biosintesis protein
BIOSINTESIS PROTEIN
Protein merupakan polimer yang berfungsi sebagai penyusun protoplasma dan struktur tubuh lainnya. Protein dapat berupa enzim atau hormone, antara lain sebagai penyusun pigmen pada tumbuhan. Penyusun hemoglobin dalam darah manusia dan hewan, serta penyusunan serum dalam plasma darah. Jenis dan rangkaian yang menyusun protein berbeda antara protein yang satu dengan protein yang lainnya. Mekanisme sintesis protein terjadi melalui dua tahap utama yaitu transkripsi dan translasi. Sintesis protein merupakan proses yang sangat kompleks. Informasi genetik yang dikode pada susunan basa DNA diterjemahkan ke dalam 20 macam asam amino.
Transkripsi adalah percetakan mRNA oleh DNA, sedangkan translasi adalah penerjemahan kode oleh tRNA berupa urutan yang dikehendaki.
Proses transkripsi terjadi selama proses inisiasi, elongasi, dan terminasi. Enzim yang berperan dalam transkripi adalah RNA polymerase. Ada lima tahapan sintesis protein dan masing-masing memerlukan sejumlah komponen. Tahap-tahap sintesis protein yaitu:
Aktivitas asam amino
Komponen yang diperlukan : 20 asam amino, 20 aminoasil t-RNA sintetase, 20 atau lebih RNA pemindahan, ATP, Mg2+.
Ini merupakan tahap pertama, yang terjadi didalam sitosol dan bukan dalam ribosom. Masing-masing dari 20 asam amino ini diikat secara kovalen dengan suatu RNA pemindah spesifik (tRNA), dengan memanfaatkan energy ATP. Reaksi ini dikatalis oleh enzim pengaktifan dan memerlukan Mg2+ sebagai kofaktor, masing-masing spesifik bagi satu asam amino dan bagi tRNAnya.
Inisiasi rantai polipeptida
Komponen yang berperan : m-RNA, N-formilmetionil-tRNA, kodon inisiasi pada mRNA (AUG), sub-unit 30s ribosom, sub-unit 50s ribosom, GTP, Mg2+, factor inisiasi (IF-1,IF-2,IF-3).
Pada tahap inisiasi, RNA polymerase menempel pada promoter, yakni urutan basa nitrogen khusus pada DNA yang dapat memberikan sinyal inisiasi transkripsi. Rantai DNA yang digunakan pada proses perekaman gen hanya satu buah, dinamakan rantai sense. Sementara rantai lainnya merupakan rantai noncoding atau antisense (tidak digunakan dalam transkripsi). Hal ini dikenali adanya promoter pada rantai sense. Umumnya, promoter mempunyai urutan gen TATAAT dan TTGACA dan rantai anti sense mengandung komplementernya (ATA TTA dan AAC TGT) yang tidak akan dikenali oleh RNA polymerase.
Merupakan tahap kedua, pembawa pesan (mRNA) yang membawa sandi bagi polipeptida yang akan dibuat diikat oleh sub-unit ribosom yang berukuran lebih kecil, diikuti oleh inisiasi asam amino yang diikat oleh tRNAnya, membentuk suatu kompleks inisiasi. tRNA asam amino menginisiasi ini berpasangan dengan triplet nukleotida spesifik atau kodon pada mRNA yang menyandi permulaan rantai polipeptida. Proses ini yang memerlukan guanosis triposfat (GTP), dilangsungkan oleh tiga protein sitosol spesifik yang dinamakan factor inisiasi.
Pemanjangan (elongasi)
Komponen yang berperan: ribosom 70s fungsional (kompleks inisiasi), t-RNA aminoasil, khususnya kodon, Mg2+, factor pemanjang (Tu, Ts dan G), GTP, peptidil transferase.
Tahap elongasi ditunjukkan oleh aktivitas RNA polymerase yang bergerak sepanjang rantai DNA sehingga dihasilkan rantai RNA yang didalamnya mengandung urutan basa nitrogen pertama sebagai hasil perekaman (leader sequence). Rantai polipeptida sekarang diperpanjang oleh pengikatan kovalen unit asam amino berturut-turut, masing-masing diangkut menuju ribosom dan diletakkan ditempatnya secara benar oleh tRNA masing-masing, yang berpasangan dengan kodonnya pada molekul RNA pembawa pesan. Pemanjangan digiatkan oleh protein sitosol yang dinamakan factor pemnjangan. Energy yang diperlukan untuk mengikat setiap aminoasil t-RNA yang dating dan untuk pergerakan ribosom disepanjang RNA pembawa pesan satu kodon deperoleh dari hidrolisis dua molekul GTP bagi setiap residu yang ditambahkan kepolipepida yang sedang tumbuh.
Terminasi dan pembebasan
Komponen yang berperan: kodon terminasi pada mRNA, factor pembebas polipeptida (R1, R2 dan S).
Ketika memasuki tahap terminasi, proses perekaman (transkripsi) berhenti dan molekul RNA yang baru akan terpisah dari DNA template. Penyempurnaan rantai polipeptida, yang dicirikan oleh suatu kodon terminasi (pengakhir) pada mRNA, diikuti oleh pembebasannya dari ribosom, yang dilangsungkan oleh factor pembebas.
Pelipatan dan pengolahan
Komponen yang berperan: enzim dan kofator khusus untuk melepaskan residu penginisiasi dan pemuka yang member syarat, untuk melakukan modifikasi residu ujung, peningkatan gugus prostetik enzim, dan modifikasi kovalen gugus R asam amino spesifik melalui pengikatan gugus fosfat, metil, karboksil, atau gugus karbohidrat.
Untuk memperoleh bentuk aktifnya secara biologis polipeptida harus mengalami pelipatan menjadi konfirmasi tiga dimensi yang benar. Sebelum atau sesudah pelipatan polipeptida baru dapat mengalami pengolahan oleh kerja enzimatik untuk melepaskan asam amino penginisiasi, dan mengikat gugus fosfat, metil, karboksil atau gugus lain pada residu asam amino tertentu, atau untuk mengikat gugus oligosakarida atau gugus prostetik.
Kodon-kodon untuk asam amino terdiri dari triplet-triplet nukleotida spesifik. Urutan basa kodon dideduksi dari percobaan dari pertologan RNA pembawa pesan sintetik yang diketahui komposisi dan urutannya.
Modifikasi setelah proses translasi meliputi:
Pemotongan proteolitik: menghilangkan residu terminal metionin, peptida signal, konversi prekursor inaktif menjadi aktif.
Glikosilasi: penambahan komponen gula.
Hidroksilasi: prolin → hidroksiprolin & lisin → hidroksi lisin (pd Kolagen).
Fosforilasi : penembahan ggs fosfar pad peptida/ asam amino.
Modifikasi lipofilik: Penambahan komponen lipid pd protein.
Metilasi : penambahan ggs metil pada residu asam amino ( misal pd aspartat & lisin). Penambahan ggs prostetik.
Pembentukan ikatan sulfida: misal pada insulin
Protein merupakan polimer yang berfungsi sebagai penyusun protoplasma dan struktur tubuh lainnya. Protein dapat berupa enzim atau hormone, antara lain sebagai penyusun pigmen pada tumbuhan. Penyusun hemoglobin dalam darah manusia dan hewan, serta penyusunan serum dalam plasma darah. Jenis dan rangkaian yang menyusun protein berbeda antara protein yang satu dengan protein yang lainnya. Mekanisme sintesis protein terjadi melalui dua tahap utama yaitu transkripsi dan translasi. Sintesis protein merupakan proses yang sangat kompleks. Informasi genetik yang dikode pada susunan basa DNA diterjemahkan ke dalam 20 macam asam amino.
Transkripsi adalah percetakan mRNA oleh DNA, sedangkan translasi adalah penerjemahan kode oleh tRNA berupa urutan yang dikehendaki.
Proses transkripsi terjadi selama proses inisiasi, elongasi, dan terminasi. Enzim yang berperan dalam transkripi adalah RNA polymerase. Ada lima tahapan sintesis protein dan masing-masing memerlukan sejumlah komponen. Tahap-tahap sintesis protein yaitu:
Aktivitas asam amino
Komponen yang diperlukan : 20 asam amino, 20 aminoasil t-RNA sintetase, 20 atau lebih RNA pemindahan, ATP, Mg2+.
Ini merupakan tahap pertama, yang terjadi didalam sitosol dan bukan dalam ribosom. Masing-masing dari 20 asam amino ini diikat secara kovalen dengan suatu RNA pemindah spesifik (tRNA), dengan memanfaatkan energy ATP. Reaksi ini dikatalis oleh enzim pengaktifan dan memerlukan Mg2+ sebagai kofaktor, masing-masing spesifik bagi satu asam amino dan bagi tRNAnya.
Inisiasi rantai polipeptida
Komponen yang berperan : m-RNA, N-formilmetionil-tRNA, kodon inisiasi pada mRNA (AUG), sub-unit 30s ribosom, sub-unit 50s ribosom, GTP, Mg2+, factor inisiasi (IF-1,IF-2,IF-3).
Pada tahap inisiasi, RNA polymerase menempel pada promoter, yakni urutan basa nitrogen khusus pada DNA yang dapat memberikan sinyal inisiasi transkripsi. Rantai DNA yang digunakan pada proses perekaman gen hanya satu buah, dinamakan rantai sense. Sementara rantai lainnya merupakan rantai noncoding atau antisense (tidak digunakan dalam transkripsi). Hal ini dikenali adanya promoter pada rantai sense. Umumnya, promoter mempunyai urutan gen TATAAT dan TTGACA dan rantai anti sense mengandung komplementernya (ATA TTA dan AAC TGT) yang tidak akan dikenali oleh RNA polymerase.
Merupakan tahap kedua, pembawa pesan (mRNA) yang membawa sandi bagi polipeptida yang akan dibuat diikat oleh sub-unit ribosom yang berukuran lebih kecil, diikuti oleh inisiasi asam amino yang diikat oleh tRNAnya, membentuk suatu kompleks inisiasi. tRNA asam amino menginisiasi ini berpasangan dengan triplet nukleotida spesifik atau kodon pada mRNA yang menyandi permulaan rantai polipeptida. Proses ini yang memerlukan guanosis triposfat (GTP), dilangsungkan oleh tiga protein sitosol spesifik yang dinamakan factor inisiasi.
Pemanjangan (elongasi)
Komponen yang berperan: ribosom 70s fungsional (kompleks inisiasi), t-RNA aminoasil, khususnya kodon, Mg2+, factor pemanjang (Tu, Ts dan G), GTP, peptidil transferase.
Tahap elongasi ditunjukkan oleh aktivitas RNA polymerase yang bergerak sepanjang rantai DNA sehingga dihasilkan rantai RNA yang didalamnya mengandung urutan basa nitrogen pertama sebagai hasil perekaman (leader sequence). Rantai polipeptida sekarang diperpanjang oleh pengikatan kovalen unit asam amino berturut-turut, masing-masing diangkut menuju ribosom dan diletakkan ditempatnya secara benar oleh tRNA masing-masing, yang berpasangan dengan kodonnya pada molekul RNA pembawa pesan. Pemanjangan digiatkan oleh protein sitosol yang dinamakan factor pemnjangan. Energy yang diperlukan untuk mengikat setiap aminoasil t-RNA yang dating dan untuk pergerakan ribosom disepanjang RNA pembawa pesan satu kodon deperoleh dari hidrolisis dua molekul GTP bagi setiap residu yang ditambahkan kepolipepida yang sedang tumbuh.
Terminasi dan pembebasan
Komponen yang berperan: kodon terminasi pada mRNA, factor pembebas polipeptida (R1, R2 dan S).
Ketika memasuki tahap terminasi, proses perekaman (transkripsi) berhenti dan molekul RNA yang baru akan terpisah dari DNA template. Penyempurnaan rantai polipeptida, yang dicirikan oleh suatu kodon terminasi (pengakhir) pada mRNA, diikuti oleh pembebasannya dari ribosom, yang dilangsungkan oleh factor pembebas.
Pelipatan dan pengolahan
Komponen yang berperan: enzim dan kofator khusus untuk melepaskan residu penginisiasi dan pemuka yang member syarat, untuk melakukan modifikasi residu ujung, peningkatan gugus prostetik enzim, dan modifikasi kovalen gugus R asam amino spesifik melalui pengikatan gugus fosfat, metil, karboksil, atau gugus karbohidrat.
Untuk memperoleh bentuk aktifnya secara biologis polipeptida harus mengalami pelipatan menjadi konfirmasi tiga dimensi yang benar. Sebelum atau sesudah pelipatan polipeptida baru dapat mengalami pengolahan oleh kerja enzimatik untuk melepaskan asam amino penginisiasi, dan mengikat gugus fosfat, metil, karboksil atau gugus lain pada residu asam amino tertentu, atau untuk mengikat gugus oligosakarida atau gugus prostetik.
Kodon-kodon untuk asam amino terdiri dari triplet-triplet nukleotida spesifik. Urutan basa kodon dideduksi dari percobaan dari pertologan RNA pembawa pesan sintetik yang diketahui komposisi dan urutannya.
Modifikasi setelah proses translasi meliputi:
Pemotongan proteolitik: menghilangkan residu terminal metionin, peptida signal, konversi prekursor inaktif menjadi aktif.
Glikosilasi: penambahan komponen gula.
Hidroksilasi: prolin → hidroksiprolin & lisin → hidroksi lisin (pd Kolagen).
Fosforilasi : penembahan ggs fosfar pad peptida/ asam amino.
Modifikasi lipofilik: Penambahan komponen lipid pd protein.
Metilasi : penambahan ggs metil pada residu asam amino ( misal pd aspartat & lisin). Penambahan ggs prostetik.
Pembentukan ikatan sulfida: misal pada insulin
