Regulasi Ekspresi Gen

Regulasi ekspresi gen

            Tidak semua gen diaktifkan / diekspresikan, karena membutuhkan energi yang sangat besar. Sebagian besar gen dalam keadaan yang tidak aktif, terdapat pengatur on dan off dalam suatu gen.

Gen mengandung 2 bagian :

1.      Coding region  : digunakan untuk mengkode protein

2.      Regulation region : untuk mengatur on dan off bagian coding dari gen

Pada suatu gen terdapat promotor :  sebagai tempat menempelnya enzim RNA polimerase. Jika ditempeli oleh RNA polimerase akan terjadi ekspresi gen (transkripsi), RNA polimerase digunakan untuk mempolimerasi ekspresi gen.

Regulatory region mempunyai sekuen (pengurutan) nukleotida dikenal dengan operator yaitu digunakan tempat menempelnya repressor yang digunakan untuk mengoffkan . Repressor digunakan untuk menekan ekspresi gen dan untuk  meng off kan ekspersi gen.

Pada bakteri (prokariotik) promoter dan operator disebut operon

Perbedaan prokariotik dan eukariotik dilihat dari regulasi ekspresi gen nya :

1.       Prokariotik :

-          Regulasi simple

-          Proses transkripsi  dan translasi sembung menyambungkarena tidak ada membran inti (simultan)

-          Terdapat operon (sekelompok gen untuk ekspresi gen)

2.      Eukariotik :

-          Regulasi rumit

-          Proses transkripsi diselesaikan terlebih dahulu, kemudian baru dilakukan translasi

-          Tidak terdapat operon

Promotor tidak terlibat dalam proses transkripsi.

DNA yang tak bermakna dihunakan untuk proses regulatory region.

Struktur prokariotik hanya terdapat exon. Sedangkan pada eukariotik terdapat exon dan intron. Operon digunakan untuk reaksi metabolik.

Operon bersifat :

1.      Inducible : digunakan untuk menginduksi.

Inducer + repressor = operon ON. Inducer memberi pengaruh baik

Repressor + operator = operon OFF

2.      Repressible : menghambat

Pada metabolisme lactosa akan terjadi apabila :

1.       Glukosa

2.      Terdapat lactosa

Lactosa operon ada 4 macam gen :

1.      Lac Z : hidrolisis galactosa dan glukosa

2.      Lac Y

3.      Lac A

4.      Repressor

Penambahan lactosa untuk menambahkan jumlahh dari B – galaktosidase

Kontrol pada lac operon :

1.      Promotor

2.      Operator

Lactosa masuk dalam bakteri dan memulai untuk melakukan ekspresi gen

·         Ketika ada glukosa dan lactosa = bekerja, tetapi dengan kecepatan lambat

·         Tidak ada lactosa, ada glukosa = tidak bekerja

·         Tidak ada glukosa, ada lactosa = bekerja dengan baik

Kontrol ekspresi eukariyot

Gen esensial : setiap gen yang harus dipenuhi

Pengontrolan di beberapa titik:

·         DNA packing

·         Transkripsi

·         RNA processing

·         mRNA export

·         mRNA masking / modificator

·         Translation

·         Protein modificator

·         Protein transport

3 macam RNA polimerase :

RNA polimerase I       : menyusun rRNA pada nukleus (translasi)

RNA polimerase II     : menyusun mRNA pada nukleoplasma (transkripsi)

RNA polimerase III    : menyusun tRNA pada nukleosom (translasi)

Enhancer         = untuk meningkatkan ekspresi gen, terletak di sebelum promoter. Dapat meningkatkan fektor translasi di promoter

Metabolisme Asam Nukleat

Metabolisme asam nukleat

Asam nukleat :  suatu polimer , suatu molekul yang terdiri dari unit kecil dan bergabung menjadi besar

Unit terkecil dari suatu asam nukleat yaitu nukleotida

Asam nukleat terbagi menjadi 2 :

a.       DNA : Terdapat pada plastida, mitokondria, inti

b.      RNA : Terdapat pada ribosom, sitoplasma, inti

1 nukleotida : Terdiri basa nitrogen ( hetero siklik) krn mengandung N, gula pentosa, phospat (bisa monophospat, diphospat, dll)

1 nukleosida : tanpa adanya fosfat

Bahan dasar pembentukan DNA

·         ATP (Adenosin Tri Phospat)

·         GTP (Guanosin Tri Phospat)

·         CTP (Cytonin Tri Phospat)

·         TTP (Thymin Tri Phospat)

·         UTP (Uridin Tri Phospat)

Basa nitrogen terdiri dari :

1.      Basa purin : teridiri dari 2 cincin, pendek. Cth : A,G

Adenin + Ribosa : Adenosin pada N9

Guanin + Ribosa : Guanosin pada N9

2.      Basa pirimidin : terdiri dari 1 cincin. Cth : T,C

Timin + Ribosa : timidin N1

Disebut juga metilurasi, bedanya dengan urasil, timin mengikat metil

Jenis gulanya :

RNA : D-Ribosa

DNA : 2-Deoksiribosa

Struktur dan Fungsi DNA

Terdapat jembatan 3’-5’ (C3-C5) fosfodiester, yang berguna untuk menghubungkan 1 nukleotida dengan nukleotida lainnya

Konsentrasi basa

A=T : ikatan hidrogen, ikatan lemah dan mudah dipisahkan, dipengaruhi suhu, temperatur melting (denaturasi)

G=S : 3 ikatan hidrogen, lebih resisten taerhadap denaturasi

DNA dapat dinaturasi dengan cara:

1.      Meningkatkan suhu

2.      Menurunkan konsentrasi garam

Enzim pembuka untai DNA

1.      Topoisomerase : untuk membuka pilinan

2.      Helixase : mencegah DNA agar tidak terpilin

Pembukaan DNA akan membentuk buble replikasi, ada 2 ujung yang membentuk garpu replikasi

Penempelan kembali DNA disebut reannealing

Pengemasan DNA , dengan dijadikan protein histon / nukleosom kemudian kumpulannya dinamakan solenoid.

Ada 5 kelompok histon :

1.      H1

2.      H2A

3.      H2B

4.      H3

5.      H4

Genom manusia

Genom : kandungan genetik total dalam 1 sel

Genom haploid : 3.10⁹

Genom diploid : 6.10⁹

Panjang DNA jika di urai = 8x jarak bumi ke langit

Replikasi : penyalinan total, menghasilkan DNA baru untuk pembelahan sel

Transkripsi : penyalinan sebagian, hanya terdapat pada sepotong gen tertentu

RNA

RNAse : merusak mRNA, terdapat di sitoplasma

mRNA

1.      Lebih heterogen, karena ia menyalin berbagai macam gen

2.      mRNA eukariotik punya struktur cap diujung 5’ (tertutup)

3.      terdiri dari guanosin trifosfat termetilasi, pada ekornya ditambahkan poli adenilat (ekor poli A)

tRNA

1.      strukturnya lebih seragam.

2.      Ada urutan CCA di ujung 3’

Leading strand (untai terdahulu)

Potongan DNA kecil (fragmen okazaki)

Enzim fotoliase : digunakan untuk reparasi

Siklus Sel

Sel adalah kesatuan struktural dan fungsional kehidupan dari makluk hidup

Dogma Central : ekspresi gen, digunakan untuk membentuk protein.

Sintesis Protein = Ekspresi gen. tempat DNA berada pada Plastida, Sitoplasma dan juga nukleus.

saat sintesis DNA diubah menjadi kromosom, pada waktu mitosis.

DNA akan ditranskripsi menjadi mRNA dan ia akan ke ribosom melalui Retikulum Endoplasma dan kemudian akan terbantuk asam amino kemudian terjadi Folding (pelipatan) yang akan membentuk protein, kemudian ia akan ke badan golgi yang berfungsi untuk memberi vesikel pada protein kemudian terjadi eksositosis. Retikulum endoplasma kasar digunakan untuk sintesis protein, sedangkan retikulum endoplasma halus digunakan untuk sintesis lemak.

Siklus sel

1. Interfase :

• Fase G0 : fase dimana sel sedang tidak berproliferasi.
• fase G1 : terjadi 8-10 jam, pada fase ini terjadi duplikasi organel-organel sel, dan sentrosom mulai bereplikasi, pada fase ini terdapat restriction point, dan terdapat growth  factor dan TGF-B
• fase S (sintesis) : pada fase ini terjadi sintesis DNA, duplikasi DNA terjadi selama 8 jam
• fase G2 : pertumbuhan berlanjut, protein dan enzim disintesis, sentrosom selesai diduplikasi, terjadi 4-6 jam.

2. Meiosis

• Profase : kromatin kondensasi menjadi kromosom, dinding inti terbuka. terdiri dari 1. Leptoten : kromatin menjadi kromosom, 2. Zigoten : kromosom homolog berdekatan, 3. Pakiten : tiap kromosom mengganda, 4. Diploten : crossing over, 5. Diakenesis : hilangnya nukleus
• Metafase : kromosom berada di equator
• Anafase : kromatid menuji ke kutub kutub
• Telofase : membran inti terbelah
• Sitokenesis : pembelahan sitoplasma

sel ada 2 jenis : sel somatik dan sel gamet

semua DNA dalam tubuh sama, DNA dapat dicek hanya pada bagian yang mempunyai  inti

stem sell : sel induk, pada penderita kanker ia tidak ada fase G0.

• Di dalam tubuh ada tumor suppresor gen  : yaitu gen yang menghambat siklus sel. Ex : Rb (retinoblastoma), p53, p16, ARF, PTEN
• Proto oncogenes : menstimulasi siklus sell, gen proto oncogenes bermutasi menjadi oncogenes, Ex : Cyclin D1, Mdm 2, myc, ras

Cyclin : protein pengatur siklus sel, hanya dapat bekerja apabila ia bersamaan dengan Cdk.

G1 : banyak cyclin D

S : banyak cyclin E

S dan M : banyak cyclin A

M : banyak cyclin B

Cdk terdiri dari :

- Cdk 4 : cyclin G1

- Cdk 2 : cyclin S

- Cdk 1 : cyclin M

komplek Cdk 1 dan cyclin B disebut Mitosis Promoting Factor (MPF)