.d.). transcription / DNA transcription. [online] available at: <http://www.na ture.com/scitable/definition/transcription-dna-transcription-87> [Acessed 18 Februari 2015].

Carpenter, Michael E., (n.d.). Differences Between Prokaryotic & Eukaryotic Transcription. Ehow.com. [blog]. Available at: <http://www.ehow.com/info_8529792_differences-between-prokaryotic-eukaryotic-transcription.html> [Acessed 18 Februari 2015].

Jim Clark., 2007. Transcription From DNA to RNA. [online] Available at: <http://www.chemguide. co.uk/organicprops/aminoacids/dna3.html> [Acessed 18 Februari 2015].

Russel, Peter., 1992. Genetics third edition. New York: harperCollins publishers.Gardner, Eldon John., 1991. Principles of GENETICS. Canada: John Wiley & Sons Inc.Anonim. The 'Behaviour' of Replication. Available at: <http://dna.microbiologyguide.com/526-

biological-replication-dna-splitting> [Accessed 18 Februari 2015].


ltm sintesis asam nukleat

Documents