Minggu, Oktober 15, 2017

Pengertian EKSPRESI GEN Lengkap dengan Penjelasannya

author photo
Pengertian EKSPRESI GEN Lengkap dengan Penjelasannya |Hallo Pembaca Blog MereNyaho, pada kesempatan kali ini saya akan menuliskan mengenai Biologi dan yang akan dibahas pada kesempatan kali ini yaitu mengenai Pengertian EKSPRESI Gen, Sifat EKSPRESI Gen dan Fungsi EKSPRESI Gen, Struktur EKSPRESI Gen, dan Ekspresi Gen. untuk lebih jelasnya silahkan disimak pada tulisan dibawah ini.

Menggunakan gen untuk membuat protein yang disebut ekspresi gen. Transkripsi Gen dikendalikan oleh protein regulasi yang mengikat elemen regulasi pada DNA. Protein biasanya baik mengaktifkan atau menekan transkripsi.

Dapatkah ekspresi Anda berubah setiap saat? Seperti yang Anda tahu, ekspresi seseorang dapat berubah dari waktu ke waktu. Ekspresi yang ditunjukkan biasanya sesuai untuk perasaan saat itu. Ekspresi gen adalah penggunaan gen yang produknya diperlukan untuk saat itu. Mungkin saat selama perkembangan, mungkin saat momen terjadi peningkatan kecemasan, atau mungkin dalam menanggapi perubahan lingkungan. Setiap kali protein tertentu akan dibutuhkan, ekspresi gen menyediakan itu.

Ekspresi Gen


Setiap sel Anda memiliki setidaknya 20.000 gen. Bahkan, semua sel-sel Anda memiliki gen yang sama. Apakah semua sel Anda membuat protein yang sama? Tentu saja tidak. Jika mereka melakukannya, maka semua sel-sel Anda akan sama. Sebaliknya, Anda memiliki sel dengan struktur dan fungsi yang berbeda. Hal ini karena sel-sel yang berbeda membuat protein yang berbeda. Mereka melakukan ini dengan menggunakan, atau mengungkapkan, gen yang berbeda. Menggunakan gen untuk membuat protein yang disebut ekspresi gen.

Bagaimana Ekspresi Gen akan Diatur ?

Ekspresi gen diatur untuk memastikan bahwa protein yang benar dibuat kapan dan di mana mereka dibutuhkan. Reagulasi dapat terjadi pada setiap titik dalam ekspresi gen, dari awal transkripsi sampai pengolahan protein setelah translasi. Berikut ini adalah daftar dari tahap di mana ekspresi gen diatur:


  • Modifikasi struktur dan Kimiawi DNA atau kromatin
  • Transkripsi
  • Translasi
  • Modifikasi pasca-transkripsi
  • Transportasi RNA
  • degradasi mRNA
  • Modifikasi pasca-translasi


Seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah, transkripsi dikontrol oleh protein regulator yang mengikat DNA. Secara khusus, regulasi gen pada tingkat transkripsi dikontrol ketika transkripsi terjadi serta seberapa banyak RNA yang dibuat. Sebuah protein regulator, atau faktor transkripsi, adalah protein yang terlibat dalam mengatur ekspresi gen. Hal ini biasanya terikat dengan elemen legulator-cis, yang merupakan bagian dari DNA. Protein regulator sering harus terikat dengan elemen legulator-cis untuk beralih gen pada (aktivator), atau untuk mengubah gen off (represor).

Transkripsi gen oleh RNA polymerase dapat diatur oleh setidaknya lima mekanisme:

Faktor spesifisitas (protein) mengubah spesifisitas RNA polimerase ke promotor atau set promotor, sehingga lebih atau kurang mungkin untuk mengikat promotor dan mulai transkripsi.

Protein aktivator meningkatkan interaksi antara RNA polimerase dan promotor tertentu.

Protein represor berikatan dengan urutan non coding pada DNA yang dekat dengan atau tumpang tindih diwilayah promotor, menghambat kemajuan RNA polimerase di sepanjang untai.
Faktor basal merupakan faktor transkripsi yang membantu posisi RNA polimerase pada awal gen.

Enhancer situs di untai DNA yang terikat oleh aktivator untuk lingkaran DNA, membawa faktor transkripsi khusus untuk kompleks inisiasi. Kompleks inisiasi terdiri dari RNA polimerase dan faktor transkripsi.

Karena organisme yang tumbuh lebih canggih, regulasi gen menjadi lebih kompleks, meskipun organisme prokariotik memiliki beberapa sistem yang sangat diatur. Beberapa gen manusia dikendalikan oleh banyak aktivator dan represor yang bekerja sama. Jelas, mutasi di daerah regulator-cis, seperti promotor, dapat sangat mempengaruhi ekspresi yang tepat dari gen. Ini mungkin menjaga gen secara permanen off, sehingga tidak ada protein yang bisa dibuat, atau dapat menjaga gen secara permanen, sehingga protein yang sesuai terus dilakukan. Kedua hal ini dapat memiliki efek detremental pada sel.

 Pengertian EKSPRESI Gen, Sifat EKSPRESI Gen dan Fungsi EKSPRESI Gen, Struktur EKSPRESI Gen, dan Ekspresi Gen.  Regulasi Transkripsi. Protein regulator mengikat elemen regulasi untuk mengontrol transkripsi. Unsur-unsur pengaturan yang tertanam dalam DNA.

Regulasi Transkripsi. Protein regulator mengikat elemen regulasi untuk mengontrol transkripsi. Unsur-unsur pengaturan yang tertanam dalam DNA.

Pengertian Ekspresi Gen


Ekspresi gen merupakan rangkaian proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa pada DNA atau RNA) menjadi protein, dan fenotipe. Informasi yang dibawa oleh bahan genetik tidak bermakna apa pun bagi suatu organisme jika tidak diekspresikan menjadi fenotipe. Ekspresi gen adalah proses penentuan sifat suatu organisme oleh gen. Suatu sifat yang dimiliki oleh organismemerupakan hasil metabolisme yang terjadi di dalam sel. Gen tersusun dari molekul DNA, sehingga gen menentukan sifat suatu organisme. Langkah pertama dalam ekspresi gen adalah transkripsi DNA menjadi RNA.



Gambar 1. Diagram dogma sentral genetika molekuler

Tahapan Ekspresi Gen

Tahapan pada ekspresi gen terdiri dari 2 tahap yaitu:

1. Transkripsi

Pengertian EKSPRESI Gen, Sifat EKSPRESI Gen dan Fungsi EKSPRESI Gen, Struktur EKSPRESI Gen, dan Ekspresi Gen.
 Transkripsi DNA

Transkirpsi merupakan proses penyalinan / pencetakan kode-kode genetik yang ada pada urutan DNA menjadi molekul RNA. Pada proses transkripsi hanya 1 untai DNA yang disalin DNA ® RNA. Sintesis RNA : 5’ ® 3’. Proses tersebut berlangsung di dalam inti sel dan dimulai dengan adanya pembukaan rantai DNA yang dilakukan oleh enzim bernama helikase. Setelahnya, terjadi penempelan enzim polymerase di wilayah promoter sekuen gen. Barulah kemudian enzim polimerasi ini aktif menyalin kode-kode genetis yang ada di rantai sense DNA sampai bagian triplet basa nitrogen terakhir yang mengandung informasi yang kemudian akan menghentikan proses penyalinan data.

Proses transkripsi menghasilkan tiga jenis RNA yaitu: RNA duta (mRNA= messenger RNA), RNA transfer (tRNA = transfer RNA) dan RNA ribosomal (rRNA =ribosomal RNA). Ketiga jenis RNA ini berperan dalam proses translasi. Hanya mRNA yang akan diterjemahakan ke dalam protein. tRNA berperan sebagai molekul pembawa asam amino yang akan dirangkaikan menjadi polipeptida yang sesuai dengan sandi yang terdapat pada mRNA. rRNA berfungsi sebagai salah satu penyusun ribosom.

Proses transkripsi dikatalis oleh enzim transcriptase atau RNA polymerase. Pada organism prokariot seperti E. Coli, hanya terdapat satu jenis RNA polymerase untuk mengkatalisis sintesis semua jenis RNA. Pada organism eukariot, terdapat tiga jenis RNA polymerase, yaitu: (1) RNA polymerase I yang berfungsi untuk mengkatalisis pembentukan RNA. (2) RNA polymerase II yang berperan dalam sintesis tRNA dan beberapa molekul rRNA, dan (3) RNA polymerase III yang bertugas mengkatalisis proses sintesis mRNA.

Secara keseluruhan proses transkripsi dapat terbagi menjadi empattahap, yaitu pengenalan promotor, inisiasi sintesis RNA, pemanjangan (elongasi) RNA dan penyelesaian (terminasi ) sintesis RNA. Masing-masing tahap akan dijelaskan secara singkat sebagai berikut.

a. Pengenalan promotor

Agar molekul DNA dapat digunakan sebagai cetakan dalam sintesis RNA, kedua untainya harus dipisahkan satu sama lain di tempat-tempat terjadinya penambahan basa pada RNA. Selanjutnya, begitu penambahan basa selesai dilakukan, kedua untai DNA menyatu kembali. Pemisahan kedua untai DNA pertama kali terjadi pada tempat tertentu, yang merupakan tempat pengikatan enzim RNA polimerase di sisi 5’ (upstream)dari urutan basa pengkode (gen) yang akan ditranskripsi. Tempat ini dinamakan promotor.

b. Inisiasi

Setelah mengalami pengikatan oleh promotor, RNA polimerase akan terikat pada suatu tempat di dekat promotor, yang dinamakan tempat awal polimerisasi atau tapak inisiasi (initiation site). Tempat ini sering dinyatakan sebagai posisi +1 untuk gen yang akan ditranskripsi. Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan di tahap inisiasi dan sintesis RNA pun segera dimulai.

c. Elongasi

Pengikatan enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya pada untai DNA cetakan membentuk kompleks transkripsi. Selama sintesis RNA berlangsung kompleks transkripsi akan bergeser di sepanjang molekul DNA cetakan sehingga nukleotida demi nukleotida akan ditambahkan kepada untai RNA yang sedang diperpanjang pada ujung 3’ nya. Jadi, elongasi atau polimerisasi RNA berlangsung dari arah 5’ ke 3’, sementara RNA polimerase sendiri bergerak dari arah 3’ ke 5’ di sepanjang untai DNA cetakan.

d. Terminasi

Berakhirnya polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau terlepasnya enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA cetakan. Begitu pula halnya dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika RNA polimerase mencapai urutan basa tertentu yang disebut dengan terminator.

Transkripsi pada Prokariot

Seperti pada penjelasan di atas bahwa transkripsi merupakan proses sintesis RNA yang dikatalisis oleh enzim RNA polimerase. Enzim RNA polimerase pada prokariot, khususnya pada bakteri E.coli, promotor s70, sekurang-kurangnya terdiri atas lima subunit, yaitu alfa (a), beta (b), beta prima (b’), omega (w), dan sigma (s). Pada bentuk lengkapnya, atau disebut sebagai holoenzim, terdapat dua subunit a dan satu subunit untuk masing-masing subunit. Holoenzim RNA polimerase diperlukan untuk inisiasi transkripsi.

Laju sintesis RNA oleh RNA polimerase E. coli dapat mencapai sekitar 40 nukleotida per detik pada suhu 37°C. Untuk aktivitasnya enzim ini memerlukan kofaktor Mg2+. Setiap berikatan dengan molekul DNA enzim RNA polimerase E. coli dapat mencakup daerah sepanjang lebih kurang 60pb.

Seperti proses transkripsi pada umumnya, transkripsi pada prokariot berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengikatan promotor, inisiasi, elongasi, dan teminasi.

Transkripsi pada Eukariot

Mekanisme transkripsi pada eukariot pada dasarnya menyerupai mekanisme pada prokariot. Namun, begitu banyaknya polipeptida yang berkaitan dengan mesin transkripsi pada eukariot menjadikan mekanisme tersebut jauh lebih kompleks daripada mekanisme pada prokariot.

Ada tiga macam kompleks RNA polimerase, yang masing-masing diperlukan untuk transkripsi tipe-tipe gen eukariot yang berbeda. Perbedaan ketiga macam RNA polimerase tersebut dapat diketahui melalui pemurnian menggunakan teknik kromatografi dan elusi pada konsentrasi garam yang berbeda. Masing-masing RNA polimerase mempunyai sensitivitas yang berbeda terhadap toksin jamur α-amanitin, dan hal ini dapat digunakan untuk membedakan aktivitasnya satu sama lain.

a. RNA polimerase I (RNA Pol I) mentranskripsi sebagian besar gen rRNA. Enzim ini terdapat di dalam nukleoli dan tidak sensitif terhadap α-amanitin.
b. RNA polimerase II (RNA Pol II) mentranskripsi semua gen penyandi protein dan beberapa gen RNA nuklear kecil (snRNA). Enzim ini terdapat di dalam nukleoplasma dan sangat sensitif terhadap α-amanitin.
c. RNA polimerase III (RNA Pol III) mentranskripsi gen-gen tRNA, 5S rRNA, U6 snRNA dan beberapa RNA kecil lainnya. Enzim ini terdapat di dalam nukleoplasma dan agak sensitif terhadap α-amanitin.

Di samping enzim-enzim nuklear tersebut, sel eukariot juga mempunyai RNA polimerase lainnya di dalam mitokondria dan kloroplas.

Aktivitas RNA polimerase eukariot

Seperti halnya RNA polimerase bakteri, masing-masing RNA polimerase eukariot mengatalisis transkripsi dengan arah 5’ ke 3’ dan menyintesis RNA yang komplementer dengan urutan DNA cetakan. Reaksi tersebut memerlukan prekursor berupa ATP, GTP, CTP, UTP, dan tidak memerlukan primer untuk inisiasi transkripsi. Namun tidak seperti pada bakteri, RNA polimerase eukariot yang dimurnikan memerlukan adanya protein inisiasi tambahan sebelum enzim ini dapat berikatan dengan promotor dan melakukan inisiasi transkripsi.

2. Translasi

Translasi adalah proses penerjemahan kode genetik oleh tRNA ke dalam urutan asam amino. Translasi menjadi tiga tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Semua tahapan ini memerlukan faktor-faktor protein yang membantu mRNA, tRNA, dan ribosom selama proses translasi. Inisiasi dan elongasi rantai polipeptida juga membutuhkan sejumlah energi. Energi ini disediakan oleh GTP (guanosin triphosphat), suatu molekul yang mirip dengan ATP.

Proses translasi dalam sintesis protein ini sendiri mencakup serangkaian penerjemahan mRNA atau kondon menjadi senyawa asam amino. Termasuk pula penyambungan setiap asam amino yang cocok dengan mRNA dengan gugus peptide yang kemudian menjadi protein. Organ sel atau organel yang bertugas secara aktif melakukan proses penerjemahan tersebut adalah ribosom. Apabila ribosom telah melekat pada triplet mRNA atau kondon maka t-RNA yang ada di bagian sitoplasma selanjutnya membawa asam amino yang cocok atau sesuai dengan mRNA atau kondon.

Pengertian EKSPRESI Gen, Sifat EKSPRESI Gen dan Fungsi EKSPRESI Gen, Struktur EKSPRESI Gen, dan Ekspresi Gen.

Langkah-langkah Translasi


a. Inisiasi

Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asam amino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. mRNA yang keluar dari nukleus menuju sitoplasma selanjutnya didatangi oleh ribosom, kemudian mRNA masuk ke dalam “celah” ribosom. Ketika mRNA masuk ke ribosom, ribosom “membaca” kodon yang masuk. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesai seluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk mebaca kodon biasanya tidak hanya satu, melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk satu, di mana tusuknya adalah “mRNA” dan daging adalah “ribosomnya”. Dengan demikian, proses pembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNA masuk ke celah ribosom. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antara antikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal.

b. Elongasi

Tahap elongasi merupakan tahap pemanjangan rantai asam amino. Pada tahap ini asam amino - asam amino ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama (metionin). Ribosom terus bergeser agar mRNA lebih masuk, guna membaca kodon II. Misalnya kodon II UCA, yang segera diterjemahkan oleh tRNA berarti kodon AGU sambil membawa asam amino serine. Di dalam ribosom, metionin yang pertama kali masuk dirangkaikan dengan serine membentuk dipeptida.

Ribosom terus bergeser, membaca kodon III. Misalkan kodon III GAG, segera diterjemahkan oleh antikodon CUC sambil membawa asam amino glisin. tRNA tersebut masuk ke ribosom. Asam amino glisin dirangkaikan dengan dipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya proses pembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribobom, yang diterjemahkan ke dalam bentuk asam amino guna dirangkai menjadi polipeptida.

Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat. Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangi kembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagai enzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba.

c. Terminasi

Tahap akhir dari translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga kodon stop mencapai ribosom. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk kemudian “diproses” menjadi protein.

C. Regulasi Ekspresi Gen

Ekspresi gen atau sintesis protein dapat diatur, dihidupkan, atau dimatikan. Keberadaan enzim sebagai katalisator akan menentukan berjalannya proses metabolisme. Ketika suatu produk metabolisme di dalam sel sudah mencukupi maka raksi metabolisme tersebut harus dihentikan. Proses pengaturan ini dilakukan dengan cara menghentikan produksi enzim, melalui penghentian ekspresi gen pengkodenya. Mekanisme pengaturan ekspresi gen disebut sebagai regulasi ekspresi gen. Pengaturan ekspresi gen dapat terjadi pada berbagai tahap, misalnya transkripsi, prosesing mRNA, atau translasi. Akan tetapi, sejumlah data hasil penelitian menunjukkan bahwa pengaturan ekspresi gen, khususnya pada prokariot, paling banyak terjadi pada tahap transkripsi.

Mekanisme pengaturan transkripsi, baik pada prokariot maupun pada eukariot, secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kategori utama, yaitu (1) mekanisme yang melibatkan penyalapadaman (turn on and turn off) ekspresi gen sebagai respon terhadap perubahan kondisi lingkungan dan (2) Rangkaianekspresi gen yang telah terprogram (preprogramed circuits). Mekanisme penyalapadaman ini sangat penting bagi mikroorganisme untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan yang seringkali terjadi secara tiba-tiba. Sebaliknya, bagi eukariot mekanisme ini tidak terlalu penting karena pada organisme ini sel justru cenderung merespon sinyal-sinyal yang datang dari dalam tubuh, dan di sisi lain, sistem sirkulasi akan menjadi penyangga bagi sel terhadap perubahan kondisi lingkungan yang mendadak tersebut. Pada mekanisme sirkuit/rangkaian, produk suatu gen akan menekan transkripsi gen itu sendiri dan sekaligus memacu transkripsi gen kedua, produk gen kedua akan menekan transkripsi gen kedua dan memacu transkripsi gen ketiga, demikian seterusnya. Ekspresi gen yang berurutan ini telah terprogram secara genetik sehingga gen-gen tersebut tidak akan dapat diekspresikan di luar urutan. Oleh karena urutan ekspresinya berupa sirkuit, maka mekanisme tersebut dinamakan sirkuit ekspresi gen.

1. Induksi dan represi pada prokariot

Escherichia coli merupakan bakteri yang sering dijadikan model untuk mempelajari berbagai mekanisme genetika molekuler. Bakteri ini secara alami hidup di dalam usus besar manusia dengan memanfaatkan sumber karbon yang umumnya berupa glukosa. Apabila suatu ketika E. coli ditumbuhkan pada medium yang sumber karbonnya bukan glukosa melainkan laktosa, maka enzim pemecah laktosa akan disintesis, sesuatu yang tidak biasa dilakukannya. Untuk itu, gen-gen pengkode berbagai enzim yang terlibat dalam pemanfaatan laktosa akan diekspresikan (turned on). Sebaliknya, dalam keadaan normal, yaitu ketika tersedia glukosa sebagai sumber karbon, maka gen-gen tersebut tidak diekspresikan (turned off). Proses yang terjadi ketika ekspresi gen merupakan respon terhadap keberadaan suatu zat di lingkungannya dikenal sebagai induksi, sedangkan zat atau molekul yang menyebabkan terjadinya induksi disebut sebagai induser. Jadi, dalam contoh ini laktosa merupakan induser.

Induksi secara molekuler terjadi pada tingkat transkripsi. Peristiwa ini berkenaan dengan laju sintesis enzim, bukan dengan aktivitas enzim. Pada pengaktifan enzim suatu molekul kecil akan terikat pada enzim sehingga akan terjadi peningkatan aktivitas enzim tersebut, bukan peningkatan laju sintesisnya. Selain mempunyai kemampuan untuk memecah suatu molekul (katabolisme), bakteri juga dapat menyintesis (anabolisme) berbagai molekul organik yang diperlukan bagi pertumbuhannya. Contohnya, Salmonella typhimurium mempunyai sejumlah gen yang menyandi enzim-enzim untuk biosintesis triptofan. Dalam medium pertumbuhan yang tidak mengandung triptofan, S. typhimurium akan mengekspresikan (turned on) gen-gen tersebut. Akan tetapi, jika suatu saat ke dalam medium pertumbuhannya ditambahkan triptofan, maka gen-gen tersebut tidak perlu diekspresikan (turned off). Proses pemadaman (turn off) ekspresi gen sebagai respon terhadap keberadaan suatu zat di lingkungannya dinamakan represi, sedangkan zat yang menyebabkan terjadinya represi disebut sebagai korepresor. Jadi, dalam contoh ini triptofan merupakan korepresor.

Seperti halnya induksi, represi juga terjadi pada tahap transkripsi. Represi sering dikacaukan dengan inhibisi umpan balik (feedback inhibition), yaitu penghambatan aktivitas enzim akibat pengikatan produk akhir reaksi yang dikatalisis oleh enzim itu sendiri. Represi tidak menghambat aktivitas enzim, tetapi menekan laju sintesisnya.

Model operon

Mekanisme molekuler induksi dan represi dijelaskan menurut model yang diajukan oleh F. Jacob dan J. Monod pada tahun 1961. Menurut model yang dikenal sebagai operon ini ada dua unsur yang mengatur transkripsi gen struktural penyandi enzim, yaitu gen regulator (gen represor) dan operator yang letaknya berdekatan dengan gen-gen struktural yang diaturnya. Gen regulator menyandi pembentukan suatu protein yang dinamakan represor. Pada kondisi tertentu represor akan berikatan dengan operator, menyebabkan terhalangnya transkripsi gen-gen struktural. Hal ini terjadi karena enzim RNA polimerase tidak dapat memasuki promotor yang letaknya berdekatan, atau bahkan tumpang tindih, dengan operator.

Secara keseluruhan setiap operon terdiri atas promotor operon atau promotor bagi gen-gen struktural (PO), operator (O), dan gen-gen struktural (GS). Di luar operon terdapat gen regulator (R) beserta promotornya (PR), molekul protein represor yang dihasilkan oleh gen regulator, dan molekul efektor. Molekul efektor pada induksi adalah induser, sedangkan pada represi adalah korepresor.

Pengertian EKSPRESI Gen, Sifat EKSPRESI Gen dan Fungsi EKSPRESI Gen, Struktur EKSPRESI Gen, dan Ekspresi Gen.

Model operon untuk pengaturan ekspresi gen


a) komponen operon b) induksi c) represi

Pada Gambar 4 terlihat bahwa terikatnya represor pada operator terjadi dalam keadaan yang berkebalikan antara induksi dan represi. Pada induksi represor secara normal akan berikatan dengan operator sehingga RNA polimerase tidak dapat memasuki promotor operon. Akibatnya, transkripsi gen-gen struktural tidak dapat berlangsung. Namun, dengan terikatnya represor oleh induser, promotor operon menjadi terbuka bagi RNA polimerase sehingga gen-gen struktural dapat ditranskripsi dan selanjutnya ditranslasi. Dengan demikian, gen-gen struktural akan diekspresikan apabila terdapat molekul induser yang mengikat represor.

Operon yang terdiri atas gen-gen yang ekspresinya terinduksi dinamakan operon induksi. Salah satu contohnya adalah operon lac, yang terdiri atas gen-gen penyandi enzim pemecah laktosa seperti telah disebutkan di atas.

Sebaliknya, pada represi secara normal represor tidak berikatan dengan operator sehingga RNA polimerase dapat memasuki promotor operon dan transkripsi gen-gen struktural dapat terjadi. Akan tetapi, dengan adanya korepresor, akan terbentuk kompleks represor-korepresor yang kemudian berikatan dengan operator. Dengan pengikatan ini, RNA polimerase tidak dapat memasuki promotor operon sehingga transkripsi gen-gen struktural menjadi terhalang. Jadi, ekspresi gen-gen struktural akan terepresi apabila terdapat molekul korepresor yang berikatan dengan represor.
Gen-gen yang ekspresinya dapat terepresi merupakan komponen operon yang dinamakan operon represi. Operon trp, yang terdiri atas gen-gen penyandi enzim untuk biosintesis triptofan merupakan contoh operon represi.

2. Pengaturan ekspresi gen pada eukariot
Telah diketahui bahwa pada eukariot tingkat tinggi gen-gen yang berbeda akan ditranskripsi pada jenis sel yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme pengaturan pada tahap transkripsi, dan juga prosesing mRNA, memegang peran yang sangat penting dalam proses diferensiasi sel.
Operon, kalau pun ada, nampaknya tidak begitu penting pada eukariot. Hanya pada eukariot tingkat rendah seperti jamur dapat ditemukan satuan-satuan operon atau mirip operon. Semua mRNA pada eukariot tingkat tinggi adalah monosistronik, yaitu hanya membawa urutan sebuah gen struktural. Transkrip primer yang adakalanya menyerupai polisistronik pun akan diproses menjadi mRNA yang monosistronik.

Selain itu, diferensiasi sel sedikit banyak melibatkan ekspresi seperangkat gen yang telah terprogram (preprogramed). Berbagai macam sinyal seperti molekul-molekul sitoplasmik, hormon, dan rangsangan dari lingkungan memicu dimulainya pembacaan program-program dengan urutan tertentu pada waktu dan tempat yang tepat selama perkembangan individu. Bukti paling nyata mengenai adanya keharusan urutan pembacaan program pada waktu dan tempat tertentu dapat dilihat pada kasus mutasi yang terjadi pada lalat Drosophila, misalnya munculnya sayap di kepala di tempat yang seharusnya untuk mata. Dengan mempelajari mutasi-mutasi semacam ini diharapkan akan diperoleh pengetahuan tentang mekanisme pengaturan ekspresi gen selama perkembangan normal individu.

Pada eukariot tingkat tinggi kurang dari 10 persen gen yang terdapat di dalam seluruh genom akan terepresentasikan urutan basanya di antara populasi mRNA yang telah mengalami prosesing. Sebagai contoh, hanya ada dua hingga lima persen urutan DNA mencit yang akan terepresentasikan pada mRNA di dalam sel-sel hatinya. Demikian pula, mRNA di dalam sel-sel otak katak Xenopus hanya merepresentasikan delapan persen urutan DNAnya. Jadi, sebagian besar urutan basa DNA di dalam genom eukariot tingkat tinggi tidak terepresentasikan di antara populasi mRNA yang ada di dalam sel atau jaringan tertentu. Dengan perkataan lain, molekul mRNA yang dihasilkan dari perangkat gen yang berbeda akan dijumpai di dalam sel atau jaringan yang berbeda pula.

Penjelasan Singkat Mengenai Ekspresi Gen


Transkripsi Gen dikendalikan oleh protein regulasi yang mengikat elemen regulasi pada DNA. Protein biasanya baik mengaktifkan atau menekan transkripsi.

This post have 0 komentar


EmoticonEmoticon

Next article Next Post
Previous article Previous Post