BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangEkspresi gen adalah suatu istilah yang memiliki perbedaan interpretasi. Oleh karena itu akan dijelaskan terlebih dahulu pengertian dari gen. Gen adalah segmen molekul DNA yang mengandung semua informasi yang diperlukan untuk sintesis produk (rantai polipeptida atau molekul RNA), yang termasuk rangkaian pengkodean dan non pengkodean. Menurut Dorland pengertian ekspresi gen adalah sebagai berikut, pertama adalah aliran informasi genetik dari gen ke protein, kedua merupakan proses atau pengaturan proses, yang dengannya efek suatu gen dapat diwujudkan, lalu yang ketiga ekspresi gen merupakan perwujudan ciri yang dapat diturunkan yang terjadi pada individu pembawa gen yang menentukan sifat tersebut.Dari pengertian di atas ekspresi gen merupakan mekanisme dari transkripsi gen dan translasi mRNA yang berpengaruh terhadap protein yang diproduksi. Para ilmuwan mengatakan ketika sel mensintesis protein, gen untuk protein itu telah terekspresi. Sel dapat meregulasi ekspresi gen untuk membuat tipe protein, dalam jumlah dan angka yang dibutuhkan. Hampir semua sel tubuh mempunyai gen untuk membuat semua protein manusia, tetapi tiap jenis sel hanya membuat protein yang mereka butuhkan. Misalnya, sel pankreas mengekspresikan gen insulin ; di sel lain, gen itu tidak bekerja. Demikian pula dengan sel pankreas tidak membuat protein hemoglobin, dimana hanya dibutuhkan oleh sel darah merah.Munculnya uniseluler dan multi seluler eukariot ditentukan oleh ekspresi gen yang lebih lengkap daripada prokariot. Beberapa nilai yang diekspresikan kode gen protein dapat diatur dalam eukariot yaitu kontrol transkripsi, proses kontrol RNA, transpor kontrol, mRNA translasi kontrol, mRNA degradasi kontrol dan degresi protein kontrol. Proses kontrol ini dapat membantu mengkoordinir protein baru dalam perbedaan sel pada waktu yang berbeda (Russel, 1995). Dalam sel-sel prokariotik, sintesis RNA dibantu oleh hanya sejenis polimerasi RNA, sedangkan pada sel-sel eukariotik diketemukan beberapa jenis polimerase. Sehingga pengendalian sintesis protein pada sel prokariotik tergantung pada pengaturan kegiatan satu jenis enzim tersebut agar dapat memastikan mRNA yang mana perlu ditrankripsikan (Subowo, 1995).

1.2 Rumusan Masalah1.2.1 Apa yang dimaksud dengan eukariotik?1.2.2 Bagaimana ekspresi gen pada eukariotik?1.2.3 Bagaimana sintesa protein dan RNA dalam eukariot?1.2.4 Bagaimana pengaturan ekspresi gennya?1.2.5 Bagaimana regulasi ekspresi gen pada eukariot?

1.3 Tujuan1.3.1 Untuk mengetahui definisi eukariot.1.3.2 Untuk mengetahui ekspresi gen pada eukariot.1.3.3 Untuk mengetahui sintesa protein dan RNA dalam eukariot.1.3.4 Untuk mengetahui pengaturan ekspresi gen eukariot.1.3.5 Untuk mengetahui regulasi ekspresi gen eukariot.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Definisi EukariotEukariot memiliki inti sejati (karion atau nukleus). Inti ini mengandung bagian terbesar dari genom-genom sel eukariot. Genom terbagi dalam seperangkat kromosom yang dipisah sesudah terjadi penggandaan pada peristiwa mitosis. Sel eukariot mengandung organel, yaitu mitokondria dan kloroplast (pada tumbuh-tumbuhan), dan organel-organel ini mengandung sebagian kecil genom lain, terutama dalam bentuk cincin tertutup molekul DNA (Schlegel,1994 ).Pada organisme yang inti selnya berdinding (eukariot) AND terdapat di dalam kromosom, artinya didalam inti sel. AND akan tetap berada di dalam inti sel, sedangkan protein dibuat di dalam sitoplasma. Berhubung dengan itu sitoplasma mungkin ikut berperan secara langsung pada sintesa protein. Sebagai pengganti sebuah pita dari double helix, molekul AND digunakan untuk mencetak pita tunggal ARN duta (ARNd); proses ini dinamakan transkripsi (Suryo, 2001).Inti sel. Struktur inti dan cara pembelahan inti merupakan ciri khas dan mendasar membedakan eusit dari sel prokariot. Inti (tahap antara) dibungkus oleh sebuah selongsong inti, yaitu membran berlapis rangkap dan berlobang-lobang. Bahan yang berkaitan dengan pewarisan(genom) dalam bentuk DNA terbagi-bagi dalam sejumlah sub unit, ialah kromosom-kromosom. Kromosom-kromosom ini baru nampak waktu terjadi pembelahan inti (Schlegel, 1994).Masalah utama dalam pengkajian ekspresi gen dalam sel eukariotik timbul dari suatu kenyataan bahwa sebagian besar molekul-molekul RNA berada dalam sitoplasma, sedang pengendalian sintesis protien dan sintesis RNA berlangsung dalam inti. Namun dari masalah-masalah tersebut sebagian telah dapat diperoleh jawabannya melalui berbagai teknik dan cara penelitian (Subowo, 1995).2.2 Ekspresi Gen pada EukariotSel-sel eukariot mengandung sejumlah molekul RNA dengan panjang 300 nukleotida atau kurang. Sebagian besar molekul-molekul ini disintesis oleh polimerase RNA III diluar nukleolus. Walaupun fungsi dari sejumlah molekul nukleotida pendek ini belum diketahui, tetapi yang telah dipahami dengan jelas yaitu RNA yang umum diketahui yaitu tRNA dan rRNA 5 S. RNA ini ditranskripsikan dari gen yang terpisah dari gen untuk pre-RNA. Molekul rTNA 5S dalam semua sel dari berbagai spesies adalah sama, bahkan juga sama dengan rRNA yang terdapat dalam mitokondria dan khloroplast. Padasel eukariotik, gen untuk rRNA 5 Setuju tidak terdapat pada kromosom yang sama seperti rRNA jenis lain (Subowo, 1995).Transkripsional kontrol mengatur apakah atau bukan sebuah gen yang ditranskrip akurat ketika mentranskrip produk atau hasil dari sebuah sel eukariot. Isi kode gen proteinnya mendukung elemen-elemen atau bagian-bagian yang lain (Russel,1995).Kebanyakan DNA eukariot begitu sulit penanganannya, mula-mula perhatian orang tertuju pada mRNA eukariot - khususnya pada mRNA yang mengkode molekul-molekul yangjumlahnya lebih berlimpah seperti hemoglobin, protein telur ayam ovalbumin, dan rantai-rantai imunoglobulin yang dibuat oleh sel-sel penghasil antibodi. Kebanyakan mRNA eukariot, tidak seperti ekuivalent-ekuivalent prokariotnya, ditemukan deretan panjang A (ekor poli-A) pada ujung-ujung 3-nya. Ekor-ekor ini tidak berasal dari urutan-urutan yang dikode dalamDNA tetapi ditambahkan setelah transkripsinya berhenti (Watson, dkk, 1988).Dalam jumlah, hormon steroid mengakibatkan efek molekul yang positif, dan SHRs membuat pengaturan molekul. Dimana menghubungkan dua yaitu mengikat DNA yang lengkapdan merubah gen menjadi lebih spesifik, bertambah atau berkurang di konsentrasi mRNA seluler (Russell, 1995).Dalam perubahan jenis sel beberapa hormon steroid aktif pada perubahan set gen, setelah itu gen memiliki SHR, ini disebabkan karena steroid reseptor lengkap dan gen dapat aktif hanya jika pengontrolannya benar. Bentuk pengaturan protein adalah spesifik untuk jenis sel tertentu,perubahan mengakibatkan ekspresi gen dapat berakhir (Russel, 1995).

2.3 Sintesa Protein dan RNA dalam EukariotSebagian besar dari faktor transkripsi dan yang mengatur protein terlibat dalam proses transkripsi inisiasi dalam eukariot merupakan rangkaian spesifik dari DNA yang mengikat protein. Itu semua mempengaruhi rangkaian spesifik DNA yang memberikan akibat pada transkrip inisiasi. Beberapa dari protein ini, bukan semuanya, baik dalam menentukan model struktur dari protein yang bertanggung jawab dalam mengiukatkan protein ke DNA. Beberapa model struktural dinamakan DNA- yang menentukan daerah merupakan seng jari, penutup leucin, dan perubahan rantai-rantai. Misalnya, model perubahan rantai dalam tekanan protein pada bakteriophage lamda yang diikatkan ke lac operator (Russel, 1995).Transkrip-transkrip RNA virus primer di dalam nukleus sel yang terinfeksi ditemukan menjadi pendek dengan terbuangnya satu atau lebih banyak bagian intern untuk membentuk molekul-molekul mRNA yang lebih kecil. mRNA ini bergerak ke arah sitoplasma, dimana mRNA ini berguna untuk cetakan sintesis protein virus. (Watson dkk, 1988).Seperti sintesis protein fungsional melalui proses modifikasi setelah berlangsung transkripsi primer dari rDNA, demikian pula sintesis tRNA fungsional diketahui bahwa primer mengalami modifikasi setelah transkripsi dari tDNA. Modifikasi tersebut selain berbentuk sebagai pemotongan penggal-penggal yang tidak perlu, juga diadakan penambahan gugus metil dan isopentenil dan perubahan dari uridin menjadi pseudo-uridin dan diselesaikan dengan penggabungan penggal-penggal yang terpisah (spilicing= penyuntingan). (Subowo, 1995).Sintesis RNA dalam sel eukariotik berlangsung dengan bantuan 3 jenis polimerase RNA yang berbeda. Untuk ketiga rRNA (RNA 28 S, 5,8S, dan 18S) dihasilkan dengan bantuan polimerase RNA 1 dalam nukleolus sedang untuk sintesis mRNA dibutuhkan polimerase RNA II. Untuk molekul-molekul RNA kecil (tRNA dan rRNA 5 S dibutuhkan polimerase RNA III). Transkripsi dan translasi tidak berlangsung secara gabungan seperti pada sel-sel prokariotik, melainkan dilakukan secara terpisah. Transkripsi berlangsung dalam inti sedangkan translasi berlangsung dalam sitoplasma. (Subowo, 1995).Disamping perhatian orang cukup besar dalam mengkaji proses sintesis rRNA dan tRNA, orang telah mempertimbangkan bahwa mempelajari bagaimana mRNA dalam sel-sel eukariotik disintesis mempunyai kepentingan yang lebih besar. Pertimbangan ini cukup beralasan karena pembentukan mRNA akan menentukan protein mana yang akan dihasilkan oleh sel tersebut (Subowo, 1995).

2.4 Pengaturan Ekspresi GenTelah diketahui dengan pasti bahwa ekspresi gen telah diketahui oleh transkripsi DNA menjadi mRNA yang selanjutnya ditranslasi menjadi molekul protein. Gen yang ekspresinya diatur dikelompokkan dalam keluarga gen diatur, sedangkan gen yang ekspresinya tidak diatur dikelompokkan kedalam keluarga gen konstitutif. Gen konstitutif diekspresikan secara terus menerus oleh karena tidak terpengaruh mekanisme pengaturan, seperti misalnya oleh faktor lingkungan atau faktor perkembangan. Sebagai contoh adalah gen untuk histon atau komponen ribosom diekspresikan secara terus menerus. (Subowo, 1995).Pengaturan pengetahuan ekspresi gen lebih banyak diperoleh dari pengkajian pada sel-sel prokariotik daripada sel-sel eukariotik. Dalam sel eukariotik didapatkan jauh lebih banyak DNA daripada dalam sel prokariotik. Misalnya dalam sel E.Coli yang tergolong sel prokariotik mengandung 4 x 106 pasangan nukleotid (basa) yang sudah cukup untuk ekspresi 4000 jenis protein. Dalam sel haploid manusia diperkirakan hampir 800 kali lebih banyak DNA dari sel E.Coli, yaitu sebanyak 3 x 109 pasangan basa (Subowo, 1995).Beberapa molekul protein yang terkait dengan molekul DNA seperti kelompok histon, dan non histon, berperan lebih banyak dalam pengaturan ekspresi gen-gen. Selain itu hormon beserta reseptornya pada sel sasaran juga berperan dalam pengaturan ekspresi gen dari sel bersangkutan. Melanin merupakan pigmen berwarna cokelat tuayang dihasilkan oleh jenis sel yang terdapat dalam epidermis dan folikel rambut, yang dinamakan melanosit. (Subowo, 1995).

2.5 Regulasi Ekspresi Gen pada EukariotKarena adanya perbedaan antara sel eukariot dan sel prokariot (tabel 1) mekanisme pengaturan kandungan protein keduanya juga berbeda. Pada makalah ini dijelaskan regulasi ekspresi gen pada sel eukariot karena manusia termasuk sel eukariot. (Rizky Suganda, 2011).Tabel 1:EukariotProkariot

Inti YaTidak

Kromosom

Jumlah23 per sel haploid1 per sel haploid

DNALinearSirkular

HistonYaTidak

Genom

DiploidSel somatikTidak

HaploidSel germinativumSemua Sel

Ukuran3 x 109 pasangan basa per sel haploid4 x 106 pasangan basa

Gen

Unik64%100%

Repetitif

Sedang25%Tidak ada

Sangat10%Tidak ada

OperonTidakYa

mRNA

PolisitronikTidakYa

CappedYaTidak

Ekor Poli (A)YaTidak

IntronYaTidak

TranslasiTerpisah dari transkripsiBersamaan dengan transkripsi

Tabel 1. Perbedaan antara Eukariot dan Prokariot(Marks, 2004).

Dasar molekul untuk regulasi gen pada sel eukariot, terutama pada sel manusia sekarang ini menjadi salah satu yang paling banyak dipelajari dalam biologi molekuler. Tujuan utamanya adalah untuk menemukan bagaimana gen berpartisipasi dalam mengontrol program yang terlihat pada pertumbuhan dan perkembangan sel. Regulasi ekspresi gen pada sel eukariot dikontrol oleh mekanisme yang kompleks, dan tidak diorganisasi di operon. (Rizky Suganda, 2011).Sebagaimana tambahan, regulasi ekspresi gen dapat terjadi pada tingkat aspek genomik :a. Pada tingkat DNA. Misalnya, karena modifikasi kimia dari basa, dan modifikasi histon, dan modifikasi lainnya.b. Pada tingkat transkripsi. Misalnya, dengan melibatkan faktor transkripsi, dengan sambutan alternatif, atau tempat alternatif untuk penambahan ekor poli (A) (tempat poliadenilasi) dapat menghasilkan mRNA berbeda dari hnRNA tunggal. Hal ini menyebabkan sebuah gen dapat menghasilkan protein yang berlainan.c. Pada tingkat translasi. Sinyal dari luar tubuh sel dapat mempengaruhi langkah inisiasi. Stabilitas mRNA juga memainkan peranan. mRNA dengan waktu-paruh yang lama menghasilkan lebih banyak protein daripada mRNA yang memiliki waktu-paruh yang singkat. (Rizky Suganda, 2011).Ada 3 faktor yang sangat penting untuk memahami ekspresi gen :1. Sinyal molekuler. Banyak jenis molekul berinteraksi dengan sel, lewat protein permukaan sel atau reseptor intraseluller merangsang transduksi sinyal, sehingga sel dapat beradaptasi pada perubahan lingkungan.2. Tingkat hirarki molekuler. Tingkat dimana dogma central dari biologi molekuler terlibat dalam ekspresi gen.Mekanisme molekuler. (Rizky Suganda, 2011).

BAB IIIPENUTUP3.1 Kesimpulan Sel eukariot mengandung 3 RNA polimerase yang berbeda-beda dengan fungsi yang berbeda pula. Struktur dasar dari nukleosom mengalami modifikasi ketika transkripsi terjadi pada setiap unit. Proses pengawasan dapat membantu mengkoordinir protein baru pada sel yang berbeda maupun pada waktu yang tidak bersamaan. Inti sel dari sel eukariotik merupakan pembawa sifat yang terpenting di dalam pewarisan sifat. Eukariot memiliki suatu organel yang dikelilingi oleh organel lain seperti membran sel, mitokondria, dll.

3.2 Saran

DAFTAR PUSTAKA

Marks, D.B. 2004. Pengaturan Ekspresi Gen. Dalam Biokimia Kedokteran Dasar. Jakarta : Buku kEdokteran EGCRussel. 1995. Genetic Edition Third. New York.Schlegel H. G. 1994. Mikrobiologi Umum. Terjemahan RM Tedjo Bangkoro. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.Subowo. 1995. Biologi Sel. Bandung : Angkasa.Suganda, Rizky. 2011. Regulasi Ekspresi Gen. Bandung : Fakultas Kedokteran Universitas Islam BandungSuryo. 2001. Genetika. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.Watson, J.J Tooze, and D.T Kurtz. 1988. Rekombinan DNA. New York.

LAMPIRAN

13