Transkripsi

1 Pengertian Transkripsi

Transkripsi merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai cetakan (templat)nya.

Pada tahap awal produksi protein, informasi resep yang ada pada gen dikopi satu per satu (basa per basa) dari sebuah rantai DNA di dalam nukleus sel menjadi rantai RNA pembawa pesan (messenger RNA = mRNA). Rantai DNA berfungsi sebagai cetakan (template) yang akan menghasilkan mRNA komplemennya. Bedanya, basa T (thymine) pada DNA digantikan oleh U (uracil) pada mRNA, namun keduanya tetap sama-sama berkomplemen dengan A (adenine). Proses pengkopian DNA menjadi RNA ini dinamakan transkripsi.

2Perangkat Transkripsi

            Terdapat dua perangkat penting dalam proses transkripsi yaitu pertama utasan model cetakan,dan kedua enzim pengkatalisis polymerase RNA.

1. Utas DNA

Satu utasan RNA merupakan hasil transkripsi dari satu ruas DNA pada kromosom,yaitu ruas yang dibatasi oleh promoter dan terminator.Baik promoter maupun terminator merupakan sederetan basa yang menjadi tanda bagi enzim polymerase RNA untuk mengawali dan mengahiri proses transkripsi.Gen hanya mengendalikan satu protein.Dari satu gen hanya satu RNA yang dihasilkan,dan bila kedua utasan tersebut digunakan sebagai model cetakan maka akanada dua RNA yang dihasilkan oleh satu gen.Hanya satu dari dua utasan DNA digunakan sebagai model cetakan,sedangkan utasan lain merupakan utas pendamping.

Sebenarnya semua utas DNA tunggal dapat digunakan sebagai utas cetakan oleh polymerase RNA.Polimerase RNA mempunyai kemampuan untuk membedakan kedua utasan DNA menjadi utas cetakan dan utas pendamping,kemampuan ini dipunyai oleh polymerase RNA berkat adanya factor sigma yang dapat mengenali promoter.Promotor merupakan rangkaian nukleotida yang tersusun sedemikian rupa sehingga dapat menjadi isyarat bagi faktor sigma untuk membawa polymerase RNA mulai bekerja mensintesis RNA.

2. Transkriptase

Istilah transcriptase digunakan untuk enzim polymerase RNA yang berperanan dalam proses transkripsi.Transkripsi bakteri berbeda dengan eukariot baik dalam struktur maupun proses kerjanya.

a.Transkriptase E.coli

Pada bakteri subunit-subunit protein menyusun holoenzim dan factor-faktor yang termasuk dalam holoenzim,yaitu enzim inti dan factor sigma.Enzim inti disusun oleh lima subunit yaitu β,β’,ω,dan 2 subunit α.Polimerisasi atau sintesis RNA dapat dilakukan oleh enzim inti tanpa factor sigma.Tetapi enzim ini tidak mampu mengenali dengan tepat promoter,dan untuk mengenalinya diperlukan factor sigma.Terdapat dua subunit lain yaitu factor rho dan nusA,yang ikut dalam proses transkripsi tetapi bukan penyusun holoenzim transcriptase.Protein nusA akan menempel pada enzim inti menggantikan factor sigma dan kemungkinan berfungsii dalam sintesis perpanjangan rantai RNA.Faktor rho akan menempel pada enzim inti untuk menghentikan sintesis RNA,dan membebaskan transcriptase dari DNA dan RNA  yang dihasilkan.

b.Transkripsi pada Eukariot

Mekanisme transkripsi pada eukariot pada dasarnya menyerupai mekanisme pada prokariot. Namun, begitu banyaknya polipeptida yang berkaitan dengan transkripsi pada eukariot menjadikan mekanisme tersebut jauh lebih kompleks daripada mekanisme pada prokariot.

Ada tiga macam kompleks RNA polimerase, yang masing-masing diperlukan untuk transkripsi tipe-tipe gen eukariot yang berbeda. Perbedaan ketiga macam RNA polimerase tersebut dapat diketahui melalui pemurnian menggunakan teknik kromatografi dan elusi pada konsentrasi garam yang berbeda. Masing-masing RNA polimerase mempunyai sensitivitas yang berbeda terhadap toksin jamur α-amanitin, dan hal ini dapat digunakan untuk membedakan aktivitasnya satu sama lain.

·         RNA polimerase I (RNA Pol I) mentranskripsi sebagian besar gen rRNA. Enzim ini terdapat di dalam nukleoli dan tidak sensitif terhadap α-amanitin.

·         RNA polimerase II (RNA Pol II) mentranskripsi semua gen penyandi protein dan beberapa gen RNA nuklear kecil (snRNA). Enzim ini terdapat di dalam nukleoplasma dan sangat sensitif terhadap α-amanitin.

·         RNA polimerase III (RNA Pol III) mentranskripsi gen-gen tRNA, rRNA,  snRNA dan beberapa RNA kecil lainnya. Enzim ini terdapat di dalam nukleoplasma dan agak sensitif terhadap α-amanitin.

3 Proses transkripsi

Terdapat tiga peristiwa penting dalam proses transkripsi yang menentukan ketepatan hasil transkripsi .Tahapan tersebut adalah inisiasi, sintesis perpanjangan RNA, dan proses akhir transkripsi. Dalam ketiga proses ini enzim inti transkriptase dengan dibantu oleh faktor-faktor pendukungnya akan bekerja dengan sangat teliti untuk menghasilkan RNA dengan ukuran dan runtunan yang tepat.

1.      Promotor dan Proses Inisiasi Transkripsi

Proses inisiasi akan menentukan apakah suatu gen akan dapat diekspresikan (ditranskripsikan ) atau tidak , dan juga menentukan benar atau tidaknya hasil transkripsi. Pada bakteri inisiasi diawali dengan pengenalan promotor oleh faktor sigma dilanjutkan dengan penempelan enzim in pada promtor, dan pengudaran pilinan helix ganda untuk memulai RNA.

a.       Promotor E.coli

Promotor E.coli mempunyai ukuran sekitar 40 pasang basa , dengan tiga titik penting yaitu kotak -35, kotak -10 dan titik awal transkripsi. Kotak -35 dan -10 terdiri dari beberapa pasang basa, dan runtutannya merupakan deretan konsesus. Titik awal replikasimerupakan utas basa pertama  DNA yang ditranskripsikan ke dalam basa RNA. Mulai dari titik tersebut kearah bagian hilir ( ujung 5P pada utas cetakan) diberi koordinat positif selanjutnya nukleotida pada bagian hulu diberi tanda negatif. Kotak -35  terdapat pada basa yang berjarak 35 pasang basa kearah hulu dari titik awal transkripsi. Hal yang sama berlaku untuk kotak -10.

Kotak -35 mempunyai fungsi sebagai isyarat penempelan buat transkriptase pada DNA. Isyarat-isyarat ini dapat dikenali oleh faktor sigma, salah satu subunit dari transkriptase yang akan mengiring trankriptase agar dapat menempel pada tempat yang tepat. Kotak ini mempunyai rangkaian konsensus 5’TGTTGACA3.

Kotak -10, yang juga disebut kotak Prinbow, dengan rangkaian konsensus 5’TATAAT3’ merupakan tempat awal  syarat untuk dapat dilakukannya proses transkripsi , karena itu penguaraian heliks ganda menjadi utas tunggal merupakan pekerjaan pertama dari Transkriptase. Kotak Prinbow disusun oleh oleh rangkaian pasangan basa AT, yang merupakan pasangan basa yang mempunyai ikatan hidrogen paling lemah, sehingga pada wilayah ini utas ganda paling mudah dipisahkan.Antara kotak -35 dengan kotak Pribnow dipisahkan (dalam 90% kasus) oleh16-18 pasang nukleotida.

b.      Promotor Eukariot

Promotor eukariot struktur promotor gen yang dikenali oleh polimerase RNA eukariot . Pada polimerase RNA II ditemukan adanya runtunan basa TATAAATA , sering disebut kotak TATA, yang ditemukan sekitar 25-30 basa sebelum situs awal transkripsi . Pada polimerase RNA III, yaitu yang mensintesis RNA5S, terdapt ruas promotor yang terletak sekitar 40 sampai 80 basa di sebelah hilir titik awal transkripsi; jadi wilayah ini akan ikut tertranskripsikan kesalam RNA . Untuk pengenalan ruas tersebut diperlukan adanya protein pengatur yang mengaktivkan polimerase RNA III dan membimbingnya untuk memulai transkripsi pada tempat yang tepat.

Pengamatan lebih lanjut terhadap transkripsi oleh polimerase II menunjukkan adanya ruas yang nyata di sebbelah hulu kotak TATA yang disebut ruas pemacu (enhancer). Ruas ini berfungsi meningkatkan intensitas penenpelan transkriptase pada promotor, atau meningkatkan kegiatan transkripsi invivo .pentingnya ruas pemacu dalam transkripsi pertama kali dicatat pada virus hewan SV40. Suatu ruas yang mengandung dua rangkaian 72 pb identik , yang diulang kembar (tandem), terletak sekitar 200 pasang basa disebelah hulu titik awal transkripsi . Dengan teknik molekular dimungkinkan untuk memotong ruas pemacu ini. Terlihat bahwa dengan kehilangan salah satu ulangan (72 basa) tersebut masih memungkinkan ruas pemacu mendukung transkripsi normal, tetapi bila keseluruhan ruas tersebut yang dibuang maka akan terjadi penurun aktivitas transkripsi in vitro. Suatu ruas pemacu dapat berada disebelah hilir atau disebelah hulu titik awal transkripsi; dengan jarak yang berbeda-beda; posisi ini tidak mempunyai pengaruh yang penting.

2.      Proses Sintesis Perpanjangan RNA (Elongasi)

Setelah transkriptase mengenali isyarat awal dan beberapa ribonukleotida dirangkaikan maka selanjutnya akan berlangsung proses perpanjangan RNA. Dalam proses perpanjangan ini faktor sigma tidak diperlukan lagi dan akan terlepas dari enzim inti, dan kemungkinan diganti oleh protein lain yaitu nusA. Setelah lepas dari faktor sigma, yang cara yang cara kerjanya sangat teliti dalam memeriksa runtunan basa, enzim inti transkriptase akan berjalan lebih cepat.

Terdapat tiga pekerjaan yang dilakukan oleh inti transkriptase, yaitu membuka pilinan heliks DNA, melakukan sintesis RNA, dan memulihkan kembali pilinan DNA.situs penguraian heliks DNA terletak setara dengan 12 pb ruas DNA dari ujung muka transkriptase, sedangkan situs pemulihan pilinan terletak sekitar 17 pb ke hilir situs pengurai heliks. Pada selang antara kedua situs ini akan terbentuk DNA utas tunggal setempat, dan pada salah satu utas , yaitu utas DNA cetakan akan terbentuk hibrid DNA-RNA.

Polimerase mencakup sekitar 60 pb DNA, polimerase akan bergerak sepanjang DNA, dan dalm waktu bersamaan di bagian hulu akan terjadi penguraian heliks DNA dan di bagian hilir terjadi pemulihan kembali kembali pilinan heliks tersebut. Bersamaan dengan pergerakan ini, pada bagian hulu situs hibrid DNA-RNA akan terjadi sintesis atau penambahan riboknukleotida, dan pada bagian hilir RNA terpisah dari DNA, dan sepanjang ruas hibrid tetap 17 pb. Pada saat penguraian atau pemulihan heliks ganda DNA, dan juga pembentukan hibrid DNA-RNA, enzim polimerase RNA juga mempunyai kemampuan aktivitas topoisomerase.

3.      Terminator dan Proses Akhir Transkripsi  

Terminator merupakan rangkaian nukleotida DNA yang merupakan isyarat bagi transkriptase.Terdapat dua jenis terminator, yaitu terminator yang memerlukan faktor rho. Pada terminator jenis pertama transkriptase akan berhenti bekerja dan tetap berada pada DNA sampai datang faktor rho yang akan memisahkan DNA transkriptase serta RNA yang baru dibentuknya. Sedangkan pada terminator tanpa faktor rho setelah transkriptase mencapai terminator dan proses transkriptase berhenti, maka kemudian RNA dan enzim transkriptase akan terlepas dari DNA.

Semua terminator yang dipelajjari pada prokariot mengandung dua rangkaian pasangan nukleotida yang runtunanya merupakan kebalikan dari runtunan yang lain. Dalam satu utas DNA, satu rangkaian maerupakan pasangan anti paralel dari rangkaian yang lainseandainya dibaca dari arah yang berlawanan, sehingga kedua rangkaian tersebut dapat berpasangan. Kedua ruas ulang balikini dipisahkan oleh sejumlah basa, misal pada terminator yang terdapat pada ruas pengawal operon triptofan (trpl) masing-masing ruas ulang baliknya disusun oleh tujuh pasang basa, dan kedua ruas tersebut dipisahkan oleh pasang basa.

Basa-basa terminator akan ditranskriptasikan kedalam  RNA. Karena adanya dua rangkaian ualang balik yang dipisahkan oleh sejumlah nukleotida maka pada RNA akan terdapat  dua ruas yang berpasangan. Dan bila hal ini terjadi maka akan ditemukan adanya struktur seperti jepit rambut, yaitu dua batang yang berpasangan yang dihubungkan oleh suatu simpul. Struktur jepit rambut ini memberi isyarat kepada transkriptase untuk mengakhiri pekerjaannya dalam sistesis RNA.Isyarat tersebut mungkain dapat berupa memperlambat dan menghentikan pergerakkan transkriptase sepanjang utasan DNA.

Pada terminator tanpa faktor rho disamping adanya ruas ulang balik juga terdapat rangkaian pasangan basa poliAT, yang letaknya tepat di hilir ruas ulang balik yang terakhir. Rangkaian basa A terdapat pada utas cetakan DNA, sehingga akan ditranskriptasikan menjadi poliU pada RNA tepat setelah struktur jepit rambut. Jadi setelah ditrasnskripsikan menjadi poliAT maka pada situs hibrid DNA-RNA pada transkriptase akan terdapat pasangan hibrid poliAU. Seperti diketahui bahwa pasangan poliAU merupakan pasangan yang paling lemah, maka hibrid DNA-RNA ini akan mudah lepas. Jadi dengan mekanisme ini proses pemisahan antara DNA, RNA, dan transkriptase terjadi pada saat akhir proses transkripsi.

Terminataor dengan faktor rho tidak mengandung ruas poliAT sebagai penutupnya. Jadi pada akhir transkripsi tidak akan ada pasangan poliAU pada situs hibrid DNA-RNA transkriptase. Setaelah terbentuk struktur jepit rambut transkriptase akan mengakhiri proses transkripsi, tetapi DNA, RNA, dan enzim transkriptase belum dapat terpisah.diperlukan jasa faktor rho, yaitu suatu protein yang merupakan subunit trankriptase, yang akan berperan memisahkan DNA,RNA, dan trankriptase dari kompleks yang terbentuk selam transkripsi.

Pengetahuan mengaenai proses akhir transkripsi eukariot masih sedikit bila dibandingkan dengan yang diketahui pada bakteri.Berbeda dari yang berlaku pada bakteri, pada eukariot proses akhir tidak ditentukan oleh tanda akhir transkripsi melainkan oleh tanda untuk pemotongan RNA. Beberapa RNA sel dan virus eukariot mengandung runtunan basa AAUAAA dalam wilayah dari 11-30 basa sebelah hulu ujung 3’tempat pemotongan. Setelah proses pemotongan ini kemudian pada proses pascatranskripsi akan ditambahkan rangkaian poliA pada ujung hasil pemotongan tersebut. 

                                                      

4.      Jenis RNA Hasil Transkripsi

RNA dibedakan menjadi dua kelompok utama yaitu RNA genetik dan RNA non-genetik.

RNA genetik

RNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai pembawa keterangan genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup tertentu yang tidak memiliki DNA, misalnya virus.Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru. Dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel.

RNA non-genetik

RNA non-genetik tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetik sehingga RNA jenis ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA.Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA, tRNA, dan rRNA.

1) mRNA (messenger RNA) atau RNAd (RNA duta)

RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan) dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita tunggal linier dan disintesis di dalam nukleus. Panjang pendeknya RNAd berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun. Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul RNAd yang bersangkutan.RNAd bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida.  RNAd membawa kode-kode genetik komplemen dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. RNAd ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam plasma.

2) tRNA (transfer RNA) atau RNAt (RNA transfer)

RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma.RNAt merupakan RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon pada RNAd. Fungsi lain RNAt adalah mengikat asam-asam amino di dalam sitoplasma yang akan disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Bagian RNAt yang berhubungan dengan kodon RNAd dinamakan antikodon.

3) rRNA (ribosomal RNA) atau RNAr (RNa ribosomal)

RNA ini disebut ribosomal RNA karena terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam nukleus.RNAr bersama protein membentuk ribosom, ialah benda-benda berbentuk butir-butir halus di dalam sitoplasma.Lebih dari 80% RNA merupakan RNAr.Ribosom bertindak sebagai “mesin” perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah sepanjang RNAd.Di dalam ribosom, molekul RNAr ini mencapai 30-46%.

Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Ekspresi genetik merupakan proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk urutan basa) menjadi protein, dan lebih jauh lagi: karakter. Informasi yang dibawa bahan genetik tidak bermakna apa pun apabila tidak diekspresikan menjadi fenotipe.

Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk ‘triplet’, tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.

4) snRNA (small nuclear RNA)

Dalam inti eukariot terdapat sekumpulan RNA khas berukuran kecil yang disebut snRNA.snRNA berperanan penting dalam proses pasca transkripsi,yaitu saat pemotongan intron.

4. Proses Pascatranskripsi

Pada bakteri proses transkripsi mRNA bersambung dengan proses translasi, tanpa mengalam proses pascatranskripsi. Ribosom akan mulai menempel pada mRNA dan mRNA masih dalam proses sintesis.

            Pada eukariot proses transksi terpisah dari tempatnya dari translasi, transkripsi berlangsung disalam inti, sedangkan translasi berjalan dalam sitoplasma. Kemudian terbukti bahwa mRNA yang terdapat pada sitoplasma berbeda dari RNA yang ditranskripsikan dalam inti.berarti dalam selang waktu antara transkripsi dengan translasi terjadi proses pascatranskripsi yang merubah RNA hasil transkripsi menjadi mRNA matang. Perbedaan antara RNA hasil transkripsi dengan mRNA matang dipelajai dengan percobaan hybrid anatra mRNA dengan DNA yang menyandikannya, dan terbukti bahwa mRNA lebih pendek dari ruas penyandi yang terdapat pada DNA.Hal ini ditafsirkan bahwa telah terjadi pemenggalan terhadap bagian tertentu RNA. Dalam transkripsi eukariotik mula mula disintesis  pra- mRNA yang besar, disebut hnRNA( Heterogenus nuclear RNA ) yang didalam nya terkandung bagian intron , ruas ruas yang akan dibuang, dan bagian ekson, yaitu ruas yang akan dipakai menyusun mRNA.

DAFTAR PUSTAKA
http://dewicahyono.blogspot.com/2012/05/transkripsi_23.html