Arabiyatuna

TRANSLASI

—

by

Arabiyatuna.Com
in

TRANSLASI

Sintesis protein merupakan transfer informasi genetik dari DNA ke mRNA dan selanjutnya dari mRNA ke protein, dibagi menjadi dua tahap yaitu:

proses transkripsi : merupakan proses penerimaan informasi

genetik oleh m-RNA dari DNA

proses translasi : merupakan proses penterjemahan informasi

genetik dari m-RNA.

Contoh: Apabila basa pada pita DNA tersebut adalah 3’-GCTCGACTAA-5’, maka akan dicetak ke m-RNA menjadi 5’-CGAGCUGAUU-3’. Pada keadaan ini m-RNA dikatakan telah menerima informasi genetik dari DNA. Messenger-RNA (m-RNA) yang telah menerima informasi genetik dari DNA kemudian meninggalkan inti sel melalui pori-pori dari membran inti dan menuju ke ribosom untuk proses translasi.

Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipetida atau protein, hanya molekul mRNA yang ditranslasi sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Transkripsi adalah penyalinan kode-kode genetik pada DNA menjadi molekul mRNA, sedangkan translasi adalah penerjemahan kode-kode genetik pada mRNA menjadi urutan asam-asam amino polipeptida. Pada prokaryot, proses translasi dilakukan hampir bersamaan dengan proses transkripsi, jadi sebelum transkripsi selesai maka proses translasi sudah dimulai, sebaliknya pada eukaryot tranlasi baru dilaksanakan jika proses transkripsi sudah selesai.

mRNA merupakan transkrip/salinan urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame). Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun ribosom, yaitu tempat berlangsungnya sintesis protein, sedangkan tRNA adalah pembawa asam-asam amino yang akan dsambungkan menjadi rantai polipeptida. Suatu ORF dicirikan oleh: 1) kodon inisisi tranlasi, yaitu urutan ATG pada DNA atau AUG pada mRNA; 2) serangkaian urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon; 3) kodon terminasi translasi yaitu TAA (UAA pada mRNA), TAG (UGA pada mRNA), atau TGA (UGA pada mRNA).

Translasi berlangsung di ribosom yang disusun oleh rRNA dan beberapa macam protein. Ribosom tersusun atas dua sub unit yaitu sub unit besar dan kecil. Pada prokariot subunit kecil 30S (Svedberg) sedangkan sub unit besar 50S, tetapi saat kedua unit tersebut bergabung koefisien sedimentasinya 70S. Pada eukariot sub unit kecil berukuran 40S sedangkan subunit besar berukuran 60S, tetapi sebagai kesatuan ribosom eukariot mempunyai koefisien sedimentasi sebesar 80S.

Kodon AUG berfungsi sebagai inisiator, sehingga disebut kodon inisiator atau START CODON. Tiga macam kodon yaitu UAA, UAG, dan UGA disebut kodon terminator atau STOP CODON, karena berfungsi untuk mengakhiri suatu proses sintesa protein. Ketiga kodon tersebut juga disebut kodon nonsense, karena tidak mengkode satu asam amino pun. Saat molekul mRNA meluncur melalui ribosom, kodon-kodon ditranslasi satu per satu menjadi asam-asam amino. Interpreternya adalah molekul tRNA, masing-masing dengan antikodon spesifik di satu ujung dan asam amino spesifik di ujung lainnya. Suatu tRNA menambahkan muatan asam aminonya ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh saat antikodon tersebut berikatan dengan kodon komplementer pada mRNA.

 

Gambar 1. Ribosom (the Site of Translation) (Griffith et all, 2005)

 

 

Gambar 2. Ribosom yang ada pada prokariot dan eukariot (Griffith et all, 2005)

 

 

Gambar 3. Tapak E, P, A pada ribosom (Griffith et all, 2005)

 

 

 

 

Gambar 4. Proses translasi yang berlangsung di ribosom

 

5 Tahap pada sintesis protein:

1. Aktivasi asam amino

2. Inisiasi rantai polipeptida

3. Pemanjangan rantai

4. Terminasi dan pembebeasan

5. Pengemasan dan prosesing

  1. Aktivasi

  • Terjadi didalam sitosol

  • Tiap asam amino mengikat pada tRNA spesifik

  • Membutuhkan ATP

  • Enzim spesifik untuk tiap asam amino (Aminoacyl tRNA synthetase:

Yang membutuhkan ion Mg 2+

  1. Inisiasi rantai polipeptida

Inisiasi (prokariot) membutuhkan:

– sub unit 30S yang berisi 16 sRNA

– mRNA coding untuk polipeptida yang akan dibuat

– N-formyl methyoil tRNA fmet

– seperangkat protein disebut faktor inisiasi (IF-1, IF-2, IF-3)

– GTP

Pembentukan “Initiation Complex”

  1. Langkah ke-1

Sub unit 30S (ribosomal mengikatkan diri pada IF-3) untuk mencegah rekombinasi sub unit 30 S dan 50 S

  1. pengikatan mRNA ke sub unit 30 S (kodon inisiasi pada mRNA (5’) AUG (3’)

  2. kodon inisiasi AUG dipandu ke posisi yang betul pada 30S oleh ”initiating signal”

  3. signal berisi residu A dan C (6-8) terleta pada sisi 5’ AUG ini dikenali dan berpasangan basa dengan urut-urutan pada 16S rRNA terletak sangat tepat untuk memulai transaksi

  1. Langkah ke-2

  1. kompleks sub unit 30S, IF-3 dan mRNA membentuk senyawa lagi dengan mengikat IF2 yang letak berisi GTP dan N-formyl-methionyl/tRNAfmet

  2. yang diletakkan tepat pada kodon inisiasi

C. kompleks ini berkombinasi dengan sub unit 50 S

  1. Secara bersamaan GTP yang terikat pada IF-2 dihidrolisa menjad GDP dan fosfat

  2. IF-2 dan IF-3 juga meninggalkan ribosoma

  3. terbentuklah initiation complex ribosoma 70S yang berfungsi

  4. Jadi 70S berisi : mRNA, N-formyl methyonil-tRNAfmet

Pengikatan N-formyl methionyl-tRNAfmet tepat karena:

  1. triplet antikodon pada aminoacyl-tRNA berpasangan basa (antiparalel) dengan kodon AUG pada mRNA

  2. inisiasi aminoacyl-tRNA pengikatannya pada sisi P ribosoma

Ribosoma mempunyai 2 tempat pengikatan

Sisi P: sisi peptidyl

Sisi A: sisi aminoacyl

Inisiasi fmet-tRNA hanya dapat mengikat pada sisi P, jadi semua aminoacyl tRNA yang datang, akan mengikat pada sisi A.

 

 

Sisi P:

-sisi tRNA yang kosong meninggalkan sisi dimana peptidyl yang sedang tumbuh terikat

3. pemanfaatan rantai/elongation

Untuk pemanjangan/elongasi dibutuhkan:

-kompleks inisiasi

-aminoacyl tRNA berikutnya pada mRNA

-faktor pemanjangan yaitu seperangkat protein terlarut EF-TU, EF-TS, EF-G (disebut juga TU, TS, G)

-GTP

Pemanjangan terjadi dalam 3 langkah:

A. Langkah ke-1:

-aminoacyl tRNA mengikatkan diri pada Tu yang telah mengikat GTP

-kompleks aminoacyl tRNA TU GTP mengikat pada kompleks inisiasi 70S

-secara bersamaan GTP dihidrolisa

-TU-CDP dilepas dari ribosoma maka terbentuk lagi T-GTP oleh adanya:

Faktor TS dan GTP

-aminoacyl tRNA ke sisi A

Karena berpasangan basa antara codon pada mRNA dan anticodon pada aminoacyl tRNA yang baru.

Perlu diingat bahwa aminoacyl tRNA tepat, karena ada ikatan kedua pada sisi A yaitu antara bagian alain tRNA dan rRNA

B. Langkah ke-2

-pembenukan ikatan peptida; ini terbentuk antara asam amino yang tRNA-nya terletak pada sisi A dan sisi P. Ini dikatalisis oleh enzim peptidyl transferase

–Terbentuk dipeptidyl tRNA pada sisi A

– Inisiasi tRNAfmet yang kosong tetap ada di sisi P

C. Langkah ke-3

-ribosoma bergerak sepanjang mRNA ke arah ujung 3’ sejauh satu codon

-sehingga dipeptidyl tRNA berpindah dari sisi A ke sisi P (karena dipeptidyl tRNA masih menempel pada codon ke-2

-menyebabkan tRNA yang sudah kosong dibebaskan ke sitosol

Jadi codon ke-3 mRNA pada sisi A dan codon ke-2 pada sis P

-pergerakan/pergeseran ribosom ini disebut langkah translokasi yang membutuhkan faktor pemanjangan G (translocase)

-tenaga yang dibutuhkan untuk translokasi ini dari hidroliasa GTP

-ribosoma yang mengika dipeptidyl tRNA dan mRNA siap untuk melakukan pemnjangan siklus terulang lagi

-tiap asam amino ditambahkan 2 GTP dihidolisa menjadi GDP dan Pi

-sewaktu ribosoma pindah dari codon yang satu ke yang lain sepanjang mRNA ke arah ujung 3’, rantai polipeptida selalu tetap terikat pada tRNA asam amino yang ditambahkan terakhir

4. TERMINASI

 

Gambar 5. Proses akhir translasi (terminasi)

Ciri terminasi:

-terminasi diakhiri dengan satu dari 3 kodon triplets pada mRNA

-terjadi secepatnya setelah asam amino terakhir disisipkan

-kodon terminasi UAA, UAG, UGA (nonsense triplets)

-setelah ribosoma sampai codon terminasi

 

 

 

FAKTOR PEMBEBAS/RELEASING FACTORS

R1,R2,R3 berperan menjadikan;

-hidrolisa/pemutusan polipeptida dari tRNA dibebaskan

Pembebasan tRNA terakhir yang telah kosong dari sisi P

Disosiasi ribosoma 70S menjadi sub unit 30S dan 50S

 

5. pengemasan dan prossing

–protein menjadi berfungsi setelah dilipat secara spesifik yang tergantung/ditentukan urutan asam aminonya

Juga dimodifikasi supaya berfungsi yang disebut postranslasional modifications

Beberapa macam prossing/pengemasan:

-modifikasi asam amino terminal dan karboksil terminal

-penghilangan urutan penanda/loss of signaling sequences

-fosforilasi asam amino hidroksi

-Rekasi karboksilasi

–Methilasi gugus R

-pengikatan sisi samping K-hidrat

-penambahan gugus prostetik

 

Sistem koreksi translasi (proof reading)

Seperti halnya pada replikasi DNA, mekanisme translasi juga mempunyai sistem unuk melakukan koreksi jika ada kesalahan dalam penggabungan aminoasil tRNA pada ribosom. Akurasi sistem translasi ditentukan 2 hal, yaitu: saat penambahan muatan pada tRNA dan pada saat aminoasil tRNA melekat pada sisi A ribosom. Jika terjadi kesalahan pengikatan aminoasil tRNA, maka tRNA tersebut akan dkeluarkan dari ribosom. Meskipun demikian, akurasi translasi tidak berbanding lurus dengan laju translasi, karena semakin tinggi akurasi maka semakin rendah laju translasi, dan sebaliknya.Oleh karena itu ada perimbangan antara akurasi sistem translasi dengan laju translasi.

 

PERBEDAAN TRANSLASI PROKARIOT DAN EUKARIOT

Proses translasi berlangsing dengan tiga tahapan utama: inisiasi, elongasi, terminasi. Pada prokaroiot dan eukariot, elongasi dan terminasi berlangsung serupa. Perbedaanya terdapat pada tahap inisiasi. Pada inisiasi prokariot berlangsung sbb:

  1. disosiasi ribosom 70S menjadi sub unit 50S dan 30S dengan menggunakan faktor IF-1

  2. pengikatan IF-3 pada sub unit 30S

  3. pengikaan IF-1, IF-2 dan GTP bersama-sama dengan IF-3

  4. pengikatan mRNA dan fmet tRNA membentuk kompleks insisasi 30S

  5. pengikatan subunit 50S, IF-1, IF terlepas

  6. IF-2 terlepas dari kompleks bersamaan dengan hidrolsis GTP sehingga terbentuk komplek inisiasi 70S yang siap melakukan proses pemanjangan polipeptida

Sedangkan pada eukariot, kodon inisiasi adalah metionin (bukan formil metionin seperti pada prokariot) tetapi tRNA yang melakukan inisiasi berbeda dari tRNA yang menambahkan metionin pada bagian dalam polipetida. Molekul tRNA inisiator disebut tRNA fmet. Pada eukariot tidak ada sekuens shine dalgarno yang menuntun ribosom menemukan kodon inisiasi pada prokariot, sedangkan di eukariot fungsi tersebut dilakukan oleh tudung cap berupa 7 metilguanosin.

 

 

Gambar 6. Perbedaan translasi pada Prokaryot dan Eukaryot

 

 

Gambar 7. Ribosom binding site/shine dalgarno sequences pada unit translasi prokariot

Gambar 8. proses translasi pada prokariot

 

 

Gambar 9. proses translasi pada eukariot

.

 

 

 

 

Gambar 10. Protein merupakan kumpulan asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptide

 

 

Gambar 11. Struktur Protein

 

 

Gambar 12. Panah menunjukkan tapak aktif enzim

 

 

Gambar 13. tRNA sebagai adapter antara mRNA dan asam amino

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KODE GENETIK

Kodon/kode genetik adalah urutaN nukleotida yang terdiri atas 3 nukleotida berurutan/triplet codon yang menyandi suatu asam amino tertentu, misalnya urutan ATG/AUG pada mRNA mengkode asam amino metionin. Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin yang mengawali struktur suatu polipeptida/protein. Pada prokaryot, asam amino awal tidak berupa metionin tetapi formil metionin/fmet. Kodon pertama/kodon inisiasi pada E.coli dapat berupa AUG, GUG, UUG. Meskipun demikian pada bagian transkrip sebelah dalam/setelah kodon inisiasi, kodon GUG dan UUG masing-masing pengkode valin dan leusin. Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk asam amino, dan pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pada DNA dan AUG pada mRNA).

Dialam terdapat 20 macam asam amino yang umum terdapat di dalam struktur polipeptida jasad hidup. Masing-masing asam amino mempunyai kodon spesifik sedangkan nukleotida hanya ada 4 macam yaitu A, U, G, dan C. Jika suatu kodon terdiri tiga nukleotida maka ada 64 asam amino sedangkan jumlah asam amino yang umum diketahui pada jasad hidup hanya 20 macam. Beberapa kodon diketahui mengkode asam amino yang sama. Fenomena ini dikenal sebagai teori degenerasi kode genetik. Oleh karena ada beberapa kodon yang berbeda untuk satu asam amino yang sama, maka dikenal 64 macam kodon, tiga diantaranya adalah stop codon yaitu kodon untuk mengakhiri/terminasi pada translasi dan tidak mengkode asam amino apapun UAA, UAG, UGA.

Ada beberapa aspek yang perlu diketahui mengenai kode genetik:

    1. kode genetik bersifat tidak saling tumpang tindih kecuali pada kasus tertentu

    2. tidak ada gap diantara kodon satu dengan lainnya

    3. kodon bersifat degenerate, artinya ada beberapa asam amino yang mempunyai lebih dari satu codon

    4. secara umum, kodon bersifat universal karena pada beberapa organel jasad tinggi ada beberapa kodon yang berbeda dari kodon yang digunakan pada sitoplasma.

 

Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang sesuai yang terdapat pada molekul tRNA. Sebagai contoh kodon metinoin mempunyai komplemen dalam bentuk kodon UAC yang terdapat pada tRNA fmet. Pada waktu tRNA membawa asam amino diikat ke dalam sisi A, pada ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kode yang sesuai yang ada pada sisi A tersebut. Oleh karena itu kodon akan menentukan asam amino yang disambungkan ke dalam polipetida yang sedang disintesis dalam ribosom.

 

WOBBLE HYPOTHESIS

Ada beberapa macam asam amino yang mempunyai lebih dari satu kodon, jika setiap kodon memerlukan tRNA sendiri, maka diperlukan banyak tRNA untuk mentranslasi kode genetik, maka Francis Crick mengemukakan hipotesis wobble untuk menunjukkan bahwa tRNA yang diperlukan tidak harus sebanyak jumlah kodon yang ada, jadi basa pertama dalam setiap kodon harus berpasangan secara tepat dengan antikodon yang sesuai, sedangkan basa ketiga dapat berpasangan dengan basa yang tidak biasa, G tidak hanya berpasngan dengan C pada posisi ketiga kodon, tetapi juga berpasngan dengan U sehingga menghasilkan wobble G-U.

 

 

Gambar 1. Kode genetik

 

 

 

Gambar 2. Kode genetika yang overlapping dan tidak overlapping

Share