BAB I. PENDAHULUAN

Hampir semua DNA, terletak di dalam nukleus sel, dan sebagian besar

fungsi dari sel dilakukan di dalam sitoplasma. Beberapa alat harus ada bagi DNA

untuk mengatur reaksi kimia sitoplasma. Hal ini, dapat dicapai melalui asam

nukleat jenis lain lain, yaitu RNA, yang pembentukannya diatur oleh DNA dari

nukleus. Pada tahap ini, kode ditransfer ke RNA, disebut transkripsi. RNA

kemudian berdifusi dari nukleus melalui pori-pori nukleus ke dalam ruang

sitoplasma, di mana RNA akan mengendalikan sintesis protein.

Selama sintesis RNA, kedua molekul DNA dipisahkan, salah satu rantai

kemudian digunakan sebagai cetakan untuk sintesis molekul RNA. Kode triplets

dalam DNA akan menyebabkan pembentukan kode triplets pelengkap (kodon) di

dalam RNA, kodon ini selanjutnya akan mengatur rangkaian asam amino dalam

sebuah protein untuk disintesis selanjutnya dalam sitoplasma. Bila satu rantai

DNA digunakan untuk pembentukan RNA, rantai yang berlawanan akan tetap

inaktif.

Langkah selanjutnya dalam proses sintesis RNA adalah pengaktifan

nukleotida. Hal ini dapat terjadi dengan menambahkan pada tiap nukleotida

tersebut dua radikal fosfat untuk membentuk trifosfat. Akibat dari proses

pengaktifan ini tersedia sejumlah besar energi untuk masing-masing nukleotida,

dan energi ini dipergunakan dalam meningkatkan reaksi kimia yang menambah

setiap nukleotida RNA baru ke bagian akhir dari rantai RNA.

Pemasangan molekul RNA di bawah pengaruh enzim RNA polimerase.

Enzim ini merupakan enzim protein yang sangat besar, yang mempunyai banyak

fungsi yang dibutuhkan untuk pembentukan molekul RNA. Proses

pembentukannya, pertama RNA polimerase melekat pada promotor, penempelan

tersebut menyebabkan terbentuknya kompleks promotor terbuka. Selanjutnya

RNA polimerase membaca cetakan (DNA Template) dan terjadi proses

pemanjangan, kemudian pengakhiran (terminasi) ditandai dengan pelepasan RNA

polimerase dari DNA yang ditranskripsi.

1

Dan produk dari transkripsi yaitu, RNA ribosom (rRNA) digunakan untuk

menyusun ribosom sebagai tempat sintesi protein, RNA messenger (mRNA)

merupakan salinan kode genetic pada DNA’ yang pada proses translasi akan

diterjemahkan menjadi urutan asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau

protein tertentu, RNA transfer (tRNA) berperan membawa asam amino spesifik

yang akan digabung pada proses translasi (sintesis protein), dan RNA nuclear

kecil (snRNA). rRNA, mRNA, dan tRNA terlibat dalam sintesis protein, dan

snRNA terlibat dalam penyambungan (splicing) RNA.

Sintesis protein itu sendiri berlangsung dalam tiga tahap utama, yaitu,

inisiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), dan terminasi (pengakhiran). Proses

ini sangat menyerupai replikasi maupun transkripsi DNA dalam hal gambaran

umumnya, dan dalam kenyatannya bahwa proses ini juga berlangsung mengikuti

polarisasi dari 5’ ke 3’.

2

BAB II. ISI

Inisiasi sintesis protein mengharuskan dipilihnya suatu molekul mRNA

oleh ribosom, untuk translasi. Begitu mRNA mengikat pada ribosom, ribosom ini

akan menemukan kerangka baca yang benar pada mRNA, dan kemudian translasi

dimulai. Proses ini melibatkan tRNA, rRNA, mRNA, dan sedikitnya 10 faktor

inisiasi eukariota, yang sebagian diantaranya memiliki subunit multiple (tiga

hingga delapan).

Selain itu, juga terlibat GTP, ATP, dan asam amino. Inisiasi dapat dibagi

ke dalam empat tahap, pertama, disosiasi ribosom menjadi subunit 40S dan 60S,

kedua, pengikatan kompleks terner yang terdiri atas tRNAmet, GTP, dan faktor

inisiasi eukariota-2 pada ribosom 40S untuk membentuk kompleks prainisiasi,

ketiga, pengikatan mRNA pada kompleks prainisiasi 40S untuk membentuk

kompleks inisiasi 40S, dan keempat, penggabungan kompleks inisiasi 40S dengan

subunit ribosom 60S untuk membentuk kompleks inisiasi 80S.

Pada disosiasi ribosom, dua factor inisiasi, eIF-3 dan eIF-2, mengikat pada

subunit ribosom 40S yang baru berdisosiasi. Hal ini, memungkinkan terjadinya

perlambatan mengikatnya kembali dengan subunit 60S dan memungkinkan factor

inisiasi translasi lain untuk berikatan dengan subunit 40S.

Kemudian, dalam pembentukan kompleks prainisiasi 43S, tahap pertama

dalam proses ini meliputi pengikatan GTP oleh eIF-2. Kompleks biner ini

kemudian akan berikatan ke met-tRNA, sebuah tRNA yang secara spesifik terlibat

dalam pengikatan ke kodon inisiasi AUG. Kompleks terner ini mengikat pada

subunit ribosom 40S untuk membentuk kompleks prainisiasi 43S yang akan

distabilkan oleh penggabungan dengan eIF-3 dan eIF-1A.

eIF-2 merupakan salah satu diantara dua buah titik pengontrolan inisiasi

sintesis protein pada sel eukariota. eIF-2 terdiri atas subunit α, β, dan γ. eIF-2α

akan mengalami fosforilasi oleh tiga jenis enzim protein kinase yang berbeda,

yang diaktifkan ketika sebuah sel berada dalam keadaan stress serta pada saat

pengeluaran energy yang diperlukan bagi sintesis protein akan membahyakan sel

tersebut. eIF-2α yang terfosforilasi akan terikat kuat, dan menghilangkan

3

keaktifan protein pendaur ulang GTP-GDP. Keadaan ini mencegah pembentukan

kompleks prainisiasi 43S dan menghalangi sintesis protein.

Selanjutnya, dalam pembentukan kompleks inisiasi 43S, terminal 5’ pada

sebagian besar molekul mRNA sel eukariota ditudungi (capped). Tudung metal

guanosit trifosfat ini memudahkan pengikatan mRNA ke kompleks prainisiasi

40S. Kompleks protein pengikat tudung, eIF-4F, yang terdiri atas eIF-4E dan

kompleks eIF-4G, serta eIF-4A, akan berikatan ke tudung tersebut melalui protein

4E. Kemudian, eIF-4A serta eIF-4B berikatan dan mereduksi struktur sekunder

ujung 5’ mRNA yang rumit melalui kerja ATPase dan helikase, yang bergantung

ATP.

Penggabungan mRNA dengan kompleks prainisiasi 43S untuk membentuk

kompleks inisiasi 48S membutuhkan hidrolisis ATP eIF-3 merupakan protein

kunci. Karena, protein ini berikatan dengan afinitas tinggi ke komponen 4G milik

4F, dan juga mengikatkan kompleks ini pada subunit ribosom 40S. Setelah terjadi

penggabungan antara kompleks prainisiasi 43S dengan tudung mRNA, serta

reduksi struktur sekunder di dekat ujung 5’ mRNA, kompleks ini memindai

mRNA untuk mencari kodon inisiasi yang sesuai. Umumnya kodon ini adalah

AUG yang terletak pada 5’ paling ujung.

Terakhir, pada pembentukan kompleks inisiasi 80S, pengikatan subunit

ribosom 60S ke kompleks inisiasi 48S melibatkan hidrolisis GTP yang berikatan

pada eIF-2 melalui eIF-5. Reaksi ini mengakibatkan pelepasan faktor inisiasi yang

terikat pada kompleks inisiasi 48S, dan penggabungan cepat subunit 40S serta 60S

untuk membentuk ribosom 80S. Pada tahap ini, met-tRNA berada pada tapak P

ribosom, siap memulai siklus elongasi.

Elongasi (pemanjangan), yang merupakan proses siklik, meliputi berbagai

tahap yan g dikatalisis oleh protein yang dinamakan factor elongasi. Tahap-tahap

ini adalah, pengikatan aminoasil-tRNA ke tapak A, dan pembentukan ikatan

peptide, serta translokasi.

Pertama, pengikatan aminoasil-tRNA ke tapak A, dalam ribosom 80S

lengkap, yang terbentuk saat proses inisiasi, tapak A 9tapak akseptor atau

4

aminoasil) masih bebas. Pengikatan aminoasil-tRNA yang tepat di dalam tapak A

memerlukan pengenalan kodon yang tepat. Faktor elongasi eEF-1α membentuk

sebuah kompleks dengan GTP dan aminoasil-tRNA yang masuk. Kompleks ini

kemudian memungkinkan aminoasil-tRNA memasuki tapak A dengan melepas

eEF-1α-GDP serta fosfat.

Kedua, pembentukan ikatan peptide, gugus α-amino pada aminoasil-tRNA

baru dalam tapak A melangsungkan serangan nukleofilik terhadap gugus

karboksil teresterifikasi pada peptidil-tRNA yang menempati tapak P. Pada

inisiasi, tapak ini diduduki oleh aminoasil-tRNA met. Reaksi ini dikatalisis oleh

peptidiltransferase, suatu komponen RNA 28S dari subunit ribosom 60S. Reaksi

tersebut merupakan contoh lain aktivitas ribosom dan menunjukkan peran penting

langsung RNA dalam sintesis protein.

Ketiga, translokasi, setelah peptidil dikeluarkan dari tRNA dalam tapak P,

tRNa yang sudah dihilangkan muatannya ini akan segera berdisosiasi dari tapak P.

Faktor elongasi 2 dan GTP bertanggung jawab dalam translokasi peptidil-tRNA

yang terbentuk pada tapak A ke dalam tapak P yang kosong. Selama proses

translokasi, GTP yang diperlukan untuk eEF-2 dihidrolisis menjadi GDP dan

fosfat.

Pemuatan molekul tRNA dengan moietas aminoasil memerlukan hidrolisis

ATP menjadi AMP, yang setara dengan hidrolisis dua ATP menjadi dua ADP

serta fosfat.Translokasi peptidil-tRNA yang baru terbentuk dalam tapak A ke

dalam tapak P mengakibatkan hidrolisis GTP menjadi GDP dan fosfat. Proses ini

berlangsung cepat. Ribosom eukariota dapat menginkorporasikan sebanyak enam

asam amino per detik, ribosom prokariota sebanyak 18 asam amino per detik.

Jadi, proses sintesis peptida terjadi pada kecepatan dan ketepatan yang tinggi

sampai mencapai kodon terminasi.

Dibandingkan proses inisiasi dan elongasi, proses terminasi merupakan

proses yang relatif sederhana. Setelah beberapa siklus elongasi yang mencapai

puncaknya pada proses polimerasi asam amino spesifik menjadi molekul protein,

kodon tanpa makna atau kodon terminasi pada mRNA akan muncul dalam tapak

5

A. Normalnya, tidaka ada tRNA yang memiliki antikodon yang mampu

mengenali sinyal terminal semacam itu. Faktor pelepas mampu mengenali bahwa

sinyal terminasi berada dalam tapak A. Faktor pelepasan tersebut, bersama dengan

GTP dan peptidil transferase, mendorong hidrolisis ikatan yang ada diantara

peptide dan tRNA yang menempati tapak P. Proses hidrolisis ini melepaskan

protein dan tRNA dari tapak P. Setelah hidrolisis dan pelepasn, ribosom 80S

berdisosiasi menjadi subunit 40S dan 60S yang kemudian didaur ulang. Oleh

karena itu, faktor pelepas merupakan protein yang menghidrolisis ikatan peptidil-

tRNA ketika tapak A ditempati oleh kodon tanpa makna. mRNa kemudian akan

dilepas dari ribosom, yang akan bedisosiasi menjadi komponen subunit 40S serta

60S nya, dan suatu siklus lain yang baru dapat diulang.

6

BAB III. KESIMPULAN

Ribosom menyatukan semua komponen yang ikut serta dalam

pembentukan (sintesis) protein, mRNA, tRNA, dan asam amino, serta

menyediakan berbagai enzim serta energy yang diperlukan untuk menyambung

asam-asam amino tersebut. Sifat protein yang disintesis oleh suatu ribosom

ditentukan oleh pesan mRNA yang sedan ditranslasikan. Setiap mRNA berfungsi

sebagai kode untuk membentuk satu jenis polipeptida saja.

Suatu ribosom adalah struktur rRNA protein yang tersusun menjadi dua

subunit dengan ukuran yang tidak sama. Kedua subunit tersebut disatukan hanya

apabila sedang dilakukan sintesis protein. Selama pembentukan suatu ribosom,

sebuah molekul mRNA melekat ke subunit ribosom yang lebih kecil melalui

sekuens pendahulu (leader sequence), yaitu suatu bagian mRNA yang mendahului

kodon mulai. Subunit kecil yang melekat dengan mRNA kemudian berikatan

dengan subunit besar untuk membentuk ribosom lengkap yang fungsional.

Sewaktu dua subunit tersebut menyatu, terbentuk suatu alur yang mengakomodasi

molekul mRNA sewaktu molekul tersebut ditranslasikan.

Pada dasarnya, sintesis protein terbagi menjadi tiga tahap, yaitu, inisiasi,

elongasi, dan terminasi. Pada inisiasi, poin pentingnya yaitu adanya

penggabungan subunit besar dan subunit kecil dengan mRNA, kemudian sebagai

kodon inisiasi, yaitu metionin, lalu, adanya tapak P (peptida) dan tapak A (asam

amino), dan yang juga tidak kalah pentingnya, yaitu dibutuhkannya energi.

Sedangkan, dalam elongasi, yang menjadi poin utamanya, yaitu,

pengikatan aminoasil-tRNA pada tapak A ribosom, kemudian, pemindahan rantai

polipeptida yang tumbuh dari tRNA, yang ada pada tapak P ke arah tapak A

dengan membentuk ikatan peptide. Selain itu, yang tidak kalah pentingnya juga,

yitu, translokasi ribosom sepanjang mRNA, ke posisi kodon selanjutnya, yang ada

di tapak A.

7

Kemudian, tahapan terakhir, yaitu terminasi, yang merupakan tahapan

terakhir dari sintesis protein tersebut.

8

DAFTAR PUSTAKA

Fatchiyah, Arumingtyas, E., 2006. Kromosom, Gen, DNA, Sinthesis Protein, dan

Regulasi, Laboratorium Biologi Molekuler dan Seluler, Universitas

Brawijaya: Malang.

Guyton, A., Hall, J., 1997. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran (Edisi 9), Jakarta:

EGC.

Murray, R., Granner, D., Mayes, P., Rodwell, V., 2003. Biokimia Harper (Edisi

25), Jakarta: EGC.

Nierhaus, K., Wilson, D., 2004. Protein Synthesis and Ribosome Structure,

Germany: Wiley-VCH.

Sherwood, L., 2001. Fisiologi Manusia : dari Sel ke Sistem (Edisi 2), Jakarta:

EGC.

9