SINTESIS PROTEIN

SINTESIS PROTEIN

Sintesis protein merupakan proses yang kompleks, melibatkan berbagai molekul; ADN, mRNA, tRNA, Ribosom, asam amino, dan berbagai enzim.

RNA yang terlibat dalam sintesis protein: rRNA, mRNA, dan tRNA.

mRNA

·         Mengandung informasi genetik yang disalin (ditranskripsi) dari DNA, (DNA sebagai template).

·         Panjang molekul sesuai dengan panjang gen yang akan di-translasi menjadi polipeptida/protein.

·         Kode genetik disebut ‘KODON’, tersusun oleh kombinasi dari keempat basa nitrogen: Adenin, Guanin, Sitosin, Urasil.

·         Jika 1 kodon mengkode 1 asam amino (a.a.), hanya ada 4¹ = 4 a.a. yang bisa dikode, sedangkan di alam terdapat 20 a.a.

Jika 2 kodon mengkode 1 a.a. –maka akan ada 4² = 16 a.a. yang bisa dikode.

·         Kesimpulannya satu kodon terdiri dari 3 basa nitrogen atau disebut Kode Triplet. Konsekuensinya, akan ada 4³ a.a. = 64 a.a. karena itu satu a.a. dikode oleh lebih dari 1 kodon. Lihat halaman 174.

·         Selain itu ada 3 kodon tanpa arti (nonsense), tidak bisa diterjemahkan oleh tRNA, yaitu UAA, UAG, UGA atau disebut ‘Stop Kodon’. Jika translasi tiba pada kodon ini maka proses translasi berakhir.

·         Pembacaan kodon memiliki arah 5’ ke 3’. Dimulai dari kodon awal (Start Kodon) AUG = asam amino Metionin. (tapi bukan berarti setiap protein dimulai dari a.a. Metionin.

·         Kode Genetik (Kodon) bersifat universal. Namun ada preferensi diantara berbagai mahluk hidup.

tRNA

·         Bentuknya seperti huruf t.

·         Urutan basa nitrogen terminal/ujungnya sama, yaitu: 5’-SSA-3’

·         Urutan basa nitrogen pada lengan –berinteraksi dengan ribosom unit besar.

·         Urutan basa nitrogen di bagian ujung bawah bersifat komplementer dengan Kodon pada mRNA –disebut Anti Kodon.

·         Tiap molekul a.a. akan mengalami Pengaktifan terlebih dahulu, memerlukan ATP dan bantuan enzim: Aminosil–tRNA sintetase.

a.a. + ATP                           a.a.–AMP   +   P – P

Aminosil - tRNA

                                             

sintetase

a.a.–AMP  +  tRNA                                                a.a.– tRNA  + AMP

·         a.a.– tRNA  berenergi tinggi, akan digunakan membentuk Ikatan Peptida dengan bantuan enzim Peptidil Sintetase.

MEKANISME SINTESIS PROTEIN

1. TAHAP INISIASI

Dibantu oleh faktor pemulai (Initiating Factor) IF₁, IF₂ dan IF₃

- IF₃ menggabungkan mRNA ujung 5’ dengan ribosom unit kecil

- IF₂ menggerakkan tRNA pertama yang membawa a.a. Metionin menuju ke Kodon awal (AUG), di lokasi A pada ribosom unit besar.

- IF₁ menggerakkan ribosom unit besar bergabung dengan ribosom unit kecil-mRNA –terbentuk kompleks inisiasi.

2. TAHAP ELONGASI

Dalam ribosom unit besar terdapat beberapa enzim spt: enzim transferase, peptidil sintetase, faktor pelepas (Releasing Factor/RF).

- Enzim transferase memindahkan tRNA pertama dari lokasi A ke lokasi P, lokasi A kosong sehingga tersedia bagi tRNA kedua yang membawa molekul asam amino kedua.

- Enzim peptidil sintetase kemudian mengikatkan a.a. metionin dengan a.a. kedua dengan ikatan poptida.

- Selanjutnya enzim transferase kembali bekerja, mengeluarkan tRNA pertama dari ribosom, dan memindahkan tRNA kedua ke lokasi P sehingga lokasi A kosong lagi. Datang tRNA ketiga, membawa a.a. ketiga masuk ke lokasi A, lalu enzim peptidil sintetase kembali mengikatkan a.a. kedua dengan a.a. ketiga.

- Demikian seterusnya enzim transferase dan enzim peptidil sintetase bekerja silih berganti, sehingga rantai polipeptida makin bertambah panjang/Long (disebut e-Long-ation).

3. TAHAP TERMINASI

Apabila Stop Kodon (salah satu dari UAA, UAG, UGA) tiba pada lokasi A, kodon itu tidak dapat diterjemahkan, dan sebuah ‘faktor pelepas’ atau ‘Faktor R’ (Releasing) yang tidak membawa a.a. akan berikatan pada lokasi A, sehingga proses translasi berakhir. Maka selesailah proses sintesis rantai polipeptida yang akan membentuk protein.

MEKANISME PENGATURAN SINTESIS PROTEIN

Jika ada substrat maka enzimnya akan dibuat, jika tidak ada substrat, enzim tidak dibuat. Jika protein/enzim yang dibuat sudah cukup, ia tidak lagi dibuat.  Bagaimana sel ‘mengetahui’?

 

1950-an Francois Jacob dan Jacques Monod.

Ada 2 mekanisme pengaturan Ekspresi Gen (sintesis protein), Sistem Induksi dan Sistem Represi.

 

Struktur gen terdiri dari: 

 

                      RG                              OG                             SG

                                                                                                                                            DNA

RG = Regulator Gen

OG = Operator Gen

SG = Struktural Gen

Mekanisme Induksi

RG menghasilkan protein R, bersifat aktif à menempel OG, sehingga transkripsi SG tidak bisa berjalan à sehingga sintesis protein/enzim SG tidak bisa berjalan.

Tapi, jika ada substrat à bertindak sebagai inducer, berikatan dengan R, sehingga merubah struktur & sifatnya à tidak bisa menempel pada OG. Akibatnya, transkripsi SG bisa berjalan à sintesis protein/enzim SG bisa berjalan.

 

 

Mekanisme Represi

Senyawa produk metabolisme (yang dihasilkan oleh enzim SG tadi) à bereaksi dengan protein R (yang di-nonaktifkan oleh subtrat), sehingga kembali bersifat aktif à menempel OG, sehingga transkripsi SG tidak bisa berjalan lagi.