Translasi Dan Poliribosom Ilham
-
Upload
zuchdiawati-luthfi-utami -
Category
Documents
-
view
75 -
download
6
description
Transcript of Translasi Dan Poliribosom Ilham
TRANSLASI
Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul
mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau
protein. Perlu dipahami bahwa hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA
dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan
DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. Suatu ORF (open
reading frame, kerangka baca terbuka) dicirikan oleh: 1. Kodon inisiasi translasi, yaitu
urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA), 2. Serangkaian urutan nukleotida
yang menyusun banyak kodon dan 3. Kodon terminasi translasi, yaitu TAA (UAA
pada mRNA). TAG (UAG pada mRNA) dan TGA (UGA pada mRNA). Kodon (kode
genetik) adalah urutan nukleotida yang terdiri atas 3 nukleotida berurutan (sehingga
sering disebut triplet kodon) yang menyandi asam amino tertentu, misalnya urutan ATG
(AUG pada mRNA) mengkode asam amina metionin.
Sebelum pembelahan sel, DNA di dalam kromosom mengganda sehingga setiap
sel anak memiliki kromosom yang sama. DNA bertanggungjawab untuk mengkode
semua protein. Setiap asam amino di kode oleh satu atau lebih triplet nukleotida. Kode ini
dihasilkan dari satu untai DNA melalui proses yang disebut dengan transkripsi. Proses ini
menghasilkan mRNA yang akan dibawa keluar dari inti untuk selanjutnya diterjemahkan
menjadi protein. Translasi berlangsung di ribosom. Ribosom disusun oleh molekul-
molekul rRNA dan beberapa macam protein.
Kode seperti yang disebut di atas diterjemahkan pada suatu struktur yang disebut
ribosom yang juga dibuat di dalam inti. Ribosom ini merupakan tempat bagi mRNA di
mana mRNA akan terikat. Asam amino untuk sintesis protein akan di bawa ketempat ini
oleh RNA transfer (tRNA). Setiap tRNA memiliki triplet yang akan berikatan dengan
urutan nuklotida yang sesuai pada mRNA. Sebagai contoh fenil alanin yang terikat pada
tRNA yang miliki tiplet AAA (adenin-adenin-adenin) akan berikatan dengan urutan
nukleotida yang sesuai pada mRNA yaitu UUU (urasil, urasil, urasil).
Translasi suatu protein terdiri dari tiga langkah: inisiasi, pemanjangan (elongasi)
dan penghentian ( terminasi).Translasi berawal dengan pembentukan kompleks inisiasi,
kemudian sintesis polipeptida melalui serangkaian langkah pemanjangan yang diulang-
ulang sewaktu masing-masing asam amino ditambahkan kerantai polipeptida yang
tumbuh. Terjadi penghentian sintesis di tempat dimana mRNA mengandung kodon stop,
dalam rangka rantai polipeptida yang telah lengkap tersebut dilepaskan.
1. Translasi Prokaryot
Pada dasarnya mekanisme translasi pada prokaryot sama seperti eukaryot, dengan
tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi. Hanya saja sintesis protein pada prokaryot
dimulai dengan N-formilmetionin (fMet) yang dibawa oleh tRNA khusus. (tRNAf
dan tRNAm). Kompleks inisiasi 70S menempatkan formilmetionine tRNA pada situs P
ribosom. Kompleks inisiasi ini terdiri dari 30S dan 50S. Untuk membawa formilmetionil
dan mRNA ke ribosom diperlukan tiga macam protein yang merupakan faktor inisiasi
(IF1, IF2, IF3).
Inisiasi
Tahap pertama dalam proses translasi pada prokaryot adalah penggabungan
mRNA, subunit 30S dan formilmetionil tRNA membentuk kompleks inisias 30S.
Pembentukan kompleks ini memerlukan GTP (guanosin trifosfat) dan beberapa protein
yang disebut faktor inisiasi (IF). IF-3 secara sendirian dapat berikatan dengan 30S. Tetapi
ikatan tersebut distabilkan oleh IF-1 dan IF-2. Setelah ketiga faktor inisiasi berikatan
dengan subunit 30S, mRNA dan amino asil tRNA yang pertama bergabung dengan
rangkaian tersebut secara acak. Asam amino yang digabungkan pertama adalah N-formil
metionin (fMet). Dalam proses inisiasi, IF-3 berperan dalam pengikatan mRNA pada unit
30S. Sedangkan IF-2 berperan dalam mengikatkan fMet-tRNAMet pada kompleks inisiasi
30S, dalam pengikatan tersebut diperlukan molekul GTP.
Setelah kompleks inisiasi 30S terbentuk selanjutnya subunit 50S bergabung
membentuk kompleks inisiasi 70S. Pada pembentukan kompleks inisiasi ini IF-1 dan IF-3
terlepas dari kompleks. Pembentukan kompleks ini dilakukan dengan menggunakan hasil
hidrolisis GTP yang terjadi waktu IF-2 terlepas dari kompleks. Hidrolisis GTP
mendorong pelepasan IF-2 dan dapat menghambat pembentukan kompleks inisiasi 70S,
IF-2 yang terlepas dapat digunakan kembali dalam pembentukan kompleks inisiasi 30S
yang lain. Setelah tahapan ini terbentuk kompleks inisiasi 70S siap melakukan proses
pemanjangan (elongasi) polipeptida.
Skema inisiasi translasi pada prokariotik:
Elongasi
Proses pemanjangan polipeptida disebut elongasi secara umum sama antara
prokaryot dan eukaryot terjadi tiga tahapan :
1. Pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A pada ribosom
Apabila fMet-tRNAMet berikatan dengan tempat P, kodon mRNA di tempat A
menentukan aminoasil-tRNA mana yang akan berikatan di tempat itu. Sebelum terikat ke
mRNA, aminosil-tRNAmula-mula berikatan dengan GTP dan suatu faktor pemanjangan
yaitu EF-Tu. Ketika aminoasil-tRNA berikatan dengan tempat A, GTP mengalami
hidrolisis membentuk GDP.
Kompleks GDP dan faktor pemanjangan (EF-Tu) berikatan dengan faktor lain
yaitu EF-Ts sehingga GDP dapat dibebaskan. Kompleks kemudian mengikat GTP , dan
EF-Ts terlepas meningggalkan EF-Tu terikat ke GTP, siap digunakan untuk pemanjangan
berikutnya.
2. Pembentukan ikatan peptida
Pada putaran pertama pemanjangan aminoasil-tRNA di tempat A sekarang
membentuk ikatan peptida dengan formilmetionil-tRNA di tempat . Peptidiltransferase
yang bukan protein melainkan rRNA subunit ribosom besar mengkatalisis pembentukan
ikatan peptida tRNA di tempat A sekarang mengandung rantai polipeptida yang sedang
tumbuh dan tRNA di tempat P tidak mengandung asam amino.
3.Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di
sisi A.
Translokasi melibatkan faktor EF-G yang membentuk kompleks dengan GTP dan
berikatan dengan ribosom menyebabkan perubahan konformasi yang menggerakan
mRNAdan tRNAyang berkenaan dengan ribosom, tRNA yang tidak mengandung asam
amino bergerak dari tempat P ke tempat E (exit). Dari tempat ini tRNA dilepaskan.
Peptidil-tRNA bergerak ke tempat P dan tempat A ditempati kodon berikutnya pada
mRNA. Selama translokasi, GTP mengalami hidrolisis menjadi GDP yang dilepaskan
dari ribosom bersama faktor elongasi.
Terminasi
Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA,
UGA,UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dalam keadaan
normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino yang sesuai dengan ketiga
kodon tersebut. Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon
terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir. Pada E.coli ketiga sinyal penghentian
tersebut dikenali oleh suatu protein yaitu release factor (RF), misalnya RF1 mengenali
kodon UAA atau UAG, RF2 mengenali kodon UAA atau UGA. Penempelan RF pada
kodon terminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisis
ikatan antara polipeptida dengan tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA yang kosong
pada mengalami translokasi ke sisi P. Polipeptida yang sudah dipotong dari tRNA lepas
dari ribosom. Setelah itu subunit 30S dan 50S terdisosiasi dan adpat digunakan untuk
sintesis protein berikutnya.
2.Translasi Eukaryot
Pada dasarnya mekanisme translasi pada eukaryot sama seperti prokaryot, dengan
tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi. Hanya saja sintesis protein pada eukaryot
dimulai dengan metionin yang dibawa oleh tRNA khusus. Kompleks inisiasi ini terdiri
dari 60S dan 40S. Untuk membawa metionin dan mRNA ke ribosom diperlukan
merupakan faktor inisiasi faktor inisiasi (eIF).
Inisiasi
Pada eukaryot, kodon inisiasi adalah metionin molekul tRNA inisiator disebut
tRNAiMet . Ribosom bersama tRNAiMet dapat menemukan kodon awal dengan berikatan
dengan ujung 5’ (tudung), kemudian melakukan pelarikan (scanning) transkrip kearah
hilir (dengan arah 5’ ke 3’) sampai menemukan kodon awal.
Pada eukariotik, faktor inisiasi translasi yang diperlukan adalah eIF-1, -2, -3, -4, -
5, dan -6 (huruf e adalah singkatan dari eukariotik). Faktor eIF-3 mengubah sub unit kecil
ribosom eukariotik (40S) menjadi suatu bentuk yang siap untuk menerima amioasil-
tRNA pertama. Setelah aminoasil-tRNA yang pertama melekat dengan bantuan eIF-2,
terbentuklah kompleks 43S. Selanjutnya, dengan bantuan eIF-4, mRNA melekat ke
kompleks 43S membentuk kompleks 48S. Akhirnya, faktor eIF-5 membantu sub unit
besar (60S) untuk melekat pada kompleks 48S sehingga dihasilkan kompleks 80S yang
siap untuk melakukan translasi mRNA. Faktor eIF-6 adalah suatu faktor anti asosiasi
yang mencegah sub unit 60S untuk berasosiasi dengan subunit 40S sebelum terbentuk
kompleks inisiasi. Faktor eIF-4F adalah suatu faktor yang melekat pada struktur tudung
pada ujung 5’. Faktor ini terdiri atas 3 bagian, yaitu eIF-4E, eIF-3, dan poly[A]-binding
protein, faktor eIF-4G menarik sub unit 40S ke mRNA sehingga menstimulasi inisiasi
translasi.
Elongasi
Proses pemanjangan polipeptida disebut elongasi secara umum sama antara
prokaryot dan eukaryot terjadi tiga tahapan :
1. Pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A pada ribosom
Apabila Met-tRNAMet berikatan dengan tempat P, kodon mRNA di tempat A
menentukan aminoasil-tRNA mana yang akan berikatan di tempat itu. Sebelum terikat ke
mRNA, aminosil-tRNAmula-mula berikatan dengan GTP dan suatu faktor pemanjangan
yaitu EF1α Ketika aminoasil-tRNA berikatan dengan tempat A, GTP mengalami
hidrolisis membentuk GDP.
Kompleks GDP dan faktor pemanjangan (EF1α) berikatan dengan faktor lain
yaitu Eβ y sehingga GDP dapat dibebaskan. Kompleks kemudian mengikat GTP , dan EF
terlepas meningggalkan EF-Tu terikat ke GTP, siap digunakan untuk pemanjangan
berikutnya.
2. Pembentukan ikatan peptida
Pada putaran pertama pemanjangan aminoasil-tRNA di tempat A sekarang
membentuk ikatan peptida dengan metionil-tRNA di tempat . Peptidiltransferase yang
bukan protein melainkan rRNA subunit ribosom besar mengkatalisis pembentukan ikatan
peptida tRNA di tempat A sekarang mengandung rantai polipeptida yang sedang tumbuh
dan tRNA di tempat P tidak mengandung asam amino.
3. Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang
ada di sisi Translokasi melibatkan faktor EF-2 yang membentuk kompleks dengan GTP
dan berikatan dengan ribosom menyebabkan perubahan konformasi yang menggerakan
mRNAdan tRNAyang berkenaan dengan ribosom, tRNA yang tidak mengandung asam
amino bergerak dari tempat P ke tempat E (exit). Dri tempat ini tRNA dilepaskan.
Peptidil-tRNA bergerak ke tempat P dan tempat A ditempati kodon berikutnya pada
mRNA. Selama translokasi, GTP mengalami hidrolisis menjadi GDP yang dilepaskan
dari ribosom bersama faktor elongasi.
Terminasi
Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA,
UGA,UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dalam keadaan
normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam amino yang sesuai dengan ketiga
kodon tersebut. Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon
terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir. Pada eukaryot ketiga sinyal
penghentian tersebut dikenali oleh suatu protein yaitu eukaryot release factor (eRF),
Penempelan eRF pada kodon terminasi tersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase
yang menghidrolisis ikatan antara polipeptida dengan tRNA pada sisi Pdan menyebabkan
tRNA yang kosong pada mengalami translokasi ke sisi P. Polipeptida yang sudah
dipotong dari tRNA lepas dari ribosom. Setelah itu subunit 60S dan 40S terdisosiasi dan
adpat digunakan untuk sintesis protein berikutnya.
A. Poliribosom
Sewaktu satu ribosom bergerak sepanjang mRNA dan menghasilkan rantai polipeptida
ribosom kedua dapat berikatan dengan ujung 5’ pada mRNA yang tidak ditempati (kosong).
Pada ribosom dapat bersamaan melakukan translasi pada satu mRNA membentuk kompleks
yaitu poliribosom. Sebuah ribosom meliputi sekitar 80 nukleotida pada sebuah mRNA. Oleh
karena itu ribosom terdapat di mRNA dengan interval setiap sekitar 100 nukleotida. Rantai
polipeptida yang melekat diribosom tumbuh semakin panjang seiring dengan pergerakan masing-
masing ribosom dari ujung 5’ ke ujung 3’ mRNA.
Pengolahan protein pasca translasi
Pengolahan protein pasca translasi sewaktu dibentuk di ribosom, rantai polipeptida
bergerak melalui suatu terowongan dalam ribosom. Terowongan ini dapat memuat sekitar 30
residu asam amino. Seiring dengan polimerisasi rantai, residu asam amino di ujung terminal-N
mulai keluar dari daerah yang terlindung di dalam ribosom ini lalu meengalami pelipatan
membentuk konformasi 3 dimensi polipeptida.
Protein berikatan dengan polipeptida nascent (yaitu polipeptida yang sedang dalam
proses sintesis) dan memperantarai proses elipatan tersebut mediator ini disebut chparone karena
mencegah terjadinya intrraksi yang tidak sesuai. Pembentukan ikatan disulfida antara residu
system juga berperan membentuk struktur tiga dimensi polipeptida. Enzim dapat bekerja pada
olipeptida nascent dan memodifikasi residu tertentu. Metionin terminal-N biasanya dikeluarkan
oleh protease. Juga dapat terjadi pemutusan terhadap residu lainnya.
Residu asam amino dapat mengalami modifikasi dengan penambahan berbagai jenis
gugus fungsional. Asam amino terminal-N kadang-kadang mengalami asetilasi. Ke residu lisin
dapat ditambahkan gugus metil. Residu prolin dan lisin dapat mengalami modifikasi melalui
hidroksilasi, terutam pada kolagen. Karboksilasi merupakan modifikasi yang penting, terutama
untuk fungsi protein yang terlibat dalam pembekuan darah. Dapat ditambahkan asam lemak,
yang dapat membentuk region hidrofobik untuk merekatkan protein ke membrane. Penambahan
dan pengeluaran gugus phospat (yang berikatan kovalen dengan residu serin, treoin, dan tirosin)
berfungsi untuk mengubah akifitas banyak protein (missal enzim pada sintesis dn penguraian
glikogen). Glikosilasi, penambahan gugus karbohidrat, merupakan modifikasi terutama terjadi
padda protein yng akan disekresikan atau digabungkan ke membrane.