REGULASI EKSPRESI PROTEIN Agustina Setiawati
Feb 24, 2016
REGULASI EKSPRESI PROTEIN
Agustina Setiawati
Pendahuluan
DOGMA SENTRAL
Pada proses apakah ekspresi suatu gen diatur?
PendahuluanRegulated genes
Control cell growth and cell division.
Expression is regulated by the needs of the cell and the environment as needed (not continuously).
Constitutive genes
Continuously expressed.
Housekeeping genes (such as those required for protein synthesis and glucose metabolism).
OPERON
Kelompok gen yang ekspresinya diatur oleh interaksi oleh protein represor dgn operator, site operator dan promoter
Kelompok gen yang letaknya berada diantara promotor dan terminator
promoterrepressoroperator (controlling site)coding sequencesterminator
INDUCER and INDUCTION
Inducer = chemical or environmental agent that initiates transcription of an operon
Induction = synthesis of gene product(s) in response to an inducer
Organization of an inducible gene containing an operon.
GENE REGULATION
Prokaryote
Lac Operon Trp Operon
LAC OPERON (Negative Regulation)
• E. coli mengekspresikan protein yang digunakan untuk metabolisme gula
• Salah satu gula yang dimetabolisme adalah LAKTOSA
• Laktosa = disakarida (glukosa + galaktosa), sebagai sumber energi.
• Laktosa bertindak sebagai INDUCER (dengan berinteraksi dengan protein represor) dan meningkatkan ekspresi 3 enzim yang berperan dalam metabolisme laktosa (1000-fold increase)
• LacI . Mengekspresikan protein tetramer yang bertindak sebagai
represor
• -galactosidase (lacZ)
• memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa.• mengubah laktosa menjadi allolaktosa yang mengatur Lac operon
• Lactose permease (lacY)
• berperan dalam transport laktosa dalam membran sitoplasma.
• Transacetylase (lacA)
• transfers an acetyl group from acetyl-CoA to -galactosides.
LAC OPERON
Translation of lac operon in wild type and mutant E. coli.
Regulasi Lac operon oleh CAP
Fig. 17.14, Base pair sequence of controlling sites, promoter, and operator for lac operon of E. coli.
CAP memecah laktosa saat konsentrasi glukosa rendah dan ada laktosa
Trp OPERON Trp operon menghasilkan berbagai macam
enzim yang berperan dalam biosintesis triptofan (Trp)
Triptofan merupakan asam amino yang diperlukan utk pertumbuhan bakteri
Triptofan bertindak sebagai repressor
Trp OPERON
• Jika asam amino terdapat pada media, E.coli menggunakan asam amino tersebut sebelum mensintesis.
• Jika amino acids tidak ada dalam medium, gen asam amino tersebut diekspresikan are “turned on” (or expressed.
• The tryptophan (Trp) operon of E. coli is one of the most extensively studied repressible operons.
General organization of the Trp operon of E. coli:
Regulation of the trp operon:
Two mechanisms regulate the trp operon:
1. Repressor/operator interaction2. Termination of initiated transcripts
:
Regulation of the trp operon
1. Interaksi repressor/operator
• Apabila triptofan ada, tryptophan terikat pada protein trpR.
• Protein trpR binds to the trp operator and mencegah transkripsi
• Represi mengurangi tingkat transkripsi trp operon ~70-fold.
Trp OPERON (Negative regulation)
Regulation of the trp operon:
2. Attenuasi Terminasi transkripsi
• Transkripsi Trp operon jg dikontrol oleh by attenuasi sehingga protein yang ditranslasikan menjadi lebih pendek dan non fungsional
• Ketika sel kekurangan triptofan, Trp operon diekspresikan maksimal dan sebaliknya.
• Attenuation dapat menurunkan level transkripsi 560-700 kali.
Fig. 17.17a, Attenuation model in Trp starved cells.
Fig. 17.17b, Attenuation model in Trp non-starved cells.
Kontrol Ekspresi Protein Eukaryote dilakukan oleh:
1. Protein aktivator dan represor2. Faktor transkripsi
Regulasi transkripsi oleh Aktivator
Aktivator yang terikat pada DNA binding site mengaktifkan kompleks transkripsi enzim RNA polimerase mengkatalisis pembentukan fosfodiester
Gene activator proteins recruitChromatin modulation proteins to induce transcription
Synergistic RegulationTranscription synergy
Regulasi transkripsi oleh protein represor
Regulasi transkripsi oleh protein represor
Regulasi transkripsi oleh Faktor Transkripsi
Protein yang dapat mengenali DNA pada sekuen spesifik dan berperan mengatur transkripsi disebut FAKTOR TRANSKRIPSI
Mekanisme kerja faktor transkripsi1. menstabilkan/mendestabilkan kompleks inisiasi transkripsi2. meningkatkan reaksi asetilasi/deasetilasi histon3. menarik protein aktivator atau represor
Kerja faktor transkripsi dipengaruhi oleh struktur sekundernya
Struktur tersebut mempengaruhi interaksinya dengan DNA:1. Helix-turn-Helix2. Zinc finger3. Leucine Zipper
Helix-turn-Helix
Zinc Finger
Leucine Zipper
Transcription Factor vs Activator
Transcription Factor ActivatorTerikat pada daerah PROMOTER Terikat pada daerah up stream tertentu
Meningkatkan dan menurunkan level transkripsi
Meningkatkan level transkripsi
Any question?
TERIMA KASIH