ltm sintesis protein

Download Ltm Sintesis Protein

Post on 01-Oct-2015

48 views

Category:

Documents

32 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Biologi Molekuler

TRANSCRIPT

Sintesis Protein Nabila Salsabila8SINTESIS PROTEIN

Nabila Salsabila/1306370700/Teknik Kimia

ABSTRAKSintesis protein atau translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Pada eukariotik terdapat fase pengolahan yang disebut dengan fase pasca transkripsi sebelum menuju tahap translasi. Proses translasi dibagi lagi menjadi 4 tahap, yaitu aktivasi asam amino, inisiasi, elongasi dan juga terminasi. Setelah proses translasi, terdapat proses post-translasi sebelum protein didistribusikan ke luar sel. Pada tahap post-translasi ini dapat terjadi folding protein, clevage proteolitik, modifikasi kimia, dan juga intein penyambung.

Kata KunciAktivasi Asam Amino; Clevage Proteolitik; Elongasi; Folding Protein; Inisiasi; Intein Penyambung; Modifikasi Kimia; Pasca-Transkripsi; Post-Translasi; Sintesis; Terminasi; Translasi; Translokasi.

1. Proses pasca-transkripsiPada eukariotik terdapat intron dan ekson sehingga mRNA yang sudah melakukan transkripsi tidak bisa langsung dibawa untuk ditranslasi, karena mRNA harus diolah terlebih dahulu. Fase pengolahan ini disebut dengan fase pasca transkripsi. Pre-mRNA yg dihasilkan dari proses transkipsi tharus dimodifikasi dahulu dengan tahap sebagai berikut:1) Pemberian topi (capping) dan ekor (poliadenilasi)Setiap ujung molekul pre-mRNA dimodifikasi dengan cara tertentu. Ujung 5 yaitu ujung depan, pertama kali dibuat saat transkripsi segera ditutup dengan mukleotida guanin (G) yang termodifikasi. Pemerian topi ini mempunyai setidaknya 2 fungsi:a. Ujung ini melindungi mRNA dari degradasi enzim hidrolisis. b. Setelah mRNA sampai di sitoplasma, ujung 5 berfungsi sebagai bagian dari tanda lekatkan di sini untuk ribosom. Pada ujung 3 suatu enzim menambahkan ekor polia(A) yang terdiri dari 30-200 nukleotida adenin. Ekor poli(A) berfungsi mempermudah ekspor mRNA dari nukleus.

Gambar 1. Capping dan pemberian ekor pada mRNA

Poliadenilasi merupakan proses penambahan poliA (rantai AMP) pada ujung 3 nukleotida mRNA. Fungsinya untuk meningkatkan stabilitas mRNA dan meningkatkan efisiensi translasi.

2) SplicingSaat proses transkripsi, RNA polimerase mentranskripsi intron maupun ekson dari DNA. Splicing merupakan proses pembuangan intron dan penyambungan ekson. Intron adalah bagian penyela, merupakan segmen asam nukleat bukan pengkode dan terletak diantara daerah pengkode. Sedangkan ekson adalah daerah yang yang diekspresikan atau ditranslasi menjadi asam amino. Dalam penyambungan RNA, intron dikeluarkan dan ekson bergabung. Penyambungan RNA dikatalis oleh ribonukleoprotein nucleus kecil (snRNP), yang beroperasi de dalam susunan yang lebih besar disebut spliosom. Setelah dilakukan berbagai modifikasi di atas, jadilah mRNA matang (mature mRNA).

2. Translasi

Gambar 2. RibosomGambar 2. RibosomSebelum membahas proses translasi pada sintesis protein, ada baiknya dijelaskan ribosom yang merupakan bagian yang sangat penting pada proses tersebut.. Ribosom adalah tempat untuk pembentukan polipeptida. Asam amino juga diikat pada ribosom dan dalam waktu yang sama juga mengikat t-RNA (bagian biru pada gambar). Setiap asam amino terikat pada rantai polipeptida yang terus tumbuh. Rantai tersebut akan terputus dari ribosom sesaat setelah lengkap. Rantai yang polipeptida yang panjang mampu diikat oleh ribosom dengan akurasi yang sempurna.Ribosom memiliki 2 subunit yaitu small subunitdan large subunit. Pada sel prokariotik ribosom memiliki ukuran yang lebih besar. Small subunit memiliki ukuran 30S, S merupakan svedberg unit. Svedberg unit bukan merupakan satuan SI yang diukur berdasarkan tingkat sedimentasi yaitu seberapa cepat suatu partikel dapat bersedimentasi. Hal tersebut dapat dilihat dari waktu yang suatu molekul dapat tempuh untuk mencapai bagian dasar tert tube dibawah gaya sentrifugal pada alat sentrifugasi. Small subunit pada ribosom prokariot mengandung 16S r-RNA dengan 21 protein. Selain dari itu juga terdapat large subunit yang mengandung 23S r-RNA, 5S r-RNA, serta 34 protein. Lain halnya dengan ribosom prokariot, pada ribosom eukariotik small subunit memiliki ukuran 40 S. Subunit tersebut mengandung 16S r-RNA dengan 21 protein. Sedangkan large subunit memiliki ukuran 60S dengan 28S r-RNA, 5,8S r-RNA, 5S r-RNA, serta 45 protein didalamnya. Dapat ditarik kesimpulan bahwa walaupun memiliki ukuran yang lebih kecil. Ribosom pada eukariotik tersusun dari protein dengan jumlah yang lebih benyak dibanding sel prokariotik.Pada small subunit setiap ribosom memiliki daerah tempat pengikatan untuk m-RNA. Sedangakan pada large subunit terdapat tiga daerah pengikatan yaitu A, P, dan E. A-site pada ribosom merupakan Amynoacyl-site, P-site merupakan Peptidil-site, sementara pada E-site yang merupakan Exit-site rantai t-RNA yang tidak lagi mengikat protein biasanya hanya singgah sebelum akhirnya keluar dari ribosom.

Proses translasi dibagi lagi menjadi 4 tahap, yaitu aktivasi asam amino, inisiasi, elongasi dan juga terminasi. Secara umum, tahapan translasi pada eukariotik dan prokariotik hampir sama, namun dibeberapa proses terdapat ciri khas pada masing-masing sel tersebut. Perbedaan yang sangat terlihat pada proses translasi ekukariot dan prokariot adalah prokariot menjalankan proses translasi sebelum proses transkripsi selesai. Hal ini dikarenakan prokariot tidak memiliki membran inti sehingga mRNA yang dihasilkan dapat langsung menuju sitosol untuk proses translasi.

1) Aktivasi Asam AminoAktivasi asam amino ini bertujuan untuk mendapatkan asam amino yang mampu mengidentifikasi dan berkombinasi denga suatu mRNA yang dikenal sebagai suatu kodon melaui suatu ikatan hidrogen. Aktivasi ini melibatkan suatu modifikasi kimiawi dari asam amino melalui ikatan kovalennya denga molekul tRNA yang akan berinteraksi langsung dnegan mRNA (kodon) pada proses translasi (RNA-RNA).Tahap awal aktivasi asam amino memerlukan suatu enzim aktivasi khusus yang disebut sebagai sintetase tRNA-Aminoasil, yang mengkatalis sintesis adenilat-aminoasil dengan substrat asam amino spesifik dan juga ATP. Hasil asam amino-AMP ini lalu ditransfer kepada tRNA pada terminal -3. Energi yang diperlukan untuk menghubungkan gugus karbonil dari suatu asam amino dengan fosfat dari penggunaan energi ATP dimana terjadi reduksi pirosfat pada ATP dengan cara dihidrolisis. Hal ini dikarenakan ikatan fosfat-fosfat pada pirofosfat benergi tinggi akan dapat memenuhi kebutuhan energi untuk pembentukan adenilat-aminoasil. Selain digunakan pada sintesis kompleks tersebut, energi dari ATP disimpan dalam ikatan anhidrida campuran dari adenilat-aminoasil pada proses. Langkah selanjutnya pada proses aktivasi asam amino, yaitu asam amino hasil derivat dari adenilat ditransfer ke suatu gugusan hidrokasil dari nukleotida adenil pada ujung 3 dari sutau tRNA. Meskipun produk dari tRNA-aminoasil dikenal sebagai produk derivat-3. Namun belun dapat dipastikan gugus karboksil pada suatu asam amino membentuk suatu ikatan ester dengan gugusan hidroksil-2 atau -3. Transfer gugus acyl antara dua gugusan hidroksil berlangsung dengan mudah dan cepat sehingga sulit ditemukan reaksi kimia yang terbentuk. Ikatan ester yang dibentuk dalam sintesis tRNA-aminoasil mempunyai energi bebas hasil hidrolisi sebanding dengan fosfat terminal dari ATP. Dengan demikian, rekasi hidrolitik dari PPi yang dihasilkan pada reaksi awal yang menginisiasi keseluruhan proses pada aktivasi asam amino. Reaksi kimianya, yaitu:

sam Amino + ATP + tRNA + H2O tRNA-aminoasil + AMP + 2Pi

Untuk lebih memahami proses dari aktivasi asam amino dan tRNA dapat divisualisasikan pada gambar berikut:

Gambar 3. Proses Aktivasi tRNA-aminoasil

Untuk mengkatalis proses pembentukan tRNA-aminoasil sintetase tRNA-aminoasil memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor untuk proses enzimatik. Setiap sintetase tRNA-aminoasil bersifat sangat spesifik untuk asam amino tertentu yang akan diaktivasi dan juga bersifat cukup spesifik terhadap tRNA yang akan menerima asam amino. Oleh karena itu, setiap sel paling tidak membutuhkan sedikitnya 20 sintetase tRNA-aminoasil yang berbeda. Selain sintetase tRNA-aminoasil yang berperan penting pada proses aktivasi asam amino, terdapat juga enzim sintetase tRNA-isoleusil. tRNA-isoleusil merupakan suatu kompleks enzim yang mempunyai fungsi untuk mendeteksi kesalahan yang terjadi pada aktivasi asam amino. tRNA-aminoasil hanya bersifat cukup spesifik terhadap tRNA yang digunakan pada aktivasi asam amino sehingga enzim sintetase tRNA-aminoasil dapat digunakan oleh tRNA yang berbeda, sehingga dapat terjadi kesalahan dalam proses aktivasi asam amino yang dapat dideteksi oleh sintetase tRNA-isoleusil.

2) Inisiasi

Dalam tahap inisiasi, komponen yang dibutuhkan untuk berjalannya proses ini, yaitu:1. Rantai mRNA yang akan ditranslasi 2. Unit ribosom yang terdiri dari subunit besar dan subunit kecil3. tRNA-aminoasil yang spesifik terhadap kodon pertama pada mRNA4. GTP (Guanosine triphosphate)yang memnyediakan energy untuk proses inisiasi pada sel eukariotik5. Faktor inisiasi yang dapat membentuk komplek inisiasi. Padas sel prokariotik memiliki 3 faktor inisiasi, yaitu (IF-1, IF-2, and IF-3) sedangkan pada sel eukariotik memiliki lebih dari 10 jenis factor inisiasi dengan symbol elf

Terdapat perbedaan dalam hal proses inisiasi translasi antara prokariot dengan eukariot. Pada eukariot kodon inisiasi adalah metionin, sedangkan pada prokariot adalah formil-metionin/fMet Proses inisiasi yang terjadi pada proses translasi dapat dibagi pada sel eukariotik dan sel eukariotik dijelaskan sebagai berikut :

Inisiasi translasi pada eukariotTahapan inisiasi translasi pada eukariot adalah sebagai berikut: 1. Tahap pertama meliputi pembentukan kompleks preinisiasi (preinitiation complex). Struktur ini terdiri dari subunit 40S ribosom, ternary complex' yang tersusun dar