YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Regulasi Ekspresi Gen

Regulasi Ekspresi Gen

Page 2: Regulasi Ekspresi Gen

Pendahuluan

• Apa itu gen?

• Apa pengertian dari ekspresi gen?

• Kapan gen diekspresikan?

• Mengapa ekspresi gen harus dikendalikan?

Page 3: Regulasi Ekspresi Gen

Gen

Page 4: Regulasi Ekspresi Gen

Ekspresi Gen

Proses transformasi atau pengubahan informasi genetik melalui serangkaian tahapan transkripsi dan translasi untuk membentuk suatu protein.

Page 5: Regulasi Ekspresi Gen

Gen diekspresikan ketika...

Gen diekspresikan pada kondisi tertentu, misal pada medium pertumbuhan bakteri E.coli terdapat glukosa dan laktosa, maka yang lebih dulu aktif adalah sistem ekpresi gen atau gen-gen yang bertanggung jawab terhadap metabolisme glukosa. Sedangkan sistem ekspresi gen yang bertanggung jawab terhadap metabolisme laktosa baru akan aktif setelah metabolisme glukosa selesai.

Page 6: Regulasi Ekspresi Gen

Ekspresi gen harus dikendalikan karena...

Agar tercipta sistem efisiensi selular.

Page 7: Regulasi Ekspresi Gen

Secara umum, baik prokaryot maupun eukaryot ada 2 sistem pengaktifan ekspresi gen, yaitu ekspresi gen secara konstitutif

dan ekspresi gen secara induktif.

Pengendalian Ekspresi Gen

Prokaryot Eukaryot

Page 8: Regulasi Ekspresi Gen

• Ekspresi gen secara konstitutif berarti gen selalu diekspresikan dalam keadaan apapun. Kelompok gen yang diekspresikan secara konstitutif pada umumnya kelompok gen yang bertanggung jawab terhadap metabolisme dasar, misal metabolisme energi dan sintesis komponen selular.

• Ekspresi gen secara induktif berarti gen diekpresikan jika ada keadaan yang memungkinkan atau ada proses induksi (misal pada sistem efisiensi selular)

Page 9: Regulasi Ekspresi Gen

OperonDi dalam sel prokaryot, ada beberapa gen struktural yang diekspresikan secara bersama-sama dengan menggunakan promoter yang sama.

Kelompok gen tersebut dinamakan “operon”

Pada eukaryot, sistem organisasi operon tidak ada.

Page 10: Regulasi Ekspresi Gen

Pengendalian gen atau operon melibatkan aktivitas suatu gen regulator.

Pengendalian positif operon dapat diaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator (aktivator)Pengendalian negatif operon dapat dinonaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator (represor)

Pengendalian positif membutuhkan protein untuk terjadinya transkripsi, sedangkan pengendalian negatif membutuhkan protein untuk menghambat terjadinya transkripsi.

Sistem Pengendalian Ekspresi Gen

Pengendalian Positif

Pengendalian Negatif

Page 11: Regulasi Ekspresi Gen

• Aktivator atau represor bekerja dengan cara menempel pada sisi pengikatan protein regulator pada daerah promoter gen yang diaturnya.

• Pengikatan aktivator/represor ditentukan oleh keberadaan molekul efektor (ex : asam amino, glukosa, metabolit)Molekul efektor yang mengaktifkan ekspresi gen induserMolekul efektor yang menekan ekspresi gen represor

Gen represor

daerah promotor daerah

operator

Promotor represor

Page 12: Regulasi Ekspresi Gen

• Pengendalian positif maupun negatif dapat dibedakan lagi menjadi :

1. Sistem yang dapat diinduksi (inducible system)

2. Sistem yang dapat ditekan (repressible system)

Page 13: Regulasi Ekspresi Gen

Sistem Induksi dan Represi pada Prokaryot

• Regulasi negatif pada sistem ekspresi gen prokaryot

Page 14: Regulasi Ekspresi Gen

• Regulasi positif pada sistem ekspresi gen prokaryot

Page 15: Regulasi Ekspresi Gen

Operon Laktosa (lac)• Sistem operon lac sistem

pengendalian ekspresi gen yang bertanggung jawab dalam metabolisme laktosa.

• Operon lac terdiri atas   tiga  macam  gen  struktural  yang mengkode tiga  macam  enzim  yaitu, gen lacZ (mengkode enzim β–galaktosidase), gen lacY  (mengkode permease galaktosida) dan gen lacA (mengkode trans-asetilase thiogalaktosida ). Ketiga macam gen tersebut diatur ekspresinya oleh satu promoter yang sama dan menghasilkan satu mRNA yang bersifat polisistronik.

Page 16: Regulasi Ekspresi Gen
Page 17: Regulasi Ekspresi Gen

• Enzim β–galaktosidase enzim utama untuk memotong ikatan β–galaktosida sehingga dihasilkan 2 monosakarida yaitu glukosa dan galaktosa)

• Enzim permease galaktosida enzim yang berperan dalam pengangkutan dari luar ke dalam sel

• Enzim trans-asetilase thiogalaktosida peranan dalam metabolisme laktosa belum diketahui secara pasti.

Page 18: Regulasi Ekspresi Gen

Pengendalian Negatif Operon Lac

Proses pengaktifan operon laktosa = proses induksi

Page 19: Regulasi Ekspresi Gen

Operon lac: represor

• Kontrol negatif: bila represor terikat DNA (operator), tidak terjadi transkripsi– Tidak ada laktosa → represor terikat operator → tidak terjadi

transkripsi– Ada laktosa → laktosa terikat represor → represor tidak

dapat terikat operator → transkripsi

Page 20: Regulasi Ekspresi Gen

Operon lac:

aktivator

• Kontrol positif: bila aktivator terikat DNA, baru terjadi transkripsi– Tidak ada glukosa → ATP menjadi cAMP→ cAMP terikat CAP

(catabolite activator protein) →CAP terikat DNA →transkripsi– Ada glukosa → CAP tidak dapat terikat DNA → tidak terjadi

transkripsi

Page 21: Regulasi Ekspresi Gen
Page 22: Regulasi Ekspresi Gen

Pengendalian Positif Operon Lac

Page 23: Regulasi Ekspresi Gen

Pengendalian Operon Lainnya pada E.coli

• Selain pengendalian operon laktosa (operan lac) , terdapat pula pengendalian operon triptofan ; operon arabinosa ; dan operon galaktosa.

Page 24: Regulasi Ekspresi Gen

Pengendalian Ekspresi Gen pada Eukaryot

Page 25: Regulasi Ekspresi Gen

25

Pengendalian ekspresi genetik dapat ditinjau dari 3

sisi, yaitu :

1) sinyal pengendali ekspresi;

2) level pengendalian ekspresi;

3) mekanisme pengendalian Sinyal pengendali ekspresi meliputi semua molekul

yang berperanan dalam proses pengendalian

ekspresi, misalnya faktor transkripsi dan protein

regulator khusus Level pengendalian ekspresi terjadi pada tahapan :

a) inisiasi transkripsi dan perpanjangan transkrip;

b) pengakhiran (terminasi) transkripsi;

c) pengendalian pasca-transkripsi dan

d) pengendalian selama proses translasi dan pasca

translasi

Page 26: Regulasi Ekspresi Gen

26

Page 27: Regulasi Ekspresi Gen

27

Mekanisme pengendalian ekspresi membahas proses

rinci pengendalian ekspresi genetik yang meliputi

interaksi antar sinyal pengendali ekspresi

Sinyal pengendali ekspresi genetik pada eukariot

Proses ekspresi genetik pada eukariot diatur oleh

banyak molekul yang berinteraksi secara spesifik

Interaksi antar molekul tersebut dapat terjadi

melalui ikatan antara DNA dengan protein,

protein dengan protein maupun protein dengan

molekul lain, misalnya hormon

Page 28: Regulasi Ekspresi Gen

28

Sinyal (molekul) pengendali ekspresi genetik

dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu

a) RNA polimerase sebagai protein utama

yang melakukan proses transkripsi; dan

b) protein-protein pembantu (auxilliary

protein) yang meliputi

1) faktor transkripsi umum;

2) protein yang berikatan dengan

urutan nukleotida spesifik dan

3) protein yang terlibat dalam proses

translasi

Page 29: Regulasi Ekspresi Gen

29

Secara umum, protein pengendali

mempunyai 3 domain fungsional,

yaitu :

domain pengikat DNA,

domain yang mengaktifkan

transkripsi dan

domain dimerisasi

Page 30: Regulasi Ekspresi Gen

30

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa gen kelas

I pada eukariot mengkode sintesis rRNA

Faktor yang mempengaruhi laju sintesis pada

gen kelas I adalah jumlah enzim RNA

polimerase, level fosforilasi RNA polimerase

dan jumlah serta aktivitas faktor transkripsi.

Pada gen kelas II, pengendalian terjadi pada

beberapa level, yaitu level metabolisme

mRNA; level translasi mRNA menjadi

polipeptida dan pasca-translasi

Page 31: Regulasi Ekspresi Gen

31

Gen kelas III adalah gen yang mengkode sintesis

tRNA dan 5SrRNA

Salah satu model pengendalian ekspresi gen ini

adalah regulasi sintesis 5SRNA selama proses

oogenesis dan embriogenesis

Ada 2 tipe gen 5SrRNA, yaitu gen 5S somatik

dan 5S pada oosit. Laju sintesis keduanya

berbeda

Page 32: Regulasi Ekspresi Gen

32

Pengendalian ekspresi genetik juga terjadi pada

saat transkripsi telah selesai dilakukan (pasca-

transkripsi). Contoh : pengendalian stabilitas

mRNA

Faktor transkripsi adalah protein yang

berperanan di dalam pengaturan ekspresi

sehingga faktor transkripsi juga mengalami

regulasi yang dapat mempengaruhi aktivitasnya

Page 33: Regulasi Ekspresi Gen

33

Faktor transkripsi diatur dengan melalui beberapa cara, yaitu :1.Regulasi temporal. 2.Regulasi dengan pengikatan ligan. 3.Regulasi dengan sekuestrasi (pengasingan). 4.Regulasi dengan modifikasi pasca-transkripsi. 5.Regulasi dengan pengeblokan tempat ikatan pada

DNA6.Regulasi dengan pengeblokan aktivitas. 7.Regulasi dengan mekanisme silencing.

Page 34: Regulasi Ekspresi Gen

TERIMA KASIH


Related Documents