TRANSLASI

TRANSLASI

Translasi  adalah  proses  penerjemahan   urutan  nukleotida   yang  ada  pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.  RNA  yang  ditranslasi   adalah  mRNA,  sedangkan   tRNA  dan  rRNA  tidak ditranslasi. Molekul rRNA adalah salah atau molekul penyusun ribosom yaitu organel tempat  berlangsungnya  sintesisi  protein,  sedangkan  tRNA  adalah  pembawa  asam- asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida.

Beberapa tipe RNA yang disintesis di nukleus pada sel eukariot, yang menarik sebagai berikut:

1.   messenger    RNA   (mRNA).    mRNA   kemudian    bisa   ditranslasi    menjadi polipeptida.

2.   ribosomal  RNA  (rRNA).  rRNA  digunakan  untuk  membangun  ribosom,  yaitu mesin untuk mensintesis protein pada saat translasi mRNA.

3.   transfer RNA (tRNA), yaitu molekul RNA yang membawa asam amino selama pembentukan polipeptida.

4.   small nuclear RNA (snRNA). Transkripsi DNA dari gen menjadi mRNA, rRNA, dan tRNA menghasilkan molekul prekursor dengan struktur yang besar disebut "primary transcripts". Molekul ini harus diproses dalam nukleus untuk menghasilkan molekul fungsional untuk diekspor ke sitosol. Beberapa tahapan proses ini banyak melibatkan snRNA.

5.   microRNA  (miRNA).  Molekul  RNA  yang  sangat  kecil  (~22  nukleotida)  yang terlihat pada regulasi ekspresi mRNA.

Molekul mRNA merupakan  transkrip urutan DNA yang menysusun  suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame, kerangka baca terbuka). Ciri-ciri ORF:

1.   Kodon inisasi translasi, yaitu ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA)

2.   Serangkaian urutan nukleotida yang mneyusn banyak kodon

3.   Kodon terminasi translasi yaitu TAA, TAG, TGA (pada DNA) atau UAA, UAG, UGA (pada RNA).

Kodon (kode genetik) adalah urutan nukloetida yang terdiri dari 3 nukloetida berurutan  sehingga  sering disebut sebagai triplet codon yang menyandi  suatu asam amino tertentu. Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino metionin

yang mengawali struktur suatu polipeptida (protein). Pada prokariot, asam amino awal tidak berupa metionin tetapi formil metionin (fMet). Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino, dan pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (Gambar 15).

Gambar 15. Ilustrasi translasi kodon

Translasi berlangsung di dalam ribosom, ribosom disusun oleh molekul-molekul rRNA dan beberapa macam protein. Ribosom tersusun atas dua subunit yaitu subunit kecil dan subunit besar. Pada eukariot, subunit kecil mempunyai koefisien sedimentasi sebasar 30S (unit Svedberg) dan subunit besar 50S, pada eukariot yaitu 50S dan 70S. Pada  prokariot,  riosom  tersebar  di  seluruh  bagian  sel,  sedangkan  pada  eukariot ribosom  terletak di sitoplsma  kususnya  pada bagian  permukaan  membran  retikulum endoplasma.

Gambar 16. Penentuan unit sedimentasi pada komponen ribosom

Pada  eukariot,  translasi  sudah  dimulai  sebelum  proses  transkripsi  (sintesis mRNA)   selesai   dilakukan.   Dengan   demikian   proses   transkripsi   dan   translasi berlangsung hampir serempak. Sebaliknya, pada eukariot proses translasi baru dapat berlangsung  jika  proses  transkripsi  (sintesis  mRNA  yang  matang)  sudah  selesai dilakukan. Proses transkripsi pada eukariot berlangsung  di dalam inti sel, sedangkan translasi berlangsung  dalam ribosom yang ada di dalam sitoplasma.  Setelah sintesis mRNA  selesai,  selanjuttnya   mRNA  keluar  dari  inti  sel  menuju  sitoplasma  untuk bergabung dengan ribosom.

Proses Translasi

Proses translasi berlangsung melalaui 3 tahapan utama:

1.   Inisiasi (initiation)

2.   Pemanjangan (elongation) poli-asam amino

3.   Pengakhiran (termination).

Perangkat translasi yaitu molekul tRNA (aminoasil tRNA) yang berfungsi membawa  asam  amino  spesifik.  Terdapat  sekitar  20  macam  tRNA  yang  masing- masing  membawa  asam amino spesifik  karena di alam ada sekitar 20 asam amino yang menyusun protein alami. Enzim yang mengikatkan antar-asam amino adalah aminoasil tRNA sintetase.

Gambar 17. Struktur tRNA aminoasil

Inisiasi

Ada beberapa  perbedaan  dalam hal proses  inisiasi translasi  antara prokariot dengan  eukariot.  Pada  eukariot  kodon  inisiasi  adalah  metionin,  sedangkan  pada prokariot   adalah   formil-metionin/fMet.   Molekul   tRNA   inisiator   disebut   tRNAiMet. Ribosom  bersama-sama  dengan  tRNAiMet  dapat  menemukan  kodon  awal  dengan cara berikatan dengan ujung 5’ (tudung) kemudian  melakukan  scanning transkrip ke arah  3’  (arah  5’Æ   3’)  sampai  menemukan  start  kodon  (AUG).  selama  scanning, ribosom memulai translasi pada waktu menjumpai sekuen konsensus CCRCCCAUGG (R adalah purin: A/G).

Gambar 18. Perbedaan translasi pada prokariot dan eukariot

Elongasi

Proses elongasi terjadi dalam 3 tahapan:

1.   Pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A (aminoasil) yang ada di ribosom

2.   Pemindahan  rantai polipeptida  yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P (peptidil) ke arah sisi A dengan membentuk ikatan peptida

3.   Translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A.

Gambar 19. Proses elongasi translasi

Proses  pemanjangan   polipeptida   berlangsung   sangat  cepat.  Pada  E.  coli sintesis polipeptida  yang terdiri dari atas 300 asam amino hanya memelrukan  waktu selama  15 detik.  Ribosom  membaca  kodon-kodon  pada mRNA  dari ujung 5’ Æ  3’. Hasil proses translasi adlah molekul poliptida yang mempunyai ujung amino dan ujung karboksil.  Ujung  amino  adalaah  ujung  uang  pertama  kali  disntesis  dan  merupakan hasil penerjemahan kodon yang terletak pada ujung 5’ pada mRNA, sedangkan ujung yang terakhir disitesis adlah gugus karboksil, hasil terjemahan kodn yang terletak pada ujung 3’ pada mRNA.

Terminasi

Translasi  akan  berakhir  pada  waktu  salah  satu  dari  ketiga  kodon  terminasi (UAA, UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai  posisi A pada ribosom.  Dalam keadaan  normal,  tidak  ada  aminoasil-tRNA   yang  membawa  asam  amino  sesuai

dengan ketiga kodon tersebut. Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir.

Proses Pasca-Translasi

Selama  proses  translasi  dan  sesudahnya,  rantai  polipeptida  yang  terbentuk mulai menggulung dan melipat secara spontan membentuk protein fungsional dengan konformasi  yang spesifik.  Konformasi  ini berupa suatu molekul  tiga dimensi  dengan struktur skunder dan tersier. Pelipatan protein dibantu oleh suatu protein chaperon.

Langkah   tambahan   yang   dilakukan   sebelum   dikirim   ke   target   adalah memberikan   modifikasi   secara   kimiawi.   Pada   asam   amino   tertentu   dilakukan penambahan gula, lipid, gugus fosfat atau penambahan-penambahan lain. Pada beebrapa kasus, rantai polipetida tunggal dapat membelah secara enzimatik menjadi dua atau lebih potongan, missal insulin. Protein insulin pertama kali disintesis sebagai rantai             polipeptida    tunggal    tetapi     menjadi    aktif    hanya     setelah     suatu     enzim menghilangkan bagian tengah dari rantai tersebut, membentuk protein yang terdiri dari

2 rantai peptida yang terhubung dengan jembatan sulfida.

Polipeptida  sinyal  mengarahkan   beberapa  polipeptida  eukariotik  ke  tujuan spesifik  di  dalam  sel.  Protein  yang  akan  tetap  berada  dalam  sitosol  dibuat  pada ribosom bebas. Protein yang ditujukan untuk membrane atau untuk diekspor dari sel , disintesis  pada  ribosom  yang  terikat  RE. Partikel  pengenlan-sinyal  mengikatkan  diri pada  urutan  sinyal  pada  ujung  leading  dari polipeptida  yang  sedang  tumbuh,  yang membuat ribosom dapat mengingkatkan diri pada RE.

Obat Yang Bertarget Pada Translasi

Banyak obat yang bertarget pada proses translasi terutama obat golongan antibiotik.

1.   Puromisin.    Proses    pemanjangan     polipeptida    dihambat     oleh     puromisin, mempunyai  struktur yang mirip dengan suatu aminoasil-tRNA  sehingga dapat melekat  pada  sisi  A  ribosom.  Jika  puromisin  melekat  pada  sisi  A,  maka selanjutnya  dapat membantuk  ikatan peptida dengan peptida yang ada pada sisi  P  dan  menhasilkan   peptidil  puromisin.  Peptidil  puromisin  tidak  dapat melekat kuat pada ribosom sehingga akhirnya terlepas. Hal ini menyebabkan terjadinya   terminasi   translasi   secara   prematur.   Mekanisme   inilah   yang

menyebabkan  puromisin  dapat  membunuh  bakteri  dan sel lainnya.  Antibiotik lain yang  dapat  menghambat  translasi  dengan  cara  berikatan  pada  ribosom adlaah strptomisin, kloramfenikol, tetrasiklin, eritromisin, dan sikloheksimid.

2.   Streptomisin.

Kode Genetik

OPEN READING FRAME

Tidak semua  bagian  DNA merupakan  kode genetik,  pada manusia  sejumlah

98%  adalah  junk  DNA,  hanya  2%  yang  berupa  gen  yang  mengkodekan  protein. Namun, dari persentase yang sedikit tersebut bagaimana membentuk protein yang jumlahnya ribuan?

ATGTATTCTTACGGAATCCCTGAT

Sel membaca kalimat di atas sebagai kata-kata 3 huruf: ATG TAT TCT TAC GGA ATC CCT GAT (DNA)

M   Y   S   Y   G   I   P   D  (Asam amino)

Reading Frame

Bisa juga kita melakukan alternatif pembacaan berikut: A TGT ATT CTT ACG GAA TCC CTG AT

Atau seperti ini:

AT GTA TTC TTA CGG AAT CCC TGA T

Dan kalau diterjemahkan hasilnya pun akan berbeda: A TGT ATT CTT ACG GAA TCC CTG AT

C   I   L   T   E   S   L

AT GTA TTC TTA CGG AAT CCC TGA T V   F   L   R   N   P   *

Jadi  ada  3 alternatif  pembacaan  dari  satu  untai  DNA,  dan  karena  DNA  itu adalah pasangan 2 untai yang saling berkomplemen,  berarti kalimat inipun bisa dibaca pada untai pasangannya,  artinya total ada 6 cara pembacaan  DNA, atau disebut Reading Frame. Dari 6 reading frame, biasanya hanya salah satu frame saja yang merupakan kalimat bermakna alias disebut gen.

Contoh pembahasan ORF di bagian bioinformatika berikut.