Home >Documents >Regulasi Gen

Regulasi Gen

Date post:31-Jul-2015
Category:
View:1,081 times
Download:9 times
Share this document with a friend
Transcript:

KELOMPOK 6 OFF. AA 1. YUSROTUL NISA ANSORI 209331417410 2. ALIFIANI NUR ROHMA 209331420872 3. NADIA RELYTA D. 209331423411

Pendahuluan Ekspresi genetik ialah suatu rangkaian proses kompleks yang melibatkan banyak faktor. Ekspresi gen dapat diatur, dihidupkan atau dimatikan, sebagaimana layaknya aliran listrik. Mekanisme pengaturan ekspresi gen disebut regulasi ekspresi gen. Tanpa sistem pengaturan yang efisien, sel akan banyak kehilangan energi yang justru merugikan jasad hidup. Oleh karena itu, proses regulasi ekspresi gen menjadi bagian mendasar dan penting bagi makhluk hidup.

Apa bukti adanya regulasi ekspresi gen?

Sel-sel dari organisme yang sama, yang mestinya mempunyai genotip atau gen-gen yang sama ternyata tidak selalu mempunyai fenotip yang sama. Artinya: Ada gen-gen yang tidak diekspresikan pada saat yang bersamaan. Gen-gen tersebut dikendalikan atau ada regulasinya.

Gen indusibel

Gen

Gen-gen yang baru terekspresi saat di beri zat tertentu (induser)

Protein yang diekspresikan disebut protein induktif

Gen konstitutifGen-gen yang selalu diekspresikan

Protein yang diekspresikan disebut protein konstitutif

Gen dibedakan menjadi: 1. Gen struktural atau cistron gen yang mengkode protein (enzim) 2. Gen pengatur (regulatory gene) gen yang mengkode protein yang fungsinya sebagai pengendali ekspresi gen struktural.

Di dalam sel prokariot, beberapa gen struktural diatur oleh satu promoter yang sama (OPERON). Di dalam sel eukariot, satu gen struktural diatur oleh satu promoter.

Keterangan: 1. Daerah pengendali (regulatory region) 2. Daerah yang dikendalikan (coding region) 3. Daerah promotor (Pi) : tempat RNA polimerase terikat pada DNA 4. Daerah operator (O) 5. CAP (catabolite activator protein) 6. Plac ; promoter untuk operon lac 7. Z, Y, A : gen-gen struktural

Sistem Ekspresi Gen1. Ekspresi gen konstitutifTranskripsi DNA menjadi mRNA terjadi terus menerus. Ekspresi gen strukturalnya tidak dikendalikan oleh gen pengaturnya.

2. Ekspresi gen indusibel atau gen represibelKemungkinan yang terjadi: 1. Transkipsi DNA dapat diaktivasi (diinduksi) untuk meningkatkan jumlah mRNA dan produk proteinnya. 2. Transkipsi DNA dapat dideaktivasi (direpresi) untuk menurunkan jumlah mRNA dan produk proteinnya. Ekspresi gen strukturalnya dikendalikan oleh aktivitas RNA polimerase dan molekul penanda (gen pengaturnya, hormon, dan metabolit tertentu).

Sistem Pengendalian Ekspresi Genpengendalian positifRNA polimerase berikatan dengan gen struktural membentuk mRNA (transkripsi berlangsung)

pengendalian negatifRNA polimerase lepas dari gen struktural, tidak terbentuk mRNA (transkripsi tidak berlangsung)

melibatkan aktivitas gen regulator

Pengendalinya disebut induserREPRESSOR AKTIVATOR

Pengendalinya disebut korepresorBekerja dengan cara menempel pada sisi pengikatan protein regulator pada daerah gen yang diaturnya (daerah operator/CAP)

PRODUK GEN REGULATOR

PENGENDALIAN POSITIFKondisi 1: Gen regulator memproduksi REPRESOR ------- terdapat INDUSEROperator

Represor yang aktif

PENGENDALIAN POSITIFKondisi 2: Gen regulator memproduksi AKTIVATOR ------- terdapat INDUSER

Operator CAP

CAP Promotor Operator

PENGENDALIAN NEGATIFKondisi 1: Gen regulator memproduksi REPRESOR ------- terdapat KO-REPRESOR Gen regulatorPromotor Operator

Gen struktural

Represor tidak aktif

Operator

PENGENDALIAN NEGATIFKondisi 2: Gen regulator memproduksi AKTIVATOR ------- terdapat KO-REPRESOR Gen regulatorOperator CAP Promotor

Gen struktural

Aktivator yang aktif

PADA PROKARIOT (bakteri)

Regulasi ekspresi gen pada bakteriOperon adalah beberapa gen struktural yang diekspresikan secara bersama-sama dengan menggunakan satu promoter yang sama.

MODEL OPERON

Lac operon

Trp operon

Ara operon

Gal operon

1. Operon Lactosa (Lac Operon)Fungsi: untuk menghasilkan enzim yang memecah laktosa. Laktosa bukan gula yang umum, jadi tidak ada kebutuhan besar untuk menghasilkan enzim pemecah laktosa. Enzim tersebut hanya akan dihasilkan ketika ada laktosa (PRINSIP EFISIENSI SELULER).

Operon Lac terdiri dari 3 gen struktural: 1. Gen lac Z, mengkode enzim -galaktosidase 2. Gen lac Y, mengkode permease galaktosida 3. Gen lac A, mengkode transasetilase thiogalaktosida

Prinsip EFISIENSI SELULER pada LAC OPERON

Bagaimana jika terdapat GLUKOSA dan LACTOSA secara BERSAMAAN di dalam sel?

Penjelasan lain dilihat berdasarkan daerah CAP: Daerah CAP hanya menjadi aktif jika konsentrasi AMP siklik (cAMP) yang tinggi. Glukosa menghambat pembentukan cAMP. Jika konsentrasi glukosa tinggi, konsentrasi cAMP rendah. Jika konsentrasi glukosa rendah, konsentrasi cAMP tinggi.

trp operonTrp operon berperan dalam sintesis triptofan dalam bakteri E. coli. Trp operon dikendalikan oleh 2 macam mekanisme a. Penekanan (represi) b. Pelemahan (attenuation) Trp operon dikendalikan secara negatif oleh represor. Trp operon akan di non-aktifkan jika ada seyawa yang akan disintesis yaitu triptofan.

Pengendalian negatif trp operon : menekan ekspresi gen dalam operon pada saat tersedia banyak triptofan. Trp operon terdiri atas 5 gen struktural : Trp E Trp D Trp C Trp B Trp A

Berbeda dengan operon lac, promoter dan operator pada trp operon terletak overlap. Setelah promoter terdapat suatu urutan nukleotida yang dinamakan trp L, yang mengkode suatu polipeptida awal berbentuk pendek (leader). Trp E dan D untuk mensitesis antranilat Trp C untuk sintesis indolgliserol fosfat Trp B dan A untuk sintesis triptofan

REPRESI

AtenuasiTriptofan banyak ribosom menyelubungi daerah 1 dan 2 RNA, sehingga penggal 3 dan 4 bebas membentuk pasangan basa RNA polimerase mengakhiri transkripsi triptofan tidak terbentuk

atenuasi

Perbedaan Lac operon dan Trp operonLac operon : operon yang mengkode enzimenzim katabolik, yaitu enzim yang digunakan untuk merombak suatu senyawa. (positive control) Trp operon : operon yang mengkode enzimenzim anabolik yang digunakan untuk sintesis suatu senyawa. (negative control)

PADA EUKARIOT

REGULASI PADA EUKARIOTPada eukariot, pengendalian ekspresi gen terjadi mulai proses transkripsi hingga pasca translasi. Dalam selnya, setiap gen struktural diatur oleh promoternya sendiri, sehingga tidak membentuk operon seperti pada prokariot.

sitoplasma nukleus mRNA inaktif

1 DNA TRANSKRIP RNA PRIMER

5 2 mRNA 3 mRNA 4

protein

6 Protein inaktif

Proses ekspresi genetik pada eukariotik diatur oleh banyak molekul yang berinteraksi secara spesifik. Interaksi antar molekul tersebut dapat terjadi melalui : Ikatan antara DNA dan protein Ikatan antara Protein dengan protein Ikatan antara Protein dan hormon

Sinyal (molekul) pengendali dalam ekspersi genetik dapat dikelompokkan menjadi 2, yaitu: 1. RNA Polimerasi Sebagai protein utama 2. Protein-protein pembantu

Regulasi pada eukariot bersel ganda

Bagian terbesar dari eukariot

Makhluk bersel banyak

1. Pembentukan berbagai jaringan 2. Ada kebutuhan tertentu 3. Siklus biologi

Sehubungan dengan proses Diferensiasi Sel

Regulasi ekspresi gen berjalan pada berbagai tingkatan,mulai dari gen sampai jaringan

Diferensiasi SelTingkat dewasa eukariotikMengandung banyak jenis

Sel dan organ yang berbeda bentuk dan fungsiKarena

Sel-sel tersebut akan mempunyai total genom yang samaMaka

Berasal dari satu zigot yang sama

Pada masing-masing sel, tidak keseluruhan gen dari genom tersebut dapat berekspresi

Terdapat gen yang secara spesifik berekspresi pada jaringan tertentu

ex : gen penyandi insulin berekspresi hanya pada pankreas

Proses diferensiasi sel berjalan bersamaan dengan proses pertumbuhan dan perkembangan individu

Bersamaan dengan proses mitosis, saat membentuk sel baru, terjadi proses pengkhususan sel anak dengan cara membedakan gen-gen yang akan berekspresi, pada kedua sel anak tersebut terjadi pemilihan gen yang secara permanen berekspresi dan gen yang secara permanen tidak berekspresi

REGULASI PADA TINGKAT TRANSKRIPSI

Lebih banyak protein eukariot

Lebih banyak ruas DNA yg terlibat dalam regulasi

Jenis pengendalian Pengendalian gen kelas 1

Peristiwa yang diregulasi Pengkodean sintesis RNA

Pengendalian gen kelas 2

Metabolisme mRNA Translasi mRNA menjadi polipeptida Pasca translasiPengkodean sintesis tRNA dan rRNA

Pengendalian gen kelas 3

REGULASI PADA TINGKAT PASCA TRANSKRIPSI

transkripsiintron dipotong

hasil eksonPenstabilan mRNA

Regulasi pada tingkat translasiSetelah mRNA masuk dalam sitoplasma, akan terjadi proses translasi menghasilkan protein. Regulasi dapat terjadi pada tahap ini meliputi berbagai cara termasuk pendegradasian mRNA, inisiasi translasi, pengaktifan protein, dan degradasi protein.

REGULASI PADA TINGKAT TRANSLASI

Regulasi tingkat mRNAPanjang pendeknya umur mRNA akan menentukan kuantitas protein yang disintesis, mRNA yang berumur panjang akan menghasilkan protein lebih banyak ketimbang yang dihasilkan mRNA yang berumur pendek

Regulasi pada inisiasi translasi

Terdapat sejumlah protein yang berfungsi mengatur jalannya transkripsi Contoh : inisiasi translasi mRNA hemoglobin

Regulasi pasca translasiSebelum menjadi protein aktif atau fungsional,polipeptida hasil transkripsi akan mengalami suatu pemrosesan agar dapat membentuk struktur fungsionalnya. Pemrosesan ini melibatkan pemotongan rantai polipeptida atau penambahan asam amino baru atau senyawa lain seperti karbohidrat pada rantai polipeptida

Regulasi Faktor TranskripsiFaktor tra