Block 5 Assignment

Name : Karolina Chandra

Student Number : 0481001076

Title : Penyambungan RNA (Splicing) Pasca Transkripsi

Due Date : March, 23rd 2009

Score :

Statements/Topics : DNA, RNA and Protein Synthesis

DAFTAR ISI

Daftar Isi........................................................................................................... x

Pendahuluan...................................................................................................... 1

Isi...................................................................................................................... 2

Kesimpulan....................................................................................................... 6

Daftar Pustaka................................................................................................... 7

1. Pendahuluan

Kromosom tersusun atas nukleoprotein, yaitu suatu persenyawaan antara asam

nukleat dan protein (histon atau protamin). Terdapat dua jenis asam nukleat, yaitu

DNA dan RNA. Asam nukleat terdapat dalam semua jenis sel dan mempunyai

peranan yang sangat penting dalam biosintesis protein.

DNA atau asam deoksiribonukleat tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat dan

basa. Tulang punggung heliks itu tersusun atas dua rantai unit gula (S) – fosfat (P)

yang berselang-seling. Gugus fosfat menghubungkan gula-gula yang bersebelahan

dengan ikatan fosfodiester dari posisi 3’ salah satu gula ke posisi 5’ gula yang

satunya lagi. Ada 2 pasangan basa, yakni purin (adenine dan guanine) dan pirimidin

(timin dan sitosin).

Molekul RNA terutama berfungsi dalam sintesis protein. Bentuk RNA yang

berperan sebagai pembawa pesan yang membawa informasi berupa instruksi yang

dikodekan oleh DNA, menuju situs-situs sintesis protein di ribosom dalam sel

dinamakan RNA messenger (mRNA). Ribosom mengandung sebuah kelas khusus

RNA yang disebut RNA ribosomal (r-RNA) yang menyusun sebagian besar RNA

seluler. Jenis RNA ketiga, disebut RNA transfer (t-RNA), melekat ke asam-asam

amino dan saat sintesis protein membawa molekul tersebut ke posisi yang tepat

bersama asam amino lainnya dengan menggunakan kompleks mRNA ribosom

sebagai cetakan (template).

Sintesis protein terjadi melalui dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi.

Transkripsi adalah pencetakan mRNA oleh DNA di dalam nukleus. Translasi adalah

penerjemahan kode yang dibawa mRNA oleh t-RNA ke dalam urutan asam amino

dan terjadi di sitoplasma. Akan tetapi, sebelum RNA meninggalkan nukleus sebagai

mRNA, transkrip RNA aslinya, yang disebut pra mRNA, diproses dalam berbagai

cara oleh enzim sebelum meninggalkan nukleus sebagai mRNA. Gen pra mRNA

memiliki tiga segmen yang berisi daerah pengkode, disebut ekson, yang dipisah oleh

daerah bukan pengkode, yang disebut intron, dan primer. Pada ujung-ujung ekson

mRNA mencakup daerah bukan pengkode (leader dan trailer), tempat diletakkannya

tutup dan ekor. Tahap yang paling mengagumkan dari pemrosesan RNA di dalam

nukleus eukariotik adalah pemindahan sebagian besar molekul RNA yang mula-mula

disintesis (pekerjaan potong dan tempel) yang disebut penyambungan RNA (RNA

splicing), yang memotong intron dan menyambung ekson menjadi satu.

2. Isi

Pada pemrosesan RNA messenger oleh enzim-enzim di dalam nukleus eukariot,

ada beberapa proses yakni pembelahan pre-mRNA menjadi mRNA, pergantian

ujung-ujung molekul RNA dan pemisahan gen serta penyambungan RNA.

Pembelahan pre-mRNA menjadi mRNA

Pembelahan termasuk dalam konversi pre-mRNAs menjadi mRNAs yang

sering kali diikuti pemindahan leader sequences (urutan dari ujung 5’ sampai kodon

inisiasi translasi) dan noncoding sequences (intervening sequences or introns yang

berada di antara coding sequences). Masing-masing gen transkrip dapat melakukan

beberapa atau seluruh tipe proses tersebut. Tidak semua mRNA mengandung 5’cap

dan tidak semuanya mengandung poly-A.

Sebagian besar RNAs nonribosom yang disintesis dalam nukleus sel eukariot

mengandung sebagian besar molekul yang berbeda ukurannya. RNA ini disebut RNA

inti heterogen (hnRNA). Proses cepat pada hnRNA besar atau molekul pre-RNA

dalam nukleus terjadi setelah hasil transkripsi jelas kelihatan dalam: 1) sebagian besar

RNA nonribosom yang disintesis dalam nukleus menurun dengan cepat; 2) susunan

molekul mRNA yang lebih kecil dipindahkan menuju sitoplasma.

RNA polimerase mentranskripsi intron maupun ekson dari DNA, yang

menciptakan molekul RNA yang terlalu besar. Tetapi pra mRNA ini tidak pernah

meninggalkan nukleus. Molekul mRNA yang memasuki sitoplasma merupakan versi

ringkas dari transkrip primernya. Intron dipotong dari molekul dan ekson bergabung

menjadi satu membentuk suatu molekul mRNA dengan urutan pengkode yang

kontinu.

Pergantian ujung-ujung molekul RNA

Setiap ujung molekul pra mRNA dimodifikasi dengan cara tertentu. Ujung 5’,

ujung yang pertama dibuat selama transkripsi, segera ditutup dengan bentuk

nukleotida guanine yang termodifikasi, yakni 7-methyl guanosin (mRNA “caps”).

Ujung 5’ ini memiliki sedikitnya 2 fungsi penting. Pertama, ujung ini melindungi

mRNA dari perombakan (degradasi) dari enzim hidrolitik. Kedua, setelah mRNA

mencapai sitoplasma, ujung 5’ ini berfungsi sebagai tempat pelekatan untuk ribosom.

Ujung lain molekul mRNA, ujung 3’, juga dimodifikasi sebelum pesannya

meninggalkan ‘nucleus. Pada ujung 3’ ini suatu enzim menambahkan ekor poli(A)

yang terdiri atas 30 hingga 200 nukleotida adenine. Seperti tutup 5’, ekor poli(A) ini

menghambat (menginhibisi) degradasi RNA dan membantu ribososm melekat

padanya. Ekor poli(A) ini tampaknya juga mempermudah ekspor mRNA dari

nukleus.

Perpindahan rantai intron melalui penyambungan RNA

Penamaan subscibps mengidentikasikan frekuensi dari basa umum tiap-tiap

posisi. Nitrogen mengindikasi bahwa sebagian dari 4 standar nukleotida yang

ditunjukkan pada posisi yang diindikasi. Hanya satu urutan pendek yang ada di dalam

intron gen inti yang disebut kotak TACTAAC. Sisa adenin pada posisi enam dalam

TACTAAC box lengkap dan diketahui untuk menentukan petunjuk dari reaksi

penyambungan. Urutan sisa intron pada sebagian besar gen inti sangat berbeda dan

muncul secara acak.

Pemisahan Gen dan Penyambungan RNA

Panjang rata-rata unit transkripsi di sepanjang molekul DNA eukariotik adalah

sekitar 8000 nukleotida, sehingga transkrip RNA primer juga sepanjang itu. Tetapi

hanya dibutuhkan kira-kira 1200 nukleotida untuk mengkode protein yang ukuran rat-

ratnya 400 asam amino. Ini berarti sebagian besar gen eukariotik dan transkrip RNA

nya memiliki rentangan nukleotida bukan pengkode, daerah yang tidak ditranslasi.

Dengan kata lain, urutan nukleotida DNA yang mengkode polipeptida eukariotik

tidak kontinu. Segmen-segmen asam nukleat bukan pengkode yang terletak di antara

daerah pengkode disebut urutan penyela, atau disingkat intron. Daerah lain disebut

ekson, karena daerah ini akhirnya diekspresikan, artinya ditranslasi menjadi urutan

asam amino.

Setelah gen eukariotik yang mengandung ekson dan intron ditranskripsi, ada

sinyal-sinyal untuk penyambungan RNA yang merupakan urutan nukleotida pendek

pada ujung-ujung intron. snRNA yang tidak berdiri sendiri sebagai molekul RNA

bebas, akan bekeja sama membentuk protein RNA inti yang kecil yang disebut

snRNP. Partikel snRNP inilah yang mengenali tempat-tempat penyambungan ini.

Karena itu, transkrip RNA bergabung dengan ribonukleoprotein nukleus kecil

(snRNP) dan non-snRNP termasuk anggota famili protein kaya serin/arginin untuk

membentuk kompleks makromolekuler yang disebut spliceosome, yang hampir

sebesar ribosom. Spliceosome ini berinteraksi dengan tempat-tempat penyambungan

pada ujung intron. Spliceosome ini terpotong pada titik-titik spesifik untuk melepas

intronnya, kemudian segera bergabung bersama kedua ekson yang mengapit intron

tersebut.

RNA polymerase (RNAP) IIO, bukan RNAP IIA, ditemukan berhubungan

dengan faktor penyambungan (splicing), dan isoform ini juga ditemukan dalam

spliceosome. Hiperfosforilasi carboxy-terminal domain (CTD) pada elongasi RNAP

II berperan dalam splicing, berperan sebagai penunjuk faktor yang diperlukan untuk

transkripsi dan sebagai tempat dimana terjadi proses pengikatan. Terikatnya RNA

polymerase kesius promotor bergantung pada jumlah TF (faktor transkripsi yang

melekat pada situs promotor dan merangsang RNA polrmerase untuk berikatan

dengan situs promotor), seperti kompleks TF IID yang terdiri dari asam amino TATA

yang terletak -20 sampai -40 dari situs awal transkripsi membantu TF-TF lain yang

dibutuhkan untuk inisiasi sintesis RNA. TF dan RNA polymerase bersama

membentuk kompleks pra-inisiasi meghasilkan transkripsi tingkat dasar (pra-mRNA,

yang mengandung ekson intron). Induksi bagi transkripsi tingkat tinggi keberadaan

aktivator transkripsi (TA) seperti Ctf, Sp1, dan Oct-1 menyebabkan DNA

melengkung balik sehingga protein aktivator dapat berinteraksi dengan kompleks pra-

inisiasi dan memberi sinyal kepada RNA polymerase untuk memulai sintesis RNA

tingkat tinggi, yaitu pra-mRNA diubah menjadi mRNA dengan cara pemotongan

intron-intron dan penyambungan exon-exon oleh enzim spliceosome (mengandung 4

small nuclear ribonucleoprotein particle) yang terdapat dalam nukleus.

Lima snRNAs dinamakan U1, U2, U4, U5 dan U6 merupakan komponen

spliceosome. snRNA U1, U2 dan U5 menunjukkan 3 partikel snRNP yang berbeda,

masing-masing mengandung snRNA tunggal. snRNA U4 dan U6 bersama-sama

dalam snRNP keempat. Tahap penyambungan pre-mRNA inti meliputi tahap pertama

yaitu pembelahan pada ujung 5’ intron dan susunan fosfodiester molekular berada di

antara 5’rantai karbon G pada sisi pembelahan dan 2’rantai karbon konserve sisa A di

dekat ujung 3’ intron. Tahap ini terjadi pada spliceosome kompleks dan

membutuhkan hidrolisis ATP. snRNA kedua akan ditambahkan pada penyambungan

komplek yang menjadi snRNP U2 yang diikat pada urutan konsensus yang

mengandung 100% residu A. Pada akhirnya U5 snRNPs berikatan pada daerah

penyambungan 3’ dan U4 atau U6 snRNP akan bertambah dan berkembang menjadi

spliceosome yang lengkap.

Pada tahap kedua reaksi penyambungan daerah penyambungan 3’ intron

dibelah dan dua ekson digabungkan dengan penyambungan fosfodiester 5’-3’.

Setelah itu spliceosome pecah sehingga melepaskan mRNA yang sudah dipotong, dan

siap untuk dikirimkan menuju sitoplasma dan melanjutkan proses translasi pada

ribosom.

3. Kesimpulan

RNA messenger pada eukariot berasal dari transkrip gen primer RNA yang

melalui beberapa tipe proses, antara lain:

1. Pembelahan sebagian besar mRNA prekursor (pre-mRNAs) menjadi molekul

mRNA yang lebih kecil.

2. Penambahan kelompok 7-methyl guanosin (mRNA “caps”) pada ujung 5’ molekul.

3. Penambahan kira-kira 200 nukleotida panjang yang merupakan urutan nukleotida

adenilet (“poly-A tails”) pada ujung 3’ molekul.

4. Melengkapi formasi atau susunan dengan protein yang spesifik.

Splicing RNA terjadi di spliceosome. Di dalam spliceosome, RNA dari snRNP

tertentu membentuk pasangan basa dengan nukleotida di ujung-ujung intron.

Kemudian transkrip RNA dipotong untuk melepaskan intron, dan ekson disambung

menjadi satu. Spliceosome kemudian pecah, melepaskan mRNA yang sekarang hanya

mengandung ekson, dan akan dibawa ke sitoplasma untuk ditranslasi.

Daftar Pustaka

Akhyar, M. Salman. Biologi untuk SMA kelas III jilid 3A. 2006. Bandung : Penerbit

Grafindo Media Pratama

Campbell, et al. Biologi Edisi Kelima Jilid 1.2007. Jakarta : Erlangga

Splicing transcription.html

Was taken from :

http://www.biology-online.org/articles/rna_polymerase_ii_integration/

splicing_transcription.html

Splicing.html

Was taken from : http://svmcompbio.tuebingen.mpg.de/splicing.html

Transcription ani.html

Was taken from : http://nobelprize.org/educational_games/medicine/dna/b/

transcription/transcription_ani.html