Modifikasi Pasca Transkripsi

Setelah terjadi proses transkripsi pada materi genetik, langkah selanjutnya adalah proses translasi, namun begitu, produk transkripsi ini tidak lagsung serta merta melanjutkan ke trahap berikutnya, melainkan ada sedikit modifikasi untuk menyiapkannya, proses ini disebut sebagai MODIFIKASI PASCA TRANSKRIPSI (modifikasi setelah proses transkripsi).

• Transkripsi dan Translasi pada Prokariot

Pada prokariot, translasi molekul mRNA sering kali dimulai sebelum proses transkripsi usai. Hal ini disebabkan molekul mRNA disintesis dan ditranslasi pada jarak 5’-3’dan juga dapat disebabkan karena tidak adanya membran inti yang memisahkan transkripsi dengan translasi seperti pada eukariot

• Transkripsi dan Translasi pada Eukariot

Pada eukariot proses transkripsi dan translasi tidak terjadi secara bersamaan, karena transkripsi terjadi pada inti sedangkan translasi terjadi

pada sitoplasma. Berbeda dengan proses transkripsi dan translasi pada prokariot yang dapat terjadi secara bersamaan. Proses transkripsi dan translasi pada eukariot lebih kompleks daripada prokariot. mRNA pada eukariot berasal dari transkrip gen primer yang melalui beberapa tipe proses, antara lain:

1. Pembelahan sebagian besar mRNA prekursor (pre-mRNAs) menjadi molekul mRNA yang lebih kecil.
2. Penambahan kelompok 7-methyl guanosin (mRNA “caps”) pada ujung 5’ molekul.
3. Penambahan kira-kira 200 nukleotida panjang yang merupakan urutan nukleotida adenilet (“poly-A tails”) pada ujung 3’ molekul.
4. Melengkapi formasi atau susunan dengan protein yang spesifik.

Pembelahan termasuk dalam konversi pre-mRNAs menjadi mRNAs yang sering kali diikuti pemindahan leader sequences (urutan dari ujung 5’ sampai kodon inisiasi translasi) dan noncoding sequences (intervening sequences or introns yang berada di antara coding sequences). Masing-masing gen transkrip dapat melakukan beberapa atau seluruh tipe proses tersebut. Tidak semua mRNA mengandung 5’cap dan tidak semuanya mengandung poly-A.

Sebagian besar RNAs nonribosom yang disintesis dalam nukleus sel eukariot mengandung sebagian besar molekul yang berbeda ukurannya. RNA ini disebut RNA inti heterogen (hnRNA). Proses cepat pada hnRNA besar atau molekul pre-RNA dalam nukleus terjadi setelah hasil transkripsi jelas kelihatan dalam: 1) sebagian besar RNA nonribosom yang disintesis dalam nukleus menurun dengan cepat; 2) susunan molekul mRNA yang lebih kecil dipindahkan menuju sitoplasma.

Translasi pada eukariot dianalogkan dengan translasi pada prokariot kecuali: 1) kelompok protein dari methyonil-dRNAi Afet tidak dibentuk;2) sebagian besar mRNA eukariot dipelajari untuk memperoleh monogenik.

Perpindahan Rantai Intron melalui Penyambungan RNA

Sebagian besar gen eukariot tingkat yang lebih tinggi mengandung noncoding intervening sequences atau intronsseparating the coding sequences or axons. Sedangkan transkrip primer mengandung seluruh urutan gen dan noncoding sequences yang di potong selama proses.

Mekanisme penyambungan dengan menggabungkan urutan dengan tepat pada nukleotida tunfggal untuk meyakinkan bahwa kodon pada ekson distal ke intron terbaca dengan tepat dan benar.

Penamaan subscibps mengidentikasikan frekuensi dari basa umum tiap-tiap posisi. N mengindikasi bahwa sebagian dari 4 standar nukleotida yang ditunjukkan pada posisi yang diindikasi. Ekson-intron junction memiliki perbedaan dalam gen tRNA gen struktural dalam mitokondria dan kloroplas, yang menggunakan mekanisme penyambungan RNA ysng berbeda.hanya satu urutan pendek yang ada di dalam intron gen inti yang disebut TACTAAC box. TACTAAC box memunculkan pemilihan untuk purin dan pirimidin yang lain pada masing-masing sisi.

Sisa adenin pada posisi enam dalam TACTAAC box lengkap dan diketahui untuk menentukan petunjuk dari reaksi penyambungan. Urutan sisa intron pada sebagian besar gen inti sangat divergen atau berbeda dan muncul secara acak. Intron gen mitokondria dan kloroplas mengandung urutan konserv yang berbeda dengan gen inti.

Tiga tipe yang berbeda penyambungan RNA

Penemuan intron non koding dalam gen menstimulasi pengaruh yang penting dalam mekanisme pemindahan intron selama pengekspresian gen. 3 kelas intron yang sangat umum dan sangat penting dalam ekspresi gen eukariot, antara lain:

1. intron tRNA prekursor yang dipotong melalui pembelahan endonukleotik dan reaksi ligasi yang dikatalisasi oleh enzim endonuklease dan ligase.
2. intron rRNA prekursor Tetrahymena yang dipindahkan dengan autokatalisasi dalam reaksi unik oleh molekul RNA itu sendiri.
3. intron transkrip pre-mRNA inti yang dipotong dalam reaksi dua tahap yang umumnya membawa partikel ribonukleoprotein yang disebut splikeosom.

Penyambungan tRNA Prekursor: Nuklease dan Ligase khusus

Reaksi penyambungan prekursor tRNA telah dilakukan secara terperinci pada ragi Saccharomyces. Penyambungan dilakukan secara in vitro baik pada sistem maupun temperatur penyambungan mutan telah digunakan dalam pemotongan pada mekanisme penyambungan tRNA pada S.cerevisiae. penghilangan intron pada tRNA prekursor yeast dilakukan dalam dua tahap yaitu:

1. Membran inti dan splicing endonuklease membuat due potongan yang sama pada ujung akhir intron.
2. Splicing ligase menggabungkan dua bagian tRNA untuk menghasilkan bentuk matang molekul tRNA

Pembelahan tRNA menghasilkan ujung 5’OH dan kelompok fosfat siklik 2’-3’ pada ujung 3’. Tahap kedua proses ligasi menyangkut 4 reaksi yang terpisah, yaitu:

1. Reaksi pertama adalah penambahan kelompok fosfat pada ujung 5’-OH, reaksi ini membutuhkan aktivitas kinase dan donor fosfat (ATP)
2. Kelompok fosfat 5’ diaktifkan dengan mentransfer kelompok AMP menuju terminus intermediet AMP-ligase
3. Fosfat siklik 2’-3’ dibuka oleh aktivitas phophodiesterase cyclic yang menghasilkan 2’ fosfat dan 3’ hidroksil bebas.
4. Reaksi ligase terakhir melalui pemecahan 3’-OH bebas pada interior 5’ fosfat dengan melepaskan AMP.

Dua tahap penyambungan intron tRNA tersebut akan terjadi pada organisme. Pada tumbuhan terjadi reaksi yang sama, tetapi tidak sama dengan yang terjadi pada mamalia.

Penyambungan autokatalisis rRNA prekursor Tetrahymena

Dalam biologi peristiwa metabolisme terjadi dengan bantuan reaksi enzim katalis. Enzim umumnya membutuhkan senyawa protein, yang merupakan polipeptida tunggal dan kadang-kadang heteromultimer yang komplek, dan senyawa nonprotein kotaktor untuk menjalankan fungsi enzim. Dalam intron rRNA prekursor Tetrahymena reaksi enzim terjadi tanpa membutuhkan banyak protein, ini merupakan penemuan besar dalam biologi.

Autokatalisis pada intron rRNA prekursor Tetrahymena tidak membutuhkan energi eksternal dan proten. Akan tetapi membutuhkan transfer ikatan fosfoester tanpa adanya kehilangan atau penambahan ikatan. Reaksi ini juga membutuhkan nuklusida guanin atau nukleotida dengan kelompok 3’-OH bebas sebagai kofaktor dan kation monovalen dan divalen. Aktivitas autokatalitik dipengaruhi oleh struktur sekunder intron atau sedikit pengaruh dari struktur sekunder molekul RNA prekursor.

Point kunci dari reaksi penyambungan autokatalitik terjadi secara intramolekular dan dan tidak tergantung konsentrasi. RNA prekursor memungkinkan pembentukkan pusat aktif yaitu ikatan kofaktor guanosin 3’-OH.

Penyambungan pre-mRNA: snRNAs, snRNPs dan Spliceosome

Intron dalam mRNA prekursor inti melalui 2 tahap pemotongan seperti pada intron yeast dan Tetrahymena. Penyambungan inti pre-mRNA tidak dibelah oleh simple splicing nuklease dan ligase atau autokalitik, tetapidilakukan oleh RNA kompleks atau struktur protein yang disebut Spliceosome. Spiceosome terlihat seperti ribosom yang terdiri dari beberapa molekul rna kecil yang disebut snRNAs dan beberapa protein. snRNAs tidak berdiri sendiri sebagai molekul RNA bebas, tetapi bekeja sama membentuk protein RNA inti yang kecil yang disebut snRNPs.

Lima snRNAs dinamakan U1, U2, U4, U5 dan U6 merupakan komponen spliceosome. snRNA U1, U2 dan U5 menunjukkan 3 partikel snRNP yang berbeda, masing-masing mengandung snRNA tunggal. snRNA U4 danU6 bersama-sama dalam snRNP keempat. Tahap penyambungan pre-mRNA inti meliputi tahap pertama yaitu pembelahan pada ujung 5’ intron dan susunan fosfodiester molekular berada di antara 5’rantai karbon G pada sisi pembelahan dan 2’rantai karbon konserve sisa A di dekat ujung 3’ intron. Tahap ini terjadi pada spliceosome komplet dan membutuhkan hidrolisis ATP. snRNA kedua akan ditambahkan pada penyambungan komplek yang menjadi snRNP U2 yang diikat pada urutan konsensus yang mengandung 100% residuA. Pada akhirnya U5 snRNPs berikatan pada daerah penyambungan 3’ dan U4/U6 snRNP akan bertambah dan berkembang menjadi spliceosome yang lengkap.

Pada thap kedua reaksi penyambungan daerah penyambungan 3’ intron dibelah dan dua akson digabungkan dengan penyambungan fosfodiester 5’-3’ sehingga mRNA yang sudah dipotong siap untuk dikirimkan menuju sitoplasma dan melanjutkan proses translasi pada ribosom.