Sintesis Protein Nabila Salsabila8SINTESIS PROTEIN
Nabila Salsabila/1306370700/Teknik Kimia
ABSTRAKSintesis protein atau translasi adalah proses
penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi
rangkaian asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.
Pada eukariotik terdapat fase pengolahan yang disebut dengan fase
pasca transkripsi sebelum menuju tahap translasi. Proses translasi
dibagi lagi menjadi 4 tahap, yaitu aktivasi asam amino, inisiasi,
elongasi dan juga terminasi. Setelah proses translasi, terdapat
proses post-translasi sebelum protein didistribusikan ke luar sel.
Pada tahap post-translasi ini dapat terjadi folding protein,
clevage proteolitik, modifikasi kimia, dan juga intein
penyambung.
Kata KunciAktivasi Asam Amino; Clevage Proteolitik; Elongasi;
Folding Protein; Inisiasi; Intein Penyambung; Modifikasi Kimia;
Pasca-Transkripsi; Post-Translasi; Sintesis; Terminasi; Translasi;
Translokasi.
1. Proses pasca-transkripsiPada eukariotik terdapat intron dan
ekson sehingga mRNA yang sudah melakukan transkripsi tidak bisa
langsung dibawa untuk ditranslasi, karena mRNA harus diolah
terlebih dahulu. Fase pengolahan ini disebut dengan fase pasca
transkripsi. Pre-mRNA yg dihasilkan dari proses transkipsi tharus
dimodifikasi dahulu dengan tahap sebagai berikut:1) Pemberian topi
(capping) dan ekor (poliadenilasi)Setiap ujung molekul pre-mRNA
dimodifikasi dengan cara tertentu. Ujung 5 yaitu ujung depan,
pertama kali dibuat saat transkripsi segera ditutup dengan
mukleotida guanin (G) yang termodifikasi. Pemerian topi ini
mempunyai setidaknya 2 fungsi:a. Ujung ini melindungi mRNA dari
degradasi enzim hidrolisis. b. Setelah mRNA sampai di sitoplasma,
ujung 5 berfungsi sebagai bagian dari tanda lekatkan di sini untuk
ribosom. Pada ujung 3 suatu enzim menambahkan ekor polia(A) yang
terdiri dari 30-200 nukleotida adenin. Ekor poli(A) berfungsi
mempermudah ekspor mRNA dari nukleus.
Gambar 1. Capping dan pemberian ekor pada mRNA
Poliadenilasi merupakan proses penambahan poliA (rantai AMP)
pada ujung 3 nukleotida mRNA. Fungsinya untuk meningkatkan
stabilitas mRNA dan meningkatkan efisiensi translasi.
2) SplicingSaat proses transkripsi, RNA polimerase
mentranskripsi intron maupun ekson dari DNA. Splicing merupakan
proses pembuangan intron dan penyambungan ekson. Intron adalah
bagian penyela, merupakan segmen asam nukleat bukan pengkode dan
terletak diantara daerah pengkode. Sedangkan ekson adalah daerah
yang yang diekspresikan atau ditranslasi menjadi asam amino. Dalam
penyambungan RNA, intron dikeluarkan dan ekson bergabung.
Penyambungan RNA dikatalis oleh ribonukleoprotein nucleus kecil
(snRNP), yang beroperasi de dalam susunan yang lebih besar disebut
spliosom. Setelah dilakukan berbagai modifikasi di atas, jadilah
mRNA matang (mature mRNA).
2. Translasi
Gambar 2. RibosomGambar 2. RibosomSebelum membahas proses
translasi pada sintesis protein, ada baiknya dijelaskan ribosom
yang merupakan bagian yang sangat penting pada proses tersebut..
Ribosom adalah tempat untuk pembentukan polipeptida. Asam amino
juga diikat pada ribosom dan dalam waktu yang sama juga mengikat
t-RNA (bagian biru pada gambar). Setiap asam amino terikat pada
rantai polipeptida yang terus tumbuh. Rantai tersebut akan terputus
dari ribosom sesaat setelah lengkap. Rantai yang polipeptida yang
panjang mampu diikat oleh ribosom dengan akurasi yang
sempurna.Ribosom memiliki 2 subunit yaitu small subunitdan large
subunit. Pada sel prokariotik ribosom memiliki ukuran yang lebih
besar. Small subunit memiliki ukuran 30S, S merupakan svedberg
unit. Svedberg unit bukan merupakan satuan SI yang diukur
berdasarkan tingkat sedimentasi yaitu seberapa cepat suatu partikel
dapat bersedimentasi. Hal tersebut dapat dilihat dari waktu yang
suatu molekul dapat tempuh untuk mencapai bagian dasar tert tube
dibawah gaya sentrifugal pada alat sentrifugasi. Small subunit pada
ribosom prokariot mengandung 16S r-RNA dengan 21 protein. Selain
dari itu juga terdapat large subunit yang mengandung 23S r-RNA, 5S
r-RNA, serta 34 protein. Lain halnya dengan ribosom prokariot, pada
ribosom eukariotik small subunit memiliki ukuran 40 S. Subunit
tersebut mengandung 16S r-RNA dengan 21 protein. Sedangkan large
subunit memiliki ukuran 60S dengan 28S r-RNA, 5,8S r-RNA, 5S r-RNA,
serta 45 protein didalamnya. Dapat ditarik kesimpulan bahwa
walaupun memiliki ukuran yang lebih kecil. Ribosom pada eukariotik
tersusun dari protein dengan jumlah yang lebih benyak dibanding sel
prokariotik.Pada small subunit setiap ribosom memiliki daerah
tempat pengikatan untuk m-RNA. Sedangakan pada large subunit
terdapat tiga daerah pengikatan yaitu A, P, dan E. A-site pada
ribosom merupakan Amynoacyl-site, P-site merupakan Peptidil-site,
sementara pada E-site yang merupakan Exit-site rantai t-RNA yang
tidak lagi mengikat protein biasanya hanya singgah sebelum akhirnya
keluar dari ribosom.
Proses translasi dibagi lagi menjadi 4 tahap, yaitu aktivasi
asam amino, inisiasi, elongasi dan juga terminasi. Secara umum,
tahapan translasi pada eukariotik dan prokariotik hampir sama,
namun dibeberapa proses terdapat ciri khas pada masing-masing sel
tersebut. Perbedaan yang sangat terlihat pada proses translasi
ekukariot dan prokariot adalah prokariot menjalankan proses
translasi sebelum proses transkripsi selesai. Hal ini dikarenakan
prokariot tidak memiliki membran inti sehingga mRNA yang dihasilkan
dapat langsung menuju sitosol untuk proses translasi.
1) Aktivasi Asam AminoAktivasi asam amino ini bertujuan untuk
mendapatkan asam amino yang mampu mengidentifikasi dan berkombinasi
denga suatu mRNA yang dikenal sebagai suatu kodon melaui suatu
ikatan hidrogen. Aktivasi ini melibatkan suatu modifikasi kimiawi
dari asam amino melalui ikatan kovalennya denga molekul tRNA yang
akan berinteraksi langsung dnegan mRNA (kodon) pada proses
translasi (RNA-RNA).Tahap awal aktivasi asam amino memerlukan suatu
enzim aktivasi khusus yang disebut sebagai sintetase
tRNA-Aminoasil, yang mengkatalis sintesis adenilat-aminoasil dengan
substrat asam amino spesifik dan juga ATP. Hasil asam amino-AMP ini
lalu ditransfer kepada tRNA pada terminal -3. Energi yang
diperlukan untuk menghubungkan gugus karbonil dari suatu asam amino
dengan fosfat dari penggunaan energi ATP dimana terjadi reduksi
pirosfat pada ATP dengan cara dihidrolisis. Hal ini dikarenakan
ikatan fosfat-fosfat pada pirofosfat benergi tinggi akan dapat
memenuhi kebutuhan energi untuk pembentukan adenilat-aminoasil.
Selain digunakan pada sintesis kompleks tersebut, energi dari ATP
disimpan dalam ikatan anhidrida campuran dari adenilat-aminoasil
pada proses. Langkah selanjutnya pada proses aktivasi asam amino,
yaitu asam amino hasil derivat dari adenilat ditransfer ke suatu
gugusan hidrokasil dari nukleotida adenil pada ujung 3 dari sutau
tRNA. Meskipun produk dari tRNA-aminoasil dikenal sebagai produk
derivat-3. Namun belun dapat dipastikan gugus karboksil pada suatu
asam amino membentuk suatu ikatan ester dengan gugusan hidroksil-2
atau -3. Transfer gugus acyl antara dua gugusan hidroksil
berlangsung dengan mudah dan cepat sehingga sulit ditemukan reaksi
kimia yang terbentuk. Ikatan ester yang dibentuk dalam sintesis
tRNA-aminoasil mempunyai energi bebas hasil hidrolisi sebanding
dengan fosfat terminal dari ATP. Dengan demikian, rekasi hidrolitik
dari PPi yang dihasilkan pada reaksi awal yang menginisiasi
keseluruhan proses pada aktivasi asam amino. Reaksi kimianya,
yaitu:
sam Amino + ATP + tRNA + H2O tRNA-aminoasil + AMP + 2Pi
Untuk lebih memahami proses dari aktivasi asam amino dan tRNA
dapat divisualisasikan pada gambar berikut:
Gambar 3. Proses Aktivasi tRNA-aminoasil
Untuk mengkatalis proses pembentukan tRNA-aminoasil sintetase
tRNA-aminoasil memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor untuk proses
enzimatik. Setiap sintetase tRNA-aminoasil bersifat sangat spesifik
untuk asam amino tertentu yang akan diaktivasi dan juga bersifat
cukup spesifik terhadap tRNA yang akan menerima asam amino. Oleh
karena itu, setiap sel paling tidak membutuhkan sedikitnya 20
sintetase tRNA-aminoasil yang berbeda. Selain sintetase
tRNA-aminoasil yang berperan penting pada proses aktivasi asam
amino, terdapat juga enzim sintetase tRNA-isoleusil. tRNA-isoleusil
merupakan suatu kompleks enzim yang mempunyai fungsi untuk
mendeteksi kesalahan yang terjadi pada aktivasi asam amino.
tRNA-aminoasil hanya bersifat cukup spesifik terhadap tRNA yang
digunakan pada aktivasi asam amino sehingga enzim sintetase
tRNA-aminoasil dapat digunakan oleh tRNA yang berbeda, sehingga
dapat terjadi kesalahan dalam proses aktivasi asam amino yang dapat
dideteksi oleh sintetase tRNA-isoleusil.
2) Inisiasi
Dalam tahap inisiasi, komponen yang dibutuhkan untuk berjalannya
proses ini, yaitu:1. Rantai mRNA yang akan ditranslasi 2. Unit
ribosom yang terdiri dari subunit besar dan subunit kecil3.
tRNA-aminoasil yang spesifik terhadap kodon pertama pada mRNA4. GTP
(Guanosine triphosphate)yang memnyediakan energy untuk proses
inisiasi pada sel eukariotik5. Faktor inisiasi yang dapat membentuk
komplek inisiasi. Padas sel prokariotik memiliki 3 faktor inisiasi,
yaitu (IF-1, IF-2, and IF-3) sedangkan pada sel eukariotik memiliki
lebih dari 10 jenis factor inisiasi dengan symbol elf
Terdapat perbedaan dalam hal proses inisiasi translasi antara
prokariot dengan eukariot. Pada eukariot kodon inisiasi adalah
metionin, sedangkan pada prokariot adalah formil-metionin/fMet
Proses inisiasi yang terjadi pada proses translasi dapat dibagi
pada sel eukariotik dan sel eukariotik dijelaskan sebagai berikut
:
Inisiasi translasi pada eukariotTahapan inisiasi translasi pada
eukariot adalah sebagai berikut: 1. Tahap pertama meliputi
pembentukan kompleks preinisiasi (preinitiation complex). Struktur
ini terdiri dari subunit 40S ribosom, ternary complex' yang
tersusun dari faktor inisiasi eIF2 yang terikat tRNAMet inisiator,
molekul GTP, dan tiga faktor eIF1, eIF1A, eIF3. Seperti pada
bakteria, tRNA inisiator ini tidak mengenali kodon internal 5AUG3.
Berbeda dengan bacteria, tRNA inisiator eukariot diaminoasetilasi
dengan metionin normal, bukan oleh Nformilmetionin. 2. Kompleks
preinisiasi selanjutnya bergabung dengan ujung 5 the mRNA. Tahap
ini memerlukan kompleks pengikatan tudung (cap binding complex),
kadangkadang disebut eIF4F, yang terdiri dari faktor inisiasi
eIF4A, eIF4E dan eIF4G. Faktor inisiasi eIF4G berfungsi sebagai
jembatan antara eIF4E (yang terikat pada tudung) dan eIF3 (yang
terikat pada kompleks preinisiasi) (Hentze, 1997). Hasil dari tahap
ini adalah kompleks preinisiasi menjadi terikat pada daerah ujung 5
mRNA. Pengikatan ini juga dipengaruhi oleh ekor poli (A) ujung 3
mRNA. Interaksi ini diduga dimediasi oleh protein PADP
(polyadenylatebinding protein), yang terikat pada ekor poli(A)
3. Setelah kompleks preinisiasi mengikat ujung mRNA, kompleks
ini sekarang disebut kompleks inisiasi (initiation complex), harus
menggeserkan posisinya (scanning) sepanjang mRNA sampai mencapai
kodon inisiasi. a) Daerah yang harus dipindai (scanning) ini,
disebut daerah leader mRNA eukariotik, panjangnya dapat beberapa
puluh, atau bahkan ratusan nukleotida dan seringkali mengandung
daerah yang membentuk struktur tusuk konde (hairpins) dan struktur
pasangan basa lain. Ada dugaan, struktur tersebut dihilangkan oleh
kombinasi faktor inisisiasi eIF4A dan eIF4B. b) Faktor inisiasi
eIF4A, dan mungkin juga eIF4B, mempunyai aktivitas helikase yang
dapat memutuskan ikatan basa intramolekuler mRNAhas sehingga dapat
melapangkan jalan kompleks inisiasi c) Kodon inisiasi, yang
biasanya 5AUG3 pada eukariot, dapat dikenali sebab urutan ini
terdapat dalam urutan konsensus pendek, 5ACCAUGG3, yang dikenal
sebagai konsensus Koza (Kozak consensus).
4. Ketika kompleks inisiasi telah menduduki kodon inisiasi,
subunit besar ribosom akan mengikat kompleks inisiasi ini. Seperti
pada bakteria, tahap ini memerlukan hidrolisis GTP dan pelepasan
faktorfaktor inisiasi. Faktor inisiasi terakhir yang terlibat pada
tahap ini adalah eIF5 (yang membantu pelepasan faktorfaktor
inisiasi lain) dan eIF6 (yang bergabung dengan subunit besar yang
tidak terikat dan mencegah untuk menempel pada subunit kecil di
dalam sitoplasma).
Pada Prokariot inisiasi translasi meliputi tahaptahap sebagai
berikut:Faktor inisiasi (IF) 2 bergabung dengan GTP, Selanjutnya
keduanya berikatan dengan small subunit pada daerah A-site dan
membantunya dalam mengenali kodon AUG sebagai kodon start. Daerah
pengikatan ribosom ini disebut sebagai shine dalgarno sequence.
Setelah mengenali kodon start gabungan antara IF 2, GTP, serta
small subunit kemudian menempel pada kodon start tersebut. IF 2.
t-RNA telah siap dengan antikodon dan mengikat protein methionen
yang merupakan kode protein dari kodon AUG. Met-tRNA tersebut
kemudian menempel pada ribosom dengan bantuan IF 3. Setelah
berhasil menempal pada ribosom di kodon start IF 3 kemudian
terlepas dari t-RNA.Pada tahap ini large subunit kemudian siap
untuk bergabung dengan small subunit dan membentuk 70S initiation
complex. Saat penempelan large subunit pada smallsubunit terjadi
hidrolisi yang membuat IF 1, IF 2, GDP, serta Pi terlepas dari
ribosom. Saat large subunit menempel, Met-tRNA terikat pada posisi
P-site. Hal ini memberikan kekosongan pada posisi A-site dalam
ribosom yang siap untuk tahap selanjutnya yaitu elongasi.
Gambar 4. Proses InisiasiSintesis Protein Nabila Salsabila
Sintesis Protein Nabila Salsabila8
3) ElongasiElongasi pada prokariotik dan eukariotPemanjangan
atau elongasi rantai polipeptida akan terus berlangsung hingga
suatu triplet kodon yang menyandi terminasi memasuki situs A.
Penempelan subunit besar ribosom pada kompleks inisiasi menyebabkan
terbentuknya dua situs tempat penempelan aminoasiltRNA. Templat
pertama, P atau peptidil, ditempati oleh initiator tRNAiMet, yang
membawa Nformylmethionine atau methionine, dan antikodon tRNA ini
berpasangan dengan kodon inisiasi. Tempat kedua, A or aminoacyl
site, ditempati kodon kedua pada rangka baca (open reading
frame).Pada E. coli, aminoasiltRNA dibawa ke situs A oleh faktor
elongasi EFTu, yang menjamin bahwa hanya tRNA yang membawa asam
amino yang benar yang dapat memasuki situs A, tRNA yang membawa
asam amino yang salah akan ditolak memasuki situs A. EFTu merupakan
protein G yang mengikat molekul GTP, suatu molekul sumber energi.
Pada eukariot, faktor elongasi yang setara dengan EFTu adalah eEF1,
yang merupakan kompleks yang terdiri dari empat subunit: eEF1a,
eEF1b, eEF1d and eEF1g.Ketika aminoasiltRNA memasuki situs A,
ikatan peptida dibentuk di antara dua asam amino. Proses ini
dikatalisis oleh enzim peptidil transferase, yang melepaskan asam
amino dari tRNAiMet inisiator dan kemudian membentuk ikatan peptida
di antara asam amino ini dan asam amino yang terikat tRNA kedua.
Pada bakteria, aktivitas peptidil transferase dijalankan oleh 23S
rRNA subunit besar ribosom, sebagai ribozim. Reaksi ini memerlukan
energi yang diperoleh dari hidrolisis GTP yang terikat pada EFTu
(eEF1 in eukaryotes). EFTu yang tidak aktif karena kehilangan GTP
selanjutnya dikeluarkan dari ribosom dan diganti oleh EFTs. Pada
eukariotik, faktor elongasi yang setara EFTs belum diketahui, dan
diduga faktor elongasi eEF1 bersifat regeneratif. Tahap berikutnya
adalah translokasi yang meliputi tiga kejadian secara bersamaan
yaitu: Ribosom bergeser sepanjang tiga nukleotida (satu kodon),
kodon berikutnya memasuki situs A tRNA dipeptida bergeser menempati
situs P. tRNA deasetilasi (yang tidak mengikat asam amino) bergeser
memasuki situs E (exit site) pada bakteria atau langsung
meninggalkan ribosom pada eukariot.
4) TerminasiTerminasi translasi pada prokariotik dan
eukariotikSintesis protein berakhir ketika proses elongasi mencapai
satu dari tiga kodon terminasi. Situs A sekarang tidak dimasuki
tRNA tetapi oleh protein release factor. Mulai proses terminasi
dalam suatu translasi sintesis protein ditandai dengan tempat A
pada ribosom menerjemahkan salah satu dari 3 kodon terminasi, yaitu
UAA, UAG atau UGA.Pada sel prokariotik, kodon terminasi ini
diidentifikasi oleh factor pelepasan (RF) yang berbeda beda. FR-1
bertugas untuk mengidentifikasi kodon terminasi UAA dan UAG
sedangkan RF-2 mengidentifikasi UGA dan UAA. Ketika factor
pelepasan ini berikatan dengan kompleks kodon, hal ini menyebabkan
hidrolisis pada ikatan yang menghubungkan peptide dengan tRNA pada
tempat P, yaitu asam amino karboksil pada bagian ujung dari
tRNA-aminoasil yang masih berikatan dengan ribosom dan melepaskan
polipeptida yang baru disintesis. Selanjutnya faktor pelepasan
ketiga (RF-3-GTP) yang menyebabkan pelepasan RF-1 ataupun RF-2
bersamaan dengan GTP dihidrolisis menjadi GDP dan residu tunggal
fosfat.Berbeda dengan sel prokariotik, sel eukariotik hanya
memiliki satu faktor pelepasan, yaitu eRF, dimana dapat
mengidentifikasi ketiga jenis kodon terminasi. Selain itu juga
terdapat faktor pelepasan eRF-3 yang memiliki fungsi yang sama
dengan faktor RF-3 pada sel prokariotik. Dari penjelasan diatas
dapat disimpulkan:
Bakteria mempunyai tiga release factor yaitu: RF1, yang
mengenali kodon 5UAA3 dan 5UAG3, RF2 yang mengenali 5UAA3 dan
5UGA3, RF3 yang memicu pelepasan RF1 dan RF2 dari ribosom setelah
terminasi, reaksi pelepasan ini memerlukan energi yang diperoleh
dari hidrolisis GTP.
Eukariot hanya mempunyai dua protein release factor: eRF1, yang
mengenali kodon terminasi, Struktur eRF1 yang ditentukan dengan
teknik kristalografi sinarX, menunjukkan bahwa bentuk protein ini
sangat mirip dengan tRNA. Hal ini dapat menjelaskan mengapa release
factor ini dapat memasuki situs A yang mengandung kodon terminasi.
eRF3, yang diduga berperan seperti RF3.
2. Post-TranslasiSetelah tahap translasi selesai, polipeptida
hasil translasi tidak langsung aktif. Untuk menjadi protein aktif
atau fungsional dalam sel, protein harus mengalami sedikitnya satu
dari empat tipe proses post-translational berikut ini.
Gambar 5. Empat tipe proses post-translasi
1) Pelipatan Protein (Protein Folding)Folding merupakan
pelipatan dari rantai polipeptida. Protein yang merupakan rangkaian
dari asam -asam amino ini harus mengalami pelipatan (folding) untuk
dapat mencapai struktur aslinya, karena protein hanya dapat
berfungsi jika mempunyai struktur asli tersebut. Pelipatan protein
di dalam sel merupakan proses kompleks yang membutuhkan bantuan
molekul lain dan energi. Jika proses pelipatan benar maka asam
amino tersebut akan menjadi aktif dan sebaliknya. Molekul protein
yang membantu prosesfoldingadalah: Chaperon molekuler: mengikat dan
menstabilkan protein yang belum dilipat (unfolded protein),
sehingga tidak beragregat dengan protein lain Chaperonin: membantu
proses pelipatan protein dalam sel. Contoh: GroEL dan GroES
Gambar 6. Pelipatan ProteinBegitu diperoleh kondisi yang sesuai,
kebanyakan polipeptida akan segera melipat menjadi struktur tersier
yang tepat karena biasanya struktur tersier ini merupakan
konformasi dengan energi yang paling rendah. Secarain vivo (di
dalam sel), pelipatan yang tepat seringkali dibantu oleh
protein-protein tertentu yang disebutchaperon. Chaperon akan
bersentuhan langsung dengan nascent protein. DnaK mengarahkan
protein ke sistem Chaperonin GroES dan GroEL. GroEL dan GroES
berperan untuk menjadi tempat pelipatan protein sehingga protein
tersebut menjadi aktif. Proses pelipatan protein memiliki mekanisme
yang sama pada sel eukariot dan juga prokariot.
2) Clevage proteolitikPembelahan Proteolytic mempunyai dua
fungsi dalam proses translasi sebelumnya dari protein. Yang pertama
untuk memindahkan potongan pendek dari daerah terminal N dan C
polypeptides, menyisakan molekul tunggal dipendekkan yang terlipat
dalam protein aktif. Kedua, digunakan untuk memotong rantai
polipeptida ke dalam segmen-segmen yang sebagian atau seluruhnya
merupakan protein aktif. Pemotongan ini dilakukan oleh suatu enzim
yang disebut proteasome. Mekanismenya adalah tahap pertama molekul
ubiquitin menempel pada protein menggunakan enzim yang terdapat
pada sitosol, selanjutnya protein-ubiquitin dikenali oleh
proteasome. Komponen enzimatik pada proteasome memotong protein
menjadi segmen segmen yang nantinya akan didegradasi oleh enzim
enzim di dalam sitosol. Peristiwa ini biasa terjadi pada eukariotik
dan jarang terjadi pada prokariotik.Gambar 7. Mekanisme clevage
proteolitik
3) Modifikasi Kimiawi Modifikasi kimiawi adalah tambahan yang
dilakukan pada polipeptida hasil sintesi sebelum dikirim ke target
bertujuan untuk mengaktifkan beberapa fungsi dari protein atau
memberikan sifat tertentu pada protein. Modifikasi kimiawi dapat
terjadi pada protein hasil sintesis pada sel eukariot ataupun
prokariot dengan mekanisme yang hampir sama. Pada modifikasi
kimiawi ini dapat dilakukan penambahan gula, lipid, gugus fosfat
atau penambahan-penambahan lain pada polipeptida hasil
sintesis.
Tabel 1. Contoh dari Post-Translational Modifikasi Kimia
(Sumber : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books)
GlikosilasiProses glikolisasi adalah penambahan molekul
karbohidrat atau gula separuh protein, dengan range jenis gula
sederhana monosakarida termodifikasi pada faktor inti transkripsi
hingga gula yang memiliki rantai polisakarida bercabang kompleks
pada reseptor permukaan sel. Terdapat 2 jenis glikosilasi, yaitu
the N-linked glycosylation, yang terjadi pada pembentukan
oligosakarida Asparagine-linked dan O-linked glycosylation terjadi
pada pembentukan oligosakarida serine/Threonine-linked yang
merupakan komponen utama struktur pada permukaan berbagai jenis sel
dan protein yang disekresi. Glikosiliasi dapat terjadi pada protein
yang dapat terlipat sempurna yang akan berimbas pada peningkatan
kestabilan dan kelarutan protein untuk melindungi dari efek
degradasi.
Gambar 8. Glikosilasi
PhosphorylationFosforilasi adalah proses penambahan senyawa
fosfat (PO4) pada sisa serine, tyrosine atau threonine pada rantai
peptide, dan proses ini juga dapat terjadi sisa sel prokariotik.
Penambahan ataupun pengurangan molekul fosfat dapat merubah
konformasi protein hingga fungsional dari protein tersebut dengan
mengubah muatan fan hidrofobisitas secara lokal. Fosforilasi
memainkan peran penting dalam pengaturan proses selular seperti
siklus sel seperti apoptosis ataupun transduksi sinyal Salah satu
contohnnya adalah kinase cascades dapat terjadi bergantung dengan
keberadaan reaksi fosforilasi.
N-Asetilasi Pada proses ini terjadi perpindahan grup nitrogen
asetil dan terjadi pada semua protein sel eukariotik. N-asetilasi
memiliki 2 mekanisme reaksi, yaitu reversible and irreversible.
Methionine aminopeptidase (MAP) adalah enzim yang bertanggung jawab
terhadap proses ujung N-asetilasi yang menghasilkan potongan
ujung-N metionin sebelum digantikan olen asam amino dengan gugus
asetil dari asetil Ko-A oleh enzim N-acetyltransferase. Proses
asetilasi ini membantu kestabilan dari protein, menjaga ujung-N dan
mengatur regulasi dari interaksi DNA-protein pada protein
histon.
LipidasiLipidasi proses dimana molekul lipid, seperti asam lemak
berikatan secara kovalen dengan protein. Secara umum, lipidasi
membantu lokalisasi selular dan pentargetan dalam proses sinyal
sel, ikatan membrane sebagai mediator dalam interaksi antar
protein. Salah satu bentuk penting dari lipidasi yaitu palmitolasi
dimana membentuk ikatan thioster antara rantai panjang asam lemak
dan residu cysteine, N-miristorlasi residu glisin dimana berperan
dalam pentargetan embrane.
Methylation Metilasi adalah proses terjadinya perpindahan 1
gugus metil karbon baik itu nitrogen ataupun oksigen terhadap
bagian asam amino pada rantai protein, dikenal sebagai
kecenderungan N atau O-metilasi. Enzim yang bertanggung jawab
terhadap proses metilasi ini adalah methyltransferases walaupun
S-adenosyl methionine (SAM) adalah donor utama dari proses
metilasi. Metilasi dari protein histon dapat mengatur kemampuan DNA
dalam proses transkripsi.
4) Intein PenyambungJenis terakhir dari proses
post-translational yaitu intein penyambung. Intein adalah urutan
penyela pada beberapa protein, mirip intron pada mRNA. Intein harus
dibuang (splicing) dan disambung (exteins) menjadi protein aktif.
Kebanyakan intein dikenal pada bakteri dan archaea tetapi ada juga
contoh pada eukariota yang lebih rendah. Dalam beberapa kasus ada
lebih dari satu intein dalam protein tunggal. Dua fitur inteins :
Pertama : struktur dari dua inteins ditentukan oleh kristalografi
X-ray (Duan et al., 1997; Klabunde et al., 1998). Struktur ini
bersifat sama dengan protein Drosophila disebut Hedgehog (satu
protein autoprocessing yang memotong diri menjadi dua). Kedua :
inteins memotong segmen spesifik sequen endonuklease di urutan
sesuai dengan lokasi penyisipannya di gen yang disandi untuk satu
versi intein bebas dari protein dan derivatnya. Jika sel juga
berisi gen penyandi untuk intein yang berisi protein, urutan DNA
untuk intein mampu menuju ke lokasi yang akan potong, mengubah
intein-minus ke dalam intein-plus proses ini disebut 'intein
homing' (Pietrokovski, 2001).
Gambar 9. Intein Homing
Sel yang heterozigot kemungkinan mengandung gen intein, memiliki
satu alel dengan intein dan satu alel tanpa intein tersebut.
Setelah splicing protein, intein memotong intein-minus gen, yang
memungkinkan salinan urutan DNA intein untuk melompat ke gen ini,
mengubahnya menjadi intein-plus.
KesimpulanTranslasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida
yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam amino yang
menyusun suatu polipeptida atau protein. Proses translasi terjadi
dalam beberapa tahap, yaitu aktivasi asam amino, inisiasi,
elongasi, terminasi dan pasca translasi. Proses pasca translasi
bertujuan untuk menjadikan protein yang baru disintesis dapat aktif
atau fungsional terhadap organel yang akan dituju. Proses translasi
pada prokariot dan eukariot memiliki perbedaan yang cukup
signifikan pada proses inisiasi. Pada eukariot kodon inisiasi
adalah metionin, sedangkan pada prokariot adalah
formil-metionin/fMet. Namun untuk beberapa tahapan lainnya eukariot
dan prokariot memiliki mekanisme yang yang sama. Modifikasi setelah
trnaslasi bertujuan untuk membuat protein protein hasil translasi
aktif dan siap pakai. Contoh modifikasi setelah transkripsi adalah
folding atau pelipatan RNA, cleveage proteolitik yang menghasilkan
segmen segmen protein hasil pemotongan oleh enzim protease,
modifikasi kimiawi, serta intein penyambung.
Daftar Pustaka
Campbell, N.A., Reece, J.B., dan Mitchell, L.G. 2002. Biologi
Edisi 5. Jilid 1, Erlangga, JakartaLodish, H., et al., 2007.
Molecular Cell Biology sixth Edition. New York: Freeman.NCBI.
2002.Genomes 2nd edition.[Online] Available at:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21121/ [Diakses pada 15 Maret
2015]Sintesis Protein dan Kode Genetik [Online] Available at:
http://www.biologi-sel.com/2012/06/sintesis-protein-dan-kode-genetik.html
[Diakses pada 15 Maret 2015]