TRANSFER RNA (tRNA). PENGENDALIAN GEN TRANSKRIPSIONAL

MUHAMMAD FAHRI.
BRAWIJAYA UNIVERSITY MALANG 2009

TRANSFER RNA (tRNA)
PENGENDALIAN GEN TRANSKRIPSIONAL

Dalam biosintesis RNA, pemanjangan rantai nukleotida berlangsung arah 5' á 3' RNA, dikatalisis oleh suatu enzim, yang diberi nama RNA polimerase. Sewaktu RNA polimerase berinteraksi dengan promotor di daerah pengawalan dari suatu gen, maka sintesis RNA dimulai pada titik berangkat (startpoint), bergerak sepanjang DNA cetakan, dan menyalin salah satu rantai DNA cetakan (coding sequence) ke dalam rantai RNA sampai mencapai umtan DNA yang disebut terminator. Hasilnya adalah suatu molekul tunggal RNA yang disebut terjemahan utama (primary transcript). Dari titik pengawalan sampai ke terminator didefinisikan sebagai satuan transkripsi, dan dapat mencakup lebih dari satu gen. Urutan DNA sebelum titik pengawalan transkripsi disebut hulu (upstream) dan urutan DNA setelah terminator disebut hilir (downstream).

Terkadang,urutan DNA ditulis hanya menunjukan daerah yang mengandung sandi, yang sama dengan urutan RNA. Posisi basa dalam DNA itu dinotasi mulai dari titik pengawalan sebagai +1 membesar ke arah hilir. Notasi sebelum titik pengawalan adalah -1 kemudian bilangan negatifmeningkat ke arah hulu. mRNA sebagai terjemahan utama bersifat tidak stabil. Dalam prokarion, mRNA mudah dihancurkan atau diproses membentuk hasil akhir yang matang. Dalam eukarion, mRNA dimodifikasi pada ujung-ujungnya, dan semua jenis RNA diproses ke arah pematangan dengan membuang sub-sub perintah yang memungkinkan setiap RNA berfungsi secara seluler. Transkripsi yang dipercepat reaksinya oleh RNA polimerase, berlangsung dalam apa yang disebut gelembung transkripsi (trancription bubble) yaitu daerah dimana ikatan hidrogen dalam DNA dilelehkan sementara.

Gelembung transkripsi, yang berukuran -18 pb itu, bergerak sejalan dengan bergeraknya RNA polimerase meneliti dengan cermat dan membaca salah satu rantai DNA yang mengandung sandi (coding region) serta menyalinnya ke dalam rantai tunggal.

RNA disintesis, terbentuklah hibrida RNA-DNA yang diprediksi (berdasarkan struktur RNA dalam kompleks RNA polymerase) berukuran lebih pendek dari gelembung transkripsi, sekitar -12 pb. Eksperimen pemotongan dalam kompleks RNA polimerase oleh ribonuklease bahkan menunjukan bahwa dapat dipotong sampai sedekat 3 basa dari titik pertumbuhan RNA, yang menunjukan bahwa asosiasi pada DNA hanya sekitar 2-3 basa saja. Lebih pendek dari itu, RNA melakukan pengikatan sangat kuat dengan RNA polimerase. Jadi, kompleks sementara RNA-DNA berlangsung dalam waktu yang sangat singkat dan dalam ukuran yang sangat pendek, yang hanya cukup untuk memberikan keadaan mantap kepada hibrida RNA -DNA yang menentukan spesifisitas penambahan nukleotida. Sewaktu RNA polimerase bergerak maju, ikatan hidrogen yang ada pada bagian belakang gelebung transkrip berpasang-kembali. RNA yang terbentuk bergerak bebas kecuali sekitar 25 nukleotida masih tetap berasosiasi dengan kompleks enzim, dan mungkin berada pada saluran yang berukuran 25A di dalam RNA polimerase. Semua asam-asam nukleat disintesis dari senyawa prekursor, nukleosida 5' trifosfat, melalui reaksi kondensasi antara gugus 5' trifosfat dari nukleotida yang datang mendekat pada kompleks DNA-RNA polimerase dengan gugus 3'-OH dari nukleotida terakhir yang ditambahkan ke dalam rantai RNA yang bam dibentuk. Akibat serangan nukleofilik ini, nukleotida yang datang kehilangan 2 gugus fosfat terminal (g dan b). Gugus fosfat pada posisi a digunakan dalam pembentukan ikatan fosfodiester dengan rantai RNA yang sedang disintesis. Dengan demikian, rantai RNA disintesis dari ujung 5' kearah ujung 3', dengan kecepatan reaksi 40 nukleotida/detik pada suhu 37"C pada RNA polimerase bakteri. Reaksi ini jauh lebih lambat ketimbang replikasi DNA, yang berlangsung dengan kecepatan 800 pb/detik. Sambutan (acceptability) nukleotida yang datang ke dalam kompleks transkripsi didasarkan pada kecocokannya dengan -salah satunya adalah tiga pasangan basa (kodon) ada dalam rantai DNA. Nukleotida yang datang itu mungkin mengalami supervisi dari RNA polimerase, untuk dilihat apakah nukleotida yang datang sesuai atau tidak. Ikatan fosfodiester diiakan teijadi hanya apbilah terdapat kecocokan dengan komplek polimerase-DNA. Jika syarat kecukupan tidak dipenuhi maka nukleotidanya dilempar keluar kompleks transkripsi. Dengan demikian, diskriminasi berlangsung dan videlitas dijaga, namun tidak hanya didasarkan pada berpasangannya basa nukleotida, karena beberapa senyawa analog dapat disambut dengan baik dan menjadi bagian dari RNA. Proses transkripsi dapat dibagi ke dalam beberapa tahapan :

(1) Tahapan pengakuan cetakan (template recognition), (2) Tahapan pengawalan (initiation), (3) Tahapan pemanjangan (elongation), dan (4) Tahapan pengakhiran (termination).

Dalam Tahapan Pengakuan Cetakan
RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA, ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung transkripsi. Daerah yang dibutuhkan oleh RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA disebut promotor.
Tahapan pengawalan mendeskripsikan pembentukan ikatan nukleotida pertama dalam RNA. Enzim RNA polimerase tetap berada di daerah promotor sambil mensintesis 9 nukleotida pertama. Namun demikian, pembentukan nukleotida pendek ini terkadang mengalami keguguran (abortion), yaitu: enzim mensintesis transkrip kurang dari 9 basa, melepaskannya kembali, dan memulai kembali mensintesis RNA baru. Tahapan pengawalan berakhir apabila ensim mampu mensintesis rantai RNA baru melewati batas panjang ini.
Tahapan pemanjangan adalah selang selama enzim bergerak sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA. Sambil ia bergerak, ia membuka rantai ganda DNA dan menyingkapkan sandi rantai tunggal DNA dengan nukleotida-nukleotida yang datang menyerang ujung 3' dari rantai RNA yang sedang mengalami pemanjangan, membentuk molekul hibrida RNA-DNA di daerah yang dibuka gulungannya. Persis dibelakang gulungan DNA yang terbuka ini, rantai tunggal DNA berpasangan kembali membentuk rantai ganda dengan pasangan aslinya. RNA kemudian muncul sebagai rantai tunggal yang bebas, yang ujung pemanjangannya masih terkait dengan kompleks DNA-RNA-enzim.

Tahapan pengakhiran melibatkan pengakuan titik dimana tidak ada lagi basa yang ditambahkan ke dalam rantai. Untuk mengakhiri transkripsi, pembentukan ikatan fosfodiester harus dihentikan, dan kompleks transkripsi harus dibubarkan. Sewaktu nukleotida terakhir ditambahkan akan diikuti oleh runtuhnya gelembung transkripsi, dan dilepaskannya hibrida RNA-DNA. DNA kembali ke keadaan rantai ganda, RNA dan enzim dibebaskan. rutan basa nukleotida dalam DNA yang digunakan agar teijadinya pengakhiran transkripsi disebut terminator.

Uraian Transkripsi RNA
Seorang petani, yang menanam jagung di ladang akan sangat kaget kalau tanaman yang ditanamnya bersamaan, menghasilkan tanaman-tanaman yang waktu berbunganya berbeda-beda. la tentunya tidak dapat memanen tanamaimya secara bersamaan. Mengapa demikian? Jika ternyata sang petani memang menanam benihnya dari campuan berbagai varietas, maka hal ini dapat dengan mudah dipahami sumber permasalahannya. Namun andaikan bahwa petani menanam varietas yang sama pada lingkungan tumbuh yang homogen. Berapa besar kemungkinan bunga-bunga itu akan bermunculan pada waktu yang berbeda-beda? Dalam kenyataannya, sang petani begitu yakin bahwa tanamannya akan berbunga, bertongkol dan panen pada umur-umur tertentu dan bersifat serempak. Peluang untuk menyimpang dari umur yang telah ditentukan sangatlah kecil, atau secara praktis tidak ada.

Kepercayaan petani tersebut dari sudut pandang pengendalian aktifitas gen sangatlah beralasan bahwa munculnya kuncup bunga tanaman jagung merupakan proses yang sangat terkendali. Informasi genetika yang menentukan waktu berbunganya jagung diaktifkan setelah jagung mencapai umur tertentu.