BAB
I
PENDAHULUAN
1.1.Latar
Belakang
Unit fisik terkecil dari organisme hidup
adalah sel. Komposisi material sel pada
semua
organisme adalah sama yaitu: DNA, RNA, protein, lemak dan fosfolipid, yang
merupakan komponen
dasar semua jenis sel.
Ada
dua tipe sel yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik. Prokariota (jasad
prokariotik/ primitif), yaitu jasad yang perkembangan selnya belum sempurna.
Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah
sempurna.
Sebagian
besar gen pada akhirnya diekspresikan menjadi protein. Proses yang menjalankan
hal ini disebut ekspresi gen. Dalam proses ini, urutan deoksinukleotida dalam
DNA (yang menggambarkan ge tersebut) pertama-tama ditranskripsi menjadi urutan
ribonukleotida dalam RNA (mRNA). Kemudian urutan ini ditrranslasi menjadi
urutan asam amino untuk membentuk suatu polipeptida dengan panjang tertentu.
Urutan asam amino ini menentukan cara molekul tersebut melipat untuk menghasilkan
protein biologis aktif.
(Yohanis
Ngili.2010;475)
DNA
membawa informasi genetik dan bagian DNA yang membawa ciri khas yang diturunkan
disebut gen. Konsep dasar menurunnya
sifat secara molekuler adalah merupakan aliran informasi dari DNA ke RNA ke
urutan asam amino. Konsep dasar ini disebut sebagai dogma genetik. Pada dogma
genetik juga tercermin cara mempertahankan ciri khas supaya tetap sama melalui
proses replikasi. Dogma genetik ini bersifat universal yang berlaku baik bagi
prokariot maupun eukariot. Transkripsi adalah proses untuk menciptakan sebuah
komplementer RNA copy dari urutan DNA. Proses transkripsi menghasilkan mRNA,
rRNA dan tRNA.
Transkripsi
merupakan tahapan penting dalam sintesis protein atau ekspresi gen. Proses
transkripsi terjadi pada nukleus (prokaryotik: nukleoid) di mana DNA
diterjemahkan menjadi kode-kode dalam bentuk basa nitrogen membentuk rantai RNA
yang bersifat single strain. Namun, pada rantai RNA yang terbentuk basa Timin
digantikan dengan basa Urasil. Pada prokaryotik, rantai RNA langsung
ditranslasikan sebelum transkripsi selesai. Sedangkan pada eukaryotik, rantai
di bawa menuju sitoplasma (ribosom) untuk ditranslasi menjadi produk gen.
(skp.unair.ac.id/.../TranskripsipadaPro_ChaidarWarianto_22.pdf.hal:1)
1.2.Rumusan
Masalah
·
Apa itu transkripsi?
·
Bagaimanakah prinsip dasar transkripsi?
·
Bagaimanakah proses transkripsi yang
terjadi pada sel prokariot?
·
Bagaimanakah bentuk struktur RNA
·
Apasaja jenis RNa hasil transkripsi?
1.3.Tujuan
Penulisan
·
Untuk mengetahui apakah pengertian
transkripsi
·
Untuk mengetahui bagaimana prinsip dasar
transkripsi
·
Untuk mengetahui proses transkripsi yang
terjadi pada sel prokariotik
·
Untuk mengetahui bagaimana bentuk
struktur RNA
·
Untuk mengetahui jenis RNa hasil
transkripsi
1.4.Batasan
Masalah
Batasan masalah dalam
makalah ini terbatas pada rumusann masalah
1.5.Metodelogi
Penulisan
Dalam penulisan makalah ini penulis
menggunakan metoode literatur, dimana informasi di ambil dari buku-buku,
jurnal, internet dan bahan bacaan lainnya.
BAB II
ISI
2.1.Pengertian
Transkripsi
Transcription is similar to DNA replication,
particularly in the use of nucleoside triphosphate substrates and the
template-directed growth of nucleic acid chains in a 5’→ 3’ direction. Two
major differences are as follows: (1) With few know exceptions, only one DNA
template strand is transcribed, and (2) only a small fraction of the entire
genetic potential of an organism is realized in one cell. (Mathews van Holde,
hal:956)
Terjemahan
Transkripsi mirip dengan replikasi DNA, khususnya
dalam penggunaan substrat trifosfat nukleosida dan template diarahkan
pertumbuhan rantai asam nukleat dalam 5 '→ 3' arah. Dua perbedaan utama adalah
sebagai berikut: (1) Dengan pengecualian tahu sedikit, hanya satu untai DNA
template yang ditranskripsi, dan (2) hanya sebagian kecil dari potensi genetik
seluruh organisme diwujudkan dalam satu sel.
(Mathews van Holde, hal:956)
Ekspresi informasi genetik normalnya melibatkan
produksi molekul RNA yang ditranskripsi dari templat DNA. Rantai DNA dan RNA
mungkin kelihatan sama, perbedaan hanya terletak pada posisi 2’ pentosa dan
penggantian Tymin menjadi Urasil. RNA merupakan satu-satunya makromulekul yang
berfungsi untuk menyimpan, mentransmisikan informasi genetik, dan sebagai
katalis. Penemuan katalis RNA atau ribozim telah merubah defenisi dari enzim.
Proses sintesis molekul RNA menggunakan DNA sebagai
templat disebut transkripsi. Molekul RNA yang disintesis mempunyai urutan basa
yang kompelemen dengan salah satu rantai DNA. Proses transkripsi menghasilkan
tiga jenis molekul RNA, yaitu : mRNA, tRNA dan rRNA. Messenger RNA (mRNA)
merupakan blue print yang mengkode urutan asam amino dari satu atau lebih
polipeptida yang terdapat dalam satu gen atau sekumpulan gen. Transfer RNA
(tRNA) berfungsi membaca informasi yang dikode oleh mRNA dan mentransfer asam
amino tertentu ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh selama proses sintesis
protein. Molekul ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen ribosom, yang
berfungsi sebagai cetakan tempat sintesis protein terjadi.
Selama proses replikasi keseluruhan kromosom
di-copy, namun transkripsi bersifat lebih selektif. Hanya gen tertentu atau
sekumpulan gen tertentu yang ditranskripsi pada suatu waktu tertentu, dan
beberapa bagian DNA genom tidak pernah ditranskripsi. Sel membatasi ekspresi
informasi genetik untuk membentuk produk gen yang dibutuhkan pada waktu
tertentu. Terdapat urutan regulator spesifik yaitu promotor pada awal gen dan
terminator pada akhir gen, yang menandakan bagian DNA mana yang akan digunakan
sebagai templat. Promotor merupakan urutan pada awal gen yang dikenali oleh RNA
polimerase untuk memulai transkripsi, dan terminator merupakan urutan yang
memberikan sinyal penghentian transkripsi.
Rantai DNA yang berfungsi sebagai cetakan untuk
sintesis RNA disebut rantai templat. Rantai DNA yang komplemen dengan tempat
disebut rantai non-templat atau rantai pengkode. Rantai pengkode atau coding
strand identik dengan rantai RNA yang ditranskripsi, kecuali basa T diganti
dengan basa U.
(Shabarni Gaffar.hal:31-33)
2.2.Prinsip
Dasar Transkripsi
Fungsi dasar kedua yang harus dijalankan oleh DNA
sebagai materi genetik adalah fungsi fenotipik. Artinya, DNA harus mampu
mengatur pertumbuhan dan diferensiasi individu organisme sehingga dihasilkan
suatu fenotipe tertentu. Fungsi ini dilaksanakan melalui ekspresi gen, yang
tahap pertamanya adalah proses transkripsi, yaitu perubahan urutan basa molekul
DNA menjadi urutan basa molekul RNA. Dengan perkataan lain, transkripsi
merupakan proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai
cetakan (templat)nya.
Transkripsi mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa
dengan sintesis/replikasi DNA, yaitu;
·
Adanya sumber basa nitrogen berupa nukleosida
trifosfat. Bedanya dengan sumber basa untuk sintesis DNA hanyalah pada
molekul gula pentosanya yang tidak berupa deoksiribosa tetapi ribosa dan
tidak adanya basa timin tetapi digantikan oleh urasil. Jadi, keempat
nukleosida trifosfat yang diperlukan adalah adenosin trifosfat (ATP), guanosin
trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP).
·
Adanya untai molekul DNA sebagai
cetakan. Dalam hal ini hanya salah satu di antara kedua untai DNA yang akan
berfungsi sebagai cetakan bagi sintesis molekul RNA. Untai DNA ini mempunyai
urutan basa yang komplementer dengan urutan basa RNA hasil transkripsinya, dan
disebut sebagai pita antisens. Sementara itu, untai DNA pasangannya,
yang mempunyai urutan basa sama dengan urutan basa RNA, disebut sebagai pita
sens. Meskipun demikian, sebenarnya transkripsi pada umumnya tidak terjadi
pada urutan basa di sepanjang salah satu untai DNA. Jadi, bisa saja urutan basa
yang ditranskripsi terdapat berselang-seling di antara kedua untai DNA.
·
Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti halnya arah sintesis
DNA.
·
Gugus 3’- OH pada suatu nukleotida
bereaksi dengan gugus 5’- trifosfat pada nukleotida berikutnya menghasilkan
ikatan fosofodiester dengan membebaskan dua atom pirofosfat anorganik (PPi).
Reaksi ini jelas sama dengan reaksi polimerisasi DNA. Hanya saja enzim yang
bekerja bukannya DNA polimerase, melainkan RNA polimerase. Perbedaan
yang sangat nyata di antara kedua enzim ini terletak pada kemampuan enzim RNA
polimerase untuk melakukan inisiasi sintesis RNA tanpa adanya molekul primer.
(biomol.edublogs.org/files/2010/02/BAB-V-TRANSKRIPSI.pdf.hal:47-48)
Transcription: Important Concepts
and Terminology
RNA is synthesized by a DNA polymerase (uses DNA as
a template for the synthesis of RNA).
·
RNA polymerase locates genes in DNA by searching for promoter regions. The
promoter is the binding site for RNA polymerase. Binding establishes where
transcription begins, which strand of DNA is used as the template, and in which
direction transcription proceeds. No primer is required.
·
RNA polymerase moves along the template
strand in the 3’ to 5’ direction as it synthesizes the RNA product in the 5’ to
3’ direction using NTPs (ATP, GTP, CTP, UTP) as substrates. RNA polymerase does
not proofread its work. The RNA product is complementary and antiparallel to
the template strand.
·
The coding (antitemplate) strand is not
used during transcription. It is identical in sequence to the RNA molecule,
except that RNA contains uracil instead of the thymine found in DNA.
·
By convention, the base sequence of gene
is given from the coding strand (5’→3’).
·
In the vicinity of a gene, a numbering
system is used to identify the location of important bases. The first base
transcribed as RNA is defined as the +1 base of that gene region. To the left
(5’, or upstream) of this starting point for trancriptions, bases are -1,-2,-3,
ect. To the right (3’, or downstream) of this point, bases are +2,+3, ect.
·
Trancriptions ends when RNA polymerase
reaches a termination signal.
(USMLE Step1 Lecture
Note, hal:28)
Terjemahan
Transkripsi: Konsep Penting dan
Terminologi
RNA disintesis
oleh polimerase DNA (DNA menggunakan sebagai template untuk sintesis RNA).
·
Menempatkan polimerase RNA gen dalam DNA
dengan mencari daerah promoter. Promotor adalah tempat pengikatan RNA
polimerase. Binding menetapkan di mana transkripsi dimulai, yang untai DNA
digunakan sebagai template, dan hasil arah di mana transkripsi primer tidak
diperlukan.
·
RNA polimerase bergerak sepanjang untai
cetakan dalam 3 'ke 5' arah karena mensintesis produk RNA dalam 5 'ke 3' arah
menggunakan NTP (ATP, GTP, CTP, UTP) sebagai substrat. RNA polimerase tidak
mengoreksi tugasnya. Produk RNA komplementer dan antiparalel ke untai template.
·
Pengkodean (antitemplate) untai tidak
digunakan selama transkripsi. Hal ini identik di urutan ke molekul RNA, kecuali
bahwa RNA mengandung urasil bukan timin ditemukan dalam DNA.
·
Dengan konvensi, urutan basa gen
diberikan dari untai coding (5 '→ 3').
·
Di sekitar gen, sistem penomoran yang
digunakan untuk mengidentifikasi lokasi pangkalan-pangkalan penting. Basa
pertama tercantum sebagai RNA didefinisikan sebagai dasar +1 itu daerah gen.
Untuk (5 ', atau hulu) dari titik awal untuk trancriptions, basa adalah -1, -2,
-3, kiri dll. Ke kanan (3 ', atau hilir) dari titik ini, basa adalah +2, +3,
dll.
·
Transkrripsi berakhir ketika RNA polimerase
mencapai sinyal terminasi.
(USMLE Step1 Kuliah Catatan, Hal: 28)
2.3.Proses
Transkripsi
Secara
garis besar transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan
promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi. Masing-masing tahap akan dijelaskan
secara singkat sebagai berikut.
Pengenalan promoter
Agar
molekul DNA dapat digunakan sebagai cetakan dalam sintesis RNA, kedua untainya
harus dipisahkan satu sama lain di tempat-tempat terjadinya penambahan basa
pada RNA. Selanjutnya, begitu penambahan basa selesai dilakukan, kedua untai
DNA segera menyatu kembali. Pemisahan kedua untai DNA pertama kali terjadi di
suatu tempat tertentu, yang merupakan tempat pengikatan enzim RNA polimerase di
sisi 5’ (upstream) dari urutan basa penyandi (gen) yang akan ditranskripsi.
Tempat ini dinamakan promoter.
Inisiasi
Setelah
mengalami pengikatan oleh promoter, RNA polimerase akan terikat pada suatu
tempat di dekat promoter, yang dinamakan tempat awal polimerisasi atau tapak
inisiasi (initiation site). Tempat ini sering dinyatakan sebagai posisi +1
untuk gen yang akan ditranskripsi. Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan
di tapak inisiasi dan sintesis RNA pun segera dimulai.
Elongasi
Pengikatan
enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya pada untai DNA cetakan
membentuk kompleks transkripsi. Selama sintesis RNA berlangsung kompleks
transkripsi akan bergeser di sepanjang molekul DNA cetakan sehingga nukleotida
demi nukleotida akan ditambahkan kepada untai RNA yang sedang diperpanjang pada
ujung 3’ nya. Jadi, elongasi atau polimerisasi RNA berlangsung dari arah 5’ ke
3’, sementara RNA polimerasenya sendiri bergerak dari arah 3’ ke 5’ di
sepanjang untai DNA cetakan.
Terminasi
Berakhirnya
polimerisasi RNA ditandai oleh disosiasi kompleks transkripsi atau terlepasnya
enzim RNA polimerase beserta kofaktor-kofaktornya dari untai DNA cetakan.
Begitu pula halnya dengan molekul RNA hasil sintesis. Hal ini terjadi ketika
RNA polimerase mencapai urutan basa tertentu yang disebut dengan terminator.
Terminasi transkripsi dapat terjadi oleh dua macam sebab, yaitu terminasi yang
hanya bergantung kepada urutan basa cetakan (disebut terminasi diri) dan
terminasi yang memerlukan kehadiran suatu protein khusus (protein rho). Di
antara keduanya terminasi diri lebih umum dijumpai. Terminasi diri terjadi pada
urutan basa palindrom yang diikuti oleh beberapa adenin (A). Urutan palindrom
adalah urutan yang sama jika dibaca dari dua arah yang berlawanan. Oleh karena
urutan palindom ini biasanya diselingi oleh beberapa basa tertentu, maka
molekul RNA yang dihasilkan akan mempunyai ujung terminasi berbentuk batang dan
kala (loop).
Inisiasi
transkripsi tidak harus menunggu selesainya transkripsi sebelumnya. Hal ini
karena begitu RNA polimerase telah melakukan pemanjangan 50 hingga 60
nukleotida, promoter dapat mengikat RNA polimerase yang lain. Pada gen-gen yang
ditranskripsi dengan cepat reinisiasi transkripsi dapat terjadi berulang-ulang
sehingga gen tersebut akan terselubungi oleh sejumlah molekul RNA dengan
tingkat penyelesaian yang berbeda-beda.
(biomol.edublogs.org/files/2010/02/BAB-V-TRANSKRIPSI.pdf.hal:48-49)
Figure 9.1 The function of RNA polymerase is to copy one strand of duplex
DNA into RNA
(Lewin.hal:41)
Transkripsi
pada prokariot
Gene
transcription by E. coli RNA polymerase takes place in three
phases: initiation, elongation and termination. During initiation, RNA polymerase
recognizes a specific site on the DNA, upstream from the gene that will be
transcribed, called a promoter site and then unwinds the DNA locally.
During elongation the RNA polymerase uses the antisense strand
of DNA as template and synthesizes a
complementary RNA molecule using ribonucleoside 5’ triphosphates as precursors.
The RNA produced has the same sequence as the non-template strand, called the sense
strand (or coding
strand) except that
the RNA contains U instead of T. At different locations on the bacterial
chromosome, sometimes one strand is used as template, sometimes the other,
depending on which strand is the coding strand for the gene in question. The
correct strand to be used as template is identified for the RNA polymerase by
the presence of the promoter site. Finally, the RNA polymerase encounters a
termination signal and ceases transcription, releasing the RNA transcript and
dissociating from the DNA.
(B.D.Hames & N.M.Hooper,hal:170)
Terjemahan
Transkripsi
gen oleh RNA polimerase E. coli berlangsung dalam tiga tahap: inisiasi,
elongasi dan terminasi. Selama inisiasi, RNA polimerase mengakui situs tertentu
pada DNA, hulu dari gen yang akan ditranskripsi, disebut situs promotor dan
kemudian unwinds DNA secara lokal. Selama perpanjangan polimerase RNA
menggunakan antisense untai DNA sebagai template dan mensintesis molekul RNA
komplementer menggunakan trifosfat ribonucleoside 5 'sebagai prekursor. RNA
dihasilkan memiliki urutan yang sama seperti untai non-template, yang disebut
rasa strand (strand atau coding) kecuali bahwa RNA mengandung U bukan T. Pada
lokasi yang berbeda pada kromosom bakteri, kadang-kadang satu untai digunakan
sebagai template, kadang-kadang yang lain, tergantung pada strand adalah untai
coding untuk gen yang bersangkutan. Untai yang tepat untuk digunakan sebagai
template diidentifikasi untuk polimerase RNA dengan kehadiran situs promotor.
Akhirnya, polimerase RNA bertemu sinyal terminasi transkripsi dan berhenti,
melepaskan transkrip RNA dan memisahkan dari DNA.
(B.D.Hames & N.M.Hooper, Hal: 170)
Telah
dikatakan di atas bahwa transkripsi merupakan proses sintesis RNA yang
dikatalisis oleh enzim RNA polimerase. Berikut ini akan diuraikan sekilas enzim
RNA 50 polimerase pada prokariot, khususnya pada bakteri E.coli, promoter σ70,
serta proses transkripsi pada organisme tersebut.
RNA polimerase E. coli
Enzim
RNA polimerase pada E. coli sekurang-kurangnya terdiri atas lima subunit, yaitu
alfa (α), beta (β), beta prima (β’), omega (ɷ, dan sigma (σ). Pada bentuk
lengkapnya, atau disebut sebagai holoenzim, terdapat dua subunit α dan satu
subunit untuk masing-masing subunit lainnya sehingga sering dituliskan dengan α2ββ’ɷσ.
Holoenzim RNA polimerase diperlukan untuk inisiasi transkripsi. Namun, untuk
elongasi transkripsi tidak diperlukan faktor σ sehingga subunit ini dilepaskan
dari kompleks transkripsi begitu inisiasi selesai. Sisanya, yakni α2ββ’ɷ,
merupakan enzim inti (core enzyme) yang akan melanjutkan proses transkripsi.
Kebanyakan
urutan DNA yang ditranskrifsikan memunculkan mRNA, yang segera ditranslasikan
menjadi protein. Namun, jenis RNA yang paling berlimpah adalah ribosomal RNA
(rRNA) dan transfer RNA (tRNA), yang tidak mengode protein melainkan berfungsi
dalam proses translasi.
Reaksi
kimia keseluruhan yang dikatalis oleh RNA polimerase adalah
nNTP Mg2+ (NMP)n + nPPi
Reaksi
ini menggunakan empat ribonukleosida trifosfat (ATP, GTP, UTP, dan CTP) untuk
menyusun suatu rantai RNA, urutannya ditentukan oleh untai templat DNA. Penambahan
nukleotida berlangsung berurutan, ikatan fosfodieter terbentuk melalui
mekanisme yang sama seperti dijelaskan untuk DNA polimerase.
(Yohanis
Ngili.hal:479)
Tahapan transkripsi pada prokariot
Di
bawah ini akan dijelaskan sekilas tentang pembukaan heliks, yang terjadi antara
tahap pengikatan promoter dan insiasi transkripsi.
Pengikatan promoter
Pada
awalnya, RNA polimerase inti (α2ββ’ɷ) mempunyai afinitas nonspesifik
terhadap DNA. Keadaan ini dikenal sebagai pengikatan longgar, dan sifatnya
cukup stabil. Namun, begitu faktor σ bergabung dengan enzim inti tersebut
hingga terbentuk holoenzim, terjadilah pengurangan afinitas nonspesifik
terhadap DNA hingga 20.000 kali. Sejalan dengan hal itu, faktor σjuga
meningkatkan pengikatan holoenzim pada tempat pengikatan promoter yang tepat
hingga 100 kali. Dengan demikian, akan terjadi peningkatan spesifisitas
holoenzim yang tajam dalam mengenali promoter.
Pada
genom E. coli holoenzim dapat mencari dan mengikat promoter dengan sangat cepat.
Bahkan, karena begitu cepatnya, maka proses ini tidak mungkin terjadi melalui pengikatan
dan pelepasan holoenzim dari DNA secara berulang-ulang. Kemungkinan yang masuk
akal hanyalah melalui pergeseran holoenzim di sepanjang molekul DNA hingga
mencapai urutan promoter. Pada promoter, holoenzim mengenali urutan -35 dan - 10.
Kompleks awal antara holoenzim dan promoter dikenal sebagai kompleks tertutup (closed
complex).
Pembukaan heliks
Agar
pita antisens dapat diakses untuk perpasangan basa antara DNA dan RNA yang
disintesis, untai ganda (heliks) DNA harus dibuka terlebih dahulu oleh enzim
RNA polimerase. Pada kebanyakan gen pembukaan heliks oleh RNA polimerase akan dimudahkan
oleh struktur superkoiling negatif DNA sehingga transkripsi dapat ditingkatkan.
Namun, tidak semua promoter dapat diaktivasi oleh superkoiling negatif sehingga
terisyaratkan bahwa perbedaan topologi DNA dapat mempengaruhi transkripsi. Hal
ini mungkin karena adanya perbedaan hubungan sterik pada urutan -35 dan -10 di dalam
heliks. Sebagai contoh, promoter untuk subunit enzim DNA girase justru dihambat
oleh superkoiling negatif. Seperti kita ketahui, DNA girase adalah enzim yang bertanggung
jawab untuk superkoiling negatif pada genom E. coli sehingga superkoiling
negatif ini dapat bertindak sebagai umpan balik yang menghambat ekspresi DNA
girase.
Pembukaan
awal heliks DNA akan menyebabkan pembentukan kompleks terbuka (open complex)
dengan RNA polimerase. Proses ini dikenal sebagai pengikatan ketat.
Inisiasi
Berbeda
dengan sintesis DNA, sintesis RNA dapat berlangsung tanpa adanya molekul
primer. Oleh karena hampir semua tapak inisiasi transkripsi berupa basa G atau
A, maka nukleosida trifosfat pertama yang digunakan untuk sintesis RNA adalah GTP
atau ATP.
Mula-mula
RNA polimerase akan menggabungkan dua nukleotida pertama dan membentuk ikatan
fosfodiester di antara kedua nukleotida tersebut. Selanjutnya, sembilan basa
pertama ditambahkan tanpa disertai pergeseran RNA polimerase di sepanjang molekul
DNA. Pada akhir penambahan masing-masing basa ini akan terdapat peluang yang
nyata terjadinya aborsi untai RNA yang baru terbentuk itu. Proses inisiasi
abortif mempengaruhi laju transkripsi secara keseluruhan karena proses tersebut
memegang peranan utama dalam menentukan waktu yang dibutuhkan oleh RNA
polimerase untuk meninggalkan promoter dan memungkinkan RNA polimerase lainnya
menginisiasi putaran transkripsi berikutnya. Waktu minimum untuk pengosongan
promoter ini adalah 1 hingga 2 detik, suatu waktu yang relatif lama bila
dibandingkan dengan waktu untuk tahap-tahap transkripsi lainnya.
Elongasi
Jika
inisiasi berhasil, RNA polimerase melepaskan faktor σ, dan bersama-sama dengan
DNA dan RNA nasen (RNA yang baru disintesis), akan membentuk kompleks terner
atau kompleks yang terdiri atas tiga komponen. Dengan adanya kompleks terner ini
RNA polimerase dapat berjalan di sepanjang molekul DNA. Artinya, promoter akan ditinggalkannya
untuk kemudian ditempati oleh holoenzim RNA polimerase berikutnya sehingga
terjadi reinisiasi transkripsi.
Bagian
DNA yang mengalami pembukaan heliks, atau disebut dengan gelembung transkripsi
(transcription bubble), akan terlihat bergeser di sepanjang molekul DNA sejalan
dengan gerakan RNA polimerase. Panjang bagian DNA yang mengalami pembukaan
heliks tersebut relatif konstan, yakni sekitar 17 pb, sedangkan ujung 5’
molekul RNA yang disintesis akan membentuk heliks hibrid dengan pita antisens
DNA sepanjang lebih kurang 12 pb. Ukuran ini ternyata tidak mencapai satu putaran
heliks.
RNA
polimerase E. coli bergerak dengan kecepatan rata-rata 40 nukleotida per detik.
Akan tetapi, angka ini dapat bervariasi sesuai dengan urutan lokal DNA (urutan DNA
yang telah dicapai oleh RNA polimerase). Tetap dipertahankannya bagian DNA yang
mengalami pembukaan heliks menunjukkan bahwa RNA polimerase membuka heliks DNA
di depan gelembung transkripsi dan menutup heliks DNA di belakangnya. Dengan
demikian, heliks hibrid RNA-DNA harus berputar setiap kali terjadi penambahan nukleotida
pada RNA nasen.
Terminasi
RNA
polimerase tetap terikat pada DNA dan melangsungkan transkripsi hingga mencapai
urutan terminator (sinyal stop), yang pada umumnya berupa struktur seperti tusuk
konde (hairpin). Struktur yang terdiri atas batang dan kala (loop) ini terjadi
karena RNA hasil transkripsi mengalami komplementasi diri. Biasanya, bagian
batang sangat kaya dengan GC sehingga sangat stabil (GC mempunyai ikatan
rangkap tiga). Di sebelah downstream (3’) dari struktur tusuk kode sering kali
terdapat urutan yang terdiri atas empat U atau lebih.
Nampaknya
RNA polimerase akan segera berhenti begitu struktur tusuk konde RNA disintesis.
Bagian ujung RNA yang mengandung banyak U tersebut mempunyai ikatan yang lemah
dengan basa-basa A pada DNA cetakan sehingga molekul RNA hasil sintesis akan
dengan mudah terlepas dari kompleks transkripsi. Selanjutnya, pita DNA cetakan
yang sudah tidak berikatan atau membentuk hibrid dengan RNA segera menempel
kembali pada pita DNA komplemennya. RNA polimerase inti pun akhirnya terlepas
dari DNA.
Terminasi menggunakan protein rho
Telah
disinggung di muka bahwa selain karena adanya struktur tusuk konde, terminasi
transkripsi dapat juga terjadi dengan bantuan suatu protein khusus yang dinamakan
protein rho (ρ). Rho merupakan protein heksamer yang akan menghidrolisis ATP
dengan adanya RNA untai tunggal. Protein ini nampak terikat pada urutan sepanjang
72 basa pada RNA, yang diduga lebih disebabkan oleh pengenalan suatu struktur
spesifik daripada karena adanya urutan konsensus. Rho bergerak di sepanjang RNA
nasen menuju kompleks transkripsi. Pada kompleks transkripsi ini rho memungkinkan
RNA polimerase untuk berhenti pada sinyal terminator tertentu. Sinyalsinyal terminator
ini, seperti halnya sinyal terminator yang tidak bergantung kepada rho, lebih
dikenali oleh RNA daripada oleh DNA cetakannya. Adakalanya terminator tersebut juga
berupa struktur tusuk konde tetapi tidak dikuti oleh urutan poli U.
(biomol.edublogs.org/files/2010/02/BAB-V-TRANSKRIPSI.pdf.hal:55-58)
Pada
E. Coli, terdapat dua mekanisme terminasi yaitu: adanya protein ρ (rho) yang membantu
melepaskan RNA atau terminasi tanpa bantuan protein ρ (rho-independen) dimana
pada daerah terminator membentuk seperti loop.
(Shabarni
Gaffar.hal:34)
2.1. Struktur RNA
Molekul RNA
mempunyai bentuk yang berbeda dengan DNA. RNA memiliki bentuk pita tunggal dan
tidak berpilin. Tiap pita RNA merupakan polinukleotida yang tersusun atas
banyak ribonukleotida. Tiap ribonukleotida tersusun atas gula
ribosa, basa nitrogen, dan asam fosfat.
Basa nitrogen RNA juga
dibedakan menjadi basa purin dan basa pirimidin. Basa purinnya sama
dengan DNA tersusun atas adenin (A) dan guanin (G), sedangkan basa pirimidinnya
berbeda dengan DNA yaitu tersusun atas sitosin (C) dan urasil (U).
Tulang
punggung RNA tersusun atas deretan ribosa dan fosfat. Ribonukleotida RNA
terdapat secara bebas dalam nukleoplasma dalam bentuk nukleosida trifosfat,
seperti adenosin trifosfat (ATP), guanosin trifosfat (GTP), sistidin trifosfat
(CTP), dan uridin trifosfat (UTP). RNA disintesis oleh DNA di dalam inti sel
dengan menggunakan DNA sebagai cetakannya.
Susunan RNA terdiri atas:
a. gugus fosfat
b. gula pentosa (gula ribosa),
c. basa nitrogen.
Basa nitrogen dibedakan menjadi dua jenis.
1) Basa purin yang tersusun dari Adenin (A) dan
Guanin (G).
2) Basa pirimidin yang tersusun dari Sitosin (S)
dan Urasil (U).
2.2.
Jenis RNa Hasil Transkripsi
Proses transkripsi menghasilkan tiga jenis molekul
RNA, yaitu : mRNA, tRNA dan rRNA. Messenger RNA (mRNA) merupakan blue print
yang mengkode urutan asam amino dari satu atau lebih polipeptida yang terdapat
dalam satu gen atau sekumpulan gen. Transfer RNA (tRNA) berfungsi membaca
informasi yang dikode oleh mRNA dan mentransfer asam amino tertentu ke rantai
polipeptida yang sedang tumbuh selama proses sintesis protein. Molekul
ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen ribosom, yang berfungsi sebagai cetakan
tempat sintesis protein terjadi.
(Shabarni Gaffar.hal:31-32)