Download - Ekspresi Gen
TUGAS MAKALAH
EKSPRESI GEN
BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
OLEH
NAMA : NAFA SAFRUDIN
NIM : NPM. 85FA14010
SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN
BINA MANDIRI GORONTALO
2015
2
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas segalar Rahmat dan HidayahNya
sehingga makalah tentang Ekspresi Sel ini dapat diselesaikan dengan baik.
Makalah ini adalah tugas pada mata kuliah Biologi Sel dan Molekuler Jurusan Farmasi di Sekolah
Tinggi Ilmu Kesehatan Bina Mandiri Gorontalao. Makalah ini disusun berdasarkan berbagai
literatur, jurnal, artikel ilmiah dan artikel-artikel yang ada di internet yang dianggap relevan dan
dapat dijadikan sebagai acuan pustaka.
Kami mengucapkan banyak terima kasih kepada semua puhak yang telah membantu baik secara
langsung maupun tidak langsung hingga terselesaikannya makalah tenta Ekspresi Gen ini.
Kami menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kesempurnaan sehingga kami mengharapkan
kritik dan saran dari berbagai pihak demi untuk penulisan makalah di masa yang akan datang.
Akhir kata, semoga makalah ini memberikan manfaat baik kepada penyusun sendiri maupun
mahasiswa lain yang tertarik ingin mengetahui lebih jauh tentang Ekspresi Gen.
PENYUSUN
3
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ............................................................................................................. 2
DAFTAR ISI ............................................................................................................................ 3
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................. 4
1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 4
1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 5
1.3 Tujuan ........................................................................................................... 5
1.4 Manfaat ......................................................................................................... 5
BAB II PEMBAHASAN .................................................................................................... 6
2.1 Dogma Sentral Genetika Molekuler ............................................................. 6
2.2 Perkembangan Konsep tentang Gen ............................................................. 7
2.3 Transkripsi .................................................................................................... 8
2.4 Tiga Macam RNA ......................................................................................... 11
2.5 Kode Genetik ……………………………………………………………… 17
2.6 Mekanisme Pengaturan Ekspresi Gen pada Prokariot .................................. 22
2.7 Mekanisme Pengaturan Ekspresi Gen pada Eukariot ................................... 27
BAB III PENUTUP ............................................................................................................. 32
3.1 KESIMPULAN ............................................................................................. 32
3.2 SARAN ......................................................................................................... 32
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 33
4
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Munculnya uniseluler dan multi seluler eukariot ditentukan oleh ekspresi gen yang lebih
lengkap daripada prokariot. Beberapa nilai yang diekspresikan kode gen protein dapat
diatur dalam eukariot yaitu kontrol transkripsi, proses kontrol RNA, transpor kontrol, mRNA
tanslasi kontrol, mRNA degradasi kontrol dan degresi protein kontrol. Proses kontrol ini dapat
membantu mengkoordinir protein baru dalam perbedaan sel pada waktu yang berbeda
(Russel, 1995).
Dalam sel-sel prokariotik, sintesis RNA dibantu oleh hanya sejenis polimerasi RNA,
sedangkan pada sel-sel eukariotik diketemukan beberapa jenis polimerase. Sehingga
pengendalian sintesis protein pada sel prokariotik tergantung pada pengaturan kegiatan satu
jenis enzim tersebut agar dapat memastikan mRNA yang mana perlu ditrankripsikan
(Subowo, 1995).
Eukariot memiliki inti sejati (karion atau nukleus). Inti ini mengandung bagian terbesar dari
genom-genom sel eukariot. Genom terbagi dalam seperangkat kromosom yang dipisah
sesudah terjadi penggandaan pada peristiwa mitosis. Sel eukariot mengandung organel, yaitu
mitokondria dan kloroplast (pada tumbuh-tumbuhan), dan organel-organel ini mengandung
sebagian kecil genom lain, terutama dalam bentuk cincin tertutup molekul DNA (Schlegel,
1994). Pada organisme yang inti selnya berdinding (eukariot) AND terdapat di dalam
kromosom, artinya didalam inti sel. AND akan tetap berada di dalam inti sel, sedangkan
protein dibuat di dalam sitoplasma. Berhubung dengan itu sitoplasma mungkin ikut berperan
secara langsung pada sintesa protein. Sebagai pengganti sebuah pita dari double helix,
molekul AND digunakan untuk mencetak pita tunggal ARN duta (ARNd); proses ini
dinamakan transkripsi (Suryo, 2001).
Inti sel. Struktur inti dan cara pembelahan inti merupakan ciri khas dan mendasar
membedakan eusit dari sel prokariot. Inti (tahap antara) dibungkus oleh sebuah selongsong
inti, yaitu membran berlapis rangkap dan berlobang-lobang. Bahan yang berkaitan dengan
pewarisan (genom) dalam bentuk DNA terbagi-bagi dalam sejumlah sub unit, ialah
5
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
kromosom-kromosom. Kromosom-kromosom ini baru nampak waktu terjadi pembelahan inti
(Schlegel, 1994).
Masalah utama dalam pengkajian ekspresi gen dalam sel eukariotik timbul dari suatu
kenyataan bahwa sebagian besar molekul-molekul RNA berada dalam sitoplasma, sedang
pengendalian sintesisprotien dan sintesis RNA bedangsung dalam inti. Namun dari masalah-
masalah tersebut sebagian telah dapat diperoleh jawabannya teknik dan cara penelitian
(Subowo, 1995).
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan permasalahan yang akan
dipaparkan dalam makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana dogma sentral genetika molekuler dan perkembangan konsep tentang Gen?
2. Bagaimana tahapan transkripsi dan konsep 3 macam RNA?
3. Bagaimana translasi, khususnya pada prokariot dan kode genetic
4. Bagaimana mekanisme pengaturan ekspresi gen pada prokariot dan mekanisme
pengaturan ekspresi gen pada eukariot
1.3 Tujuan
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan makalah ini adalah untuk memperoleh
pengetahuan dan pemahaman tentang:
1. Dogma sentral genetika molekuler dan perkembangan konsep tentang Gen?
2. Tahapan transkripsi dan konsep 3 macam RNA?
3. Proses translasi, khususnya pada prokariot dan kode genetic
4. Mekanisme pengaturan ekspresi gen pada prokariot dan mekanisme pengaturan ekspresi
gen pada eukariot
1.4 Manfaat
Hasil penulisan makalah ini diharapkan dapat meningkatkan pemahaman, memberikan
penjelasan tentang teori mengenai ekspresi gen dan dapat memberikan informasi dan
sumbangan praktis yang bermanfaat pada masyarakat dalam upaya peningkatan pengetahuan
tentang ekspresi gen.
6
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Dogma Sentral Genetika Molekuler
salah satu fungsi dasar 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.
Fenotipe organisme sangat ditentukan oleh hasil interaksi protein-protein di dalam sel. Setiap
protein tersusun dari sejumlah asam amino dengan urutan tertentu, dan setiap asam amino
pembentukannya disandi (dikode) oleh urutan basa nitrogen di dalam molekul DNA.
Rangkaian proses ini, mulai dari DNA hingga terbentuknya asam amino, dikenal sebagai
dogma sentral genetika molekuler.
DNA RNA asam amino
replikasi transkripsi translasi
Gambar 1. Diagram dogma sentral genetika molekuler
Perubahan urutan basa di dalam molekul DNA menjadi urutan basa molekul RNA
dinamakan transkripsi, sedangkan penerjemahan urutan basa RNA menjadi urutan asam
amino suatu protein dinamakan translasi. Jadi, proses tanskripsi dan translasi dapat dilihat
sebagai tahap-tahap ekspresi urutan basa DNA. Namun, tidak semua urutan basa DNA akan
diekspresikan menjadi urutan asam amino. Urutan basa DNA yang pada akhirnya menyandi
urutan asam amino disebut sebagai gen. Dengan demikian, secara kimia gen adalah urutan
basa nitrogen tertentu pada molekul DNA yang dapat dieskpresikan melalui tahap-tahap
transkripsi dan translasi menjadi urutan asam amino tertentu.
Di atas telah kita katakan bahwa sejumlah asam amino dengan urutan (sekuens) tertentu akan
menyusun sebuah molekul protein. Namun, setiap molekul protein sendiri dapat dilihat
sebagai gabungan beberapa subunit yang dinamakan polipeptida. Oleh karena itu, muncul
pertanyaan tentang hakekat sebuah gen : tiap gen menyandi satu protein ataukah tiap gen
menyandi satu polipeptida ?
7
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Perkembangan konsep tentang gen dapat diikuti semenjak awal abad ke-20 ketika seorang
dokter sekaligus ahli biokimia dari Inggris, Sir Archibald E. Garrod, mengajukan konsep
satu gen mutan – satu hambatan metabolisme. Garrod mempelajari sejumlah penyakit
metabolik bawaan pada manusia dan menyimpulkan bahwa setiap gangguan metabolisme
bawaan yang menimbulkan penyakit tertentu, misalnya alkaptonuria, disebabkan oleh satu
gen mutan resesif.
2.2 Perkembangan Konsep tentang Gen
Sekitar 50 tahun kemudian dua orang peneliti, G. W. Beadle dan E.L. Tatum, mempelajari
mutasi gen pada jamur Neurospora crassa dengan menumbuhkan berbagai strain mutan hasil
iradiasi menggunakan sinar X atau sinar ultraviolet pada medium lengkap dan medium
minimal. Medium minimal adalah medium untuk pertumbuhan mikroorganisme yang hanya
mengandung garam-garam anorganik, sebuah gula sederhana, dan satu macam vitamin.
Mutan yang digunakan adalah mutan dengan hanya satu kelainan, yang untuk
mendapatkannya dilakukan silang balik dengan strain tipe liar. Mutan hasil silang balik
dengan nisbah keturunan tipe liar : mutan = 1 : 1 dipastikan sebagai mutan dengan hanya
satu kelainan (mutasi).
Strain tipe liar, sebagai kontrol, mampu tumbuh baik pada medium lengkap maupun pada
medium minimal, sedangkan strain mutan hanya mampu tumbuh pada medium lengkap.
Strain-strain mutan ini kemudian dianalisis lebih lanjut untuk mengetahui macam faktor
pertumbuhan yang diperlukannya dengan cara melakukan variasi penambahannya ke dalam
medium minimal. Sebagai contoh, mutan yang hanya tumbuh pada medium minimal yang
ditambah dengan tiamin adalah mutan yang mengalami mutasi pada gen untuk biosintesis
tiamin. Dengan cara seperti ini Beadle dan Tatum memperlihatkan bahwa tiap mutasi
menyebabkan kebutuhan akan pemberian satu macam faktor pertumbuhan. Selanjutnya,
dengan mengorelasikan hasil analisis genetik dengan hasil analisis biokimia terhadap strain-
strain mutan Neurospora tersebut dapat diketahui bahwa tiap mutasi menyebabkan hilangnya
satu aktivitas enzim. Maka, konsep satu gen mutan – satu hambatan metabolisme bergeser
menjadi satu gen – satu enzim.
Dalam perkembangan berikutnya, setelah diketahui bahwa sebagian besar enzim tersusun
dari beberapa polipetida, dan masing-masing polipeptida merupakan produk gen yang
8
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
berbeda, maka konsep terbaru tentang gen yang dianut hingga kini adalah satu gen - satu
polipeptida. Sebagai contoh, enzim triptofan sintetase pada Escherichia coli terdiri atas dua
buah polipeptida, yaitu polipeptida α dan polipeptida β. Polipeptida α merupakan produk gen
trpA, sedangkan polipeptida β merupakan produk gen trpB.
sinarX atau sinar uv
spora seksual
konidia
tipe liar silang balik medium lengkap medium minimal
riboflavin piridoksin tiamin asam pantotenat niasin inositol kholin asam folat asam nukleat
Gambar 2. Diagram percobaan yang memperlihatkan satu gen – satu enzim
2.3 Transkripsi
Tahap pertama ekspresi gen adalah transkripsi atau sintesis molekul RNA dari DNA (gen).
Sintesis RNA mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa dengan sintesis DNA, yaitu
1. Adanya sumber basa nitrogen berupa nukleosida trifosfat. Bedanya dengan sumber
basa untuk DNA hanyalah pada molekul gula pentosanya yang tidak berupa
deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa timin tetapi tetapi digantikan oleh
urasil. Jadi, keempat nukleosida trifosfat yang diperlukan adalah adenosin trifosfat
(ATP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP).
2. Adanya molekul cetakan berupa untai DNA. 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
9
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
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.
3. Sintesis berlangsung dengan arah 5’→ 3’ seperti halnya arah sintesis DNA.
4. 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.
Tahap-tahap transkripsi
Transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan promoter, inisiasi, elongasi,
dan teminasi. Masing-masing akan dijelaskan sebagai berikut:
1. Enzim RNA polimerase mengikat untai DNA cetakan pada suatu daerah yang
mempunyai urutan basa tertentu sepanjang 20 hingga 200 basa. Daerah ini dinamakan
promoter. Baik pada prokariot maupun eukariot, promoter selalu membawa suatu
urutan basa yang tetap atau hampir tetap sehingga urutan ini dikatakan sebagai urutan
konsensus. Pada prokariot urutan konsensusnya adalah TATAAT dan disebut kotak
Pribnow, sedangkan pada eukariot urutan konsensusnya adalah TATAAAT dan
disebut kotak TATA. Urutan konsensus akan menunjukkan kepada RNA polimerase
tempat dimulainya sintesis. Kekuatan pengikatan RNA polimerase oleh promoter yang
berbeda sangat bervariasi. Hal ini mengakibatkan perbedaan kekuatan ekspresi gen.
2. Setelah mengalami pengikatan oleh promoter, RNA polimerase akan terikat pada suatu
tempat di dekat daerah promoter, yang dinamakan tempat awal polimerisasi.
Nukleosida trifosfat pertama akan diletakkan di tempat ini dan sintesis RNA pun segera
dimulai.
3. Selama sintesis RNA berlangsung RNA polimerase bergerak di sepanjang molekul
DNA cetakan sambil menambahkan nukleotida demi nukleotida kepada untai RNA
yang sedang diperpanjang.
4. Molekul RNA yang baru saja selesai disintesis, dan juga enzim RNA polimerase,
segera terlepas dari untai DNA cetakan begitu enzim tersebut mencapai urutan basa
10
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
pengakhir (terminasi). Terminasi 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) seperti pada
Gambar 3.
urutan penyela
5’ 3’
A T T A A A G G C T C C T T T T G G A G C C T T T T T T T T DNA
T A A T T T C C G A G GA AA A C C T C G G A A AAA A AA
3’ 5’
transkripsi
U U
U U
C G
C G
U A
C G
G C RNA
G C
A U
A U
5’ A U 3’
A U U U U U U U
11
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Gambar 3. Terminasi sintesis RNA menghasilkan ujung berbentuk batang dan kala
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.
Secara umum mekanisme transkripsi pada prokariot dan eukariot hampir sama. Hanya saja,
pada prokariot produk langsung transkripsi atau transkrip primernya adalah mRNA (akan
dijelaskan di bawah), sedangkan pada eukariot transkrip primernya harus mengalami
prosesing RNA terlebih dahulu sebelum menjadi mRNA. Prosesing RNA ini mencakup dua
peristiwa, yaitu modifikasi kedua ujung transkrip primer dan pembuangan urutan basa pada
transkrip primer yang tidak akan ditranslasi (disebut intron). Ujung 5’ dimodifikasi dengan
penambahan guanosin dalam ikatan 5’-5’ yang tidak umum hingga terbentuk suatu gugus
terminal yang dinamakan cap, sedangkan ujung 3’ dimodifikasi dengan urutan poliadenosin
(poli A) sepanjang lebih kurang 200 basa. Sementara itu, panjang intron yang harus dibuang
dapat mencapai 50% hingga 90% dari panjang transkrip primer, tetapi segmen yang
mengandung ujung 5’ (gugus cap) tidak pernah dibuang. Setelah intron dibuang, segmen-
segmen sisanya (disebut ekson) segera digabungkan menjadi mRNA. Pembuangan intron
dan penggabungan ekson menjadi molekul mRNA dinamakan penyatuan RNA atau RNA
splicing.
2.3 Tiga Macam RNA
Macam-macam RNA
Transkripsi DNA menghasilkan molekul RNA yang kemudian akan mengalami diferensiasi
struktur sesuai dengan fungsinya masing-masing. Kita mengenal tiga macam RNA, yaitu
1. RNA duta atau messenger RNA (mRNA), yang mempunyai struktur linier kecuali
bagian ujung terminasinya yang berbentuk batang dan kala (Gambar 3). Molekul
mRNA membawa urutan basa yang sebagian di antaranya akan ditranslasi menjadi
urutan asam amino. Urutan basa yang dinamakan urutan penyandi (coding
sequences) ini dibaca tiga demi tiga. Artinya, tiap tiga basa akan menyandi
pembentukan satu asam amino sehingga tiap tiga basa ini dinamakan triplet kodon.
12
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Daftar triplet kodon beserta asam amino yang disandinya dapat dilihat pada Tabel 1.
Pada prokariot bagian mRNA yang tidak ditranslasi terletak di depan urutan penyandi
(disebut pengarah atau leader) dan di antara dua urutan penyandi (disebut spacer
sequences atau noncoding sequences). Sementara itu, pada eukariot di samping kedua
bagian tadi ada juga bagian di dalam urutan penyandi yang tidak ditranslasi. Bagian
inilah yang dinamakan intron seperti telah dijelaskan di atas. Molekul mRNA pada
prokariot sering kali membawa sejumlah urutan penyandi bagi beberapa polipeptida
yang berbeda. Molekul mRNA seperti ini dinamakan mRNA polisistronik. Dengan
adanya mRNA polisistronik, sintesis beberapa protein yang masih terkait satu sama
lain dapat diatur dengan lebih efisien karena hanya dibutuhkan satu sinyal. Pada
eukariot hampir tidak pernah dijumpai mRNA polisistronik.
2. RNA pemindah atau transfer RNA (tRNA), yang strukturnya mengalami modifikasi
hingga berbentuk seperti daun semanggi. Seperti halnya struktur ujung terminasi
mRNA, struktur seperti daun semanggi ini terjadi karena adanya urutan palindrom yang
diselingi oleh beberapa basa (Gambar 10.4). Pada salah satu kalanya, tRNA membawa
tiga buah basa yang komplemeter dengan triplet kodon pada mRNA. Ketiga basa ini
dinamakan antikodon. Sementara itu, pada ujung 3’-nya terdapat tempat pengikatan
asam amino tertentu. Pengikatan yang membentuk molekul aminoasil-tRNA ini terjadi
dengan bantuan enzim aminoasil-tRNA sintetase. Dalam hal ini gugus hidroksil (OH)
pada ujung 3’ tRNA terikat sangat kuat dengan gugus karboksil (COOH) asam amino.
Macam asam amino yang dibawa ditentukan oleh urutan basa pada antikodon. Jadi, ada
beberapa macam aminoasil-tRNA sesuai dengan antikodon dan macam asam amino
yang dibawanya.
antikodon
5’
3’ (tempat pengikatan asam amino)
13
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Gambar 4. Diagram struktur tRNA
3. RNA ribosomal atau ribosomal RNA (rRNA), yang strukturnya merupakan bagian
struktur ribosom. Lebih kurang separuh struktur kimia ribosom berupa rRNA dan
separuh lainnya berupa protein. Molekul rRNA, dan juga tRNA, dapat dikatakan
sebagai RNA struktural dan tidak ditranslasi menjadi asam amino/protein. Akan tetapi,
mereka adalah bagian mesin sel yang menyintesis protein (lihat uraian tentang translasi
di bawah ini).
2.5 Translasi, khususnya pada Prokariot
Bila dibandingkan dengan transkripsi, translasi merupakan proses yang lebih rumit karena
melibatkan fungsi berbagai makromolekul. Oleh karena kebanyakan di antara makromolekul
ini terdapat dalam jumlah besar di dalam sel, maka sistem translasi menjadi bagian utama
mesin metabolisme pada tiap sel. Makromolekul yang harus berperan dalam proses translasi
tersebut meliputi:
1. Lebih dari 50 polipeptida serta 3 hingga 5 molekul RNA di dalam tiap ribosom
2. Sekurang-kurangnya 20 macam enzim aminoasil-tRNA sintetase yang akan
mengaktifkan asam amino
3. Empat puluh hingga 60 molekul tRNA yang berbeda
4. Sedikitnya 9 protein terlarut yang terlibat dalam inisiasi, elongasi, dan terminasi
polipeptida.
Translasi, atau pada hakekatnya sintesis protein, berlangsung di dalam ribosom, suatu
struktur organel yang banyak terdapat di dalam sitoplasma. Ribosom terdiri atas dua subunit,
besar dan kecil, yang akan menyatu selama inisiasi translasi dan terpisah ketika translasi
telah selesai. Ukuran ribosom sering dinyatakan atas dasar laju pengendapannya selama
sentrifugasi sebagai satuan yang disebut satuan Svedberg (S). Pada kebanyakan prokariot
ribosom mempunyai ukuran 70S, sedangkan pada eukariot biasanya sekitar 80S.
Tiap ribosom mempunyai dua tempat pengikatan tRNA, yang masing-masing dinamakan
tapak aminoasil (tapak A) dan tapak peptidil (tapak P). Molekul aminoasil-tRNA yang
baru memasuki ribosom akan terikat di tapak A, sedangkan molekul tRNA yang membawa
rantai polipeptida yang sedang diperpanjang terikat di tapak P.
Gambaran penting sintesis protein adalah bahwa proses ini berlangsung dengan arah tertentu
sebagai berikut.
14
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
1. Molekul mRNA ditranslasi dengan arah 5’→ 3’, tetapi tidak dari ujung 5’ hingga ujung
3’.
2. Polipeptida disintesis dari ujung amino ke ujung karboksil dengan menambahkan asam-
asam amino satu demi satu ke ujung karboksil. Sebagai contoh, sintesis protein yang
mempunyai urutan NH2-Met-Pro- . . . -Gly-Ser-COOH pasti dimulai dengan metionin
dan diakhiri dengan serin.
Mekanisme sintesis protein secara skema garis besar dapat dilihat pada Gambar 10.5. Sebuah
molekul mRNA akan terikat pada permukaan ribosom yang kedua subunitnya telah
bergabung. Pengikatan ini terjadi karena pada mRNA prokariot terdapat urutan basa tertentu
yang disebut sebagai tempat pengikatan ribosom (ribosom binding site) atau urutan
Shine-Dalgarno. Sementara itu, pada eukariot pengikatan ribosom dilakukan oleh ujung 5’
mRNA. Selanjutnya, berbagai aminoasil-tRNA akan berdatangan satu demi satu ke
kompleks ribosom-mRNA ini dengan urutan sesuai dengan antikodon dan asam amino yang
dibawanya. Urutan ini ditentukan oleh urutan triplet kodon pada mRNA. Ikatan peptida
terbentuk di antara asam-asam amino yang terangkai menjadi rantai polipeptida di tapak P
ribosom. Penggabungan asam-asam amino terjadi karena gugus amino pada asam amino
yang baru masuk berikatan dengan gugus karboksil pada asam amino yang terdapat pada
rantai polipeptida yang sedang diperpanjang. Penjelasan tentang mekanisme sintesis protein
yang lebih rinci disertai contoh, khususnya pada prokariot, akan diberikan di bawah ini.
arah gerakan ribosom
ribosom
5’ CUG GGG 3’ mRNA
GAC
tRNA aminoasil-tRNA
aa aa
NH2 NH2 COOH
ikatan peptida
Gambar 5. Skema garis besar sintesis protein
Inisiasi sintesis protein dilakukan oleh aminoasil-tRNA khusus, yaitu tRNA yang membawa
metionin (dilambangkan sebagai metionil-tRNAiMet). Hal ini berarti bahwa sintesis semua
AUC ACC
UAG UGG
aa aa COOH aa
P A
15
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
polipeptida selalu dimulai dengan metionin. Khusus pada prokariot akan terjadi formilasi
gugus amino pada metionil-tRNAiMet (dilambangkan sebagai metionil-tRNAf
Met) yang
mencegah terbentuknya ikatan peptida antara gugus amin tersebut dengan gugus karboksil
asam amino pada ujung polipetida yang sedang diperpanjang sehingga asam amino awal
pada polipeptida prokariot selalu berupa f-metionin. Pada eukariot metionil-tRNAiMet tidak
mengalami formilasi gugus amin, tetapi molekul ini akan bereaksi dengan protein-protein
tertentu yang berfungsi sebagai faktor inisiasi (IF-1, IF-2, dan IF-3). Selain itu, baik pada
prokariot maupun eukariot, terdapat pula metionil-tRNA yang metioninnya bukan
merupakan asam amino awal (dilambangkan sebagai metionil-tRNAMet).
Kompleks inisiasi pada prokariot terbentuk antara mRNA, metionil-tRNAfMet, dan subunit
kecil ribosom (30S) dengan bantuan protein IF-1, IF-2, dan IF-3, serta sebuah molekul GTP.
Pembentukan kompleks inisiasi ini diduga difasilitasi oleh perpasangan basa antara suatu
urutan di dekat ujung 3’ rRNA berukuran 16S dan sebagian urutan pengarah (leader
sequence) pada mRNA. Selanjutnya, kompleks inisiasi bergabung dengan subunit besar
ribosom (50S), dan metionil-tRNAfMet terikat pada tapak P. Berpasangannya triplet kodon
inisiasi pada mRNA dengan antikodon pada metionil-tRNAfMet di tapak P menentukan urutan
triplet kodon dan aminoasil-tRNAfMet berikutnya yang akan masuk ke tapak A. Pengikatan
aminoasil-tRNAfMet berikutnya, misalnya alanil- tRNAala, ke tapak A memerlukan protein-
protein elongasi EF-Ts dan EF-Tu. Pembentukan ikatan peptida antara gugus karboksil pada
metionil-tRNAfMet di tapak P dan gugus amino pada alanil-tRNAala di tapak A dikatalisis
oleh enzim peptidil transferase, suatu enzim yang terikat pada subunit ribosom 50S. Reaksi
ini menghasilkan dipeptida yang terdiri atas f-metionin dan alanin yang terikat pada tRNAala
di tapak A.
Langkah berikutnya adalah translokasi, yang melibatkan (1) perpindahan f-met-ala- tRNAala
dari tapak A ke tapak P dan (2) pergeseran posisi mRNA pada ribosom sepanjang tiga basa
sehingga triplet kodon yang semula berada di tapak A masuk ke tapak P. Dalam contoh ini
triplet kodon yang bergeser dari tapak A ke P tersebut adalah triplet kodon untuk alanin.
Triplet kodon berikutnya, misalnya penyandi serin, akan masuk ke tapak A dan proses seperti
di atas hingga translokasi akan terulang kembali. Translokasi memerlukan aktivitas faktor
elongasi berupa enzim yang biasa dilambangkan dengan EF-G.
16
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Pemanjangan atau elongasi rantai polipeptida akan terus berlangsung hingga suatu tripet
kodon yang menyandi terminasi memasuki tapak A. Sebelum suatu rantai polipeptida selesai
disintesis terlebih dahulu terjadi deformilisasi pada f-metionin menjadi metionin. Terminasi
ditandai oleh terlepasnya mRNA, tRNA di tapak P, dan rantai polipeptida dari ribosom.
Selain itu, kedua subunit ribosom pun memisah. Pada terminasi diperlukan aktivitas dua
protein yang berperan sebagai faktor pelepas atau releasing factors, yaitu RF-1 dan RF-2.
Sesungguhnya setiap mRNA tidak hanya ditranslasi oleh sebuah ribosom. Pada umumnya
sebuah mRNA akan ditranslasi secara serempak oleh beberapa ribosom yang satu sama lain
berjarak sekitar 90 basa di sepanjang molekul mRNA. Kompleks translasi yang terdiri atas
sebuah mRNA dan beberapa ribosom ini dinamakan poliribosom atau polisom. Besarnya
polisom sangat bervariasi dan berkorelasi dengan ukuran polipeptida yang akan disintesis.
Sebagai contoh, rantai hemoglobin yang tersusun dari sekitar 150 asam amino disintesis oleh
polisom yang terdiri atas lima buah ribosom (pentaribosom).
Pada prokariot translasi seringkali dimulai sebelum transkripsi berakhir. Hal ini
dimungkinkan terjadi karena tidak adanya dinding nukleus yang memisahkan antara
transkripsi dan translasi. Dengan berlangsungnya kedua proses tersebut secara bersamaan,
ekspresi gen menjadi sangat cepat dan mekanisme nyala-padam (turn on-turn off) ekspresi
gen, seperti yang akan dijelaskan nanti, juga menjadi sangat efisien.
Namun, tidak demikian halnya pada eukariot. Transkripsi terjadi di dalam nukleus,
sedangkan translasi terjadi di sitoplasma (ribosom). Pertanyaan yang muncul adalah
bagaimana mRNA hasil transkripsi dipindahkan dari nukleus ke sitoplasma, faktor-faktor
apa yang menentukan saat dan tempat translasi? Sayangnya, hingga kini kita belum dapat
menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut dengan memuaskan. Kita baru mengetahui bahwa
transkripsi dan translasi pada eukariot jauh lebih rumit daripada proses yang ada pada
prokariot. Salah satu di antaranya seperti telah kita bicarakan di atas, yaitu bahwa mRNA
hasil transkripsi (transkrip primer) pada eukariot memerlukan prosesing terlebih dahulu
sebelum dapat ditranslasi.
17
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
2.6 Kode Genetik
Penetapan triplet kodon pada mRNA sebagai pembawa informasi genetik atau kode genetik
yang akan menyandi pembentukan suatu asam amino tertentu berawal dari pemikiran bahwa
macam basa nitrogen jauh lebih sedikit daripada macam asam amino. Basa nitrogen pada
mRNA hanya ada empat macam, sedangkan asam amino ada 20 macam. Oleh karena itu,
jelas tidak mungkin tiap asam amino disandi oleh satu basa. Begitu juga, kombinasi dua basa
hanya akan menghasilkan 42 atau 16 macam duplet, masih lebih sedikit daripada macam
amino yang ada. Kombinasi tiga basa akan menghasilkan 43 atau 64 triplet, melebihi jumlah
macam asam amino. Dalam hal ini, satu macam asam amino dapat disandi oleh lebih dari
satu macam triplet kodon.
Tabel 1. Kode genetik
Basa I
(5’)
Basa II Basa III (3’)
U C A G
U
U
Phe Ser Tyr Cys
Phe Ser Tyr Cys C
Leu Ser Stop Stop A
Leu Ser Stop Trp G
C
Leu Pro His Arg U
Leu Pro His Arg C
Leu Pro Gln Arg A
Leu Pro Gln Arg G
A
ILe Thr Asn Ser U
Ile Thr Asn Ser C
ILe Thr Lys Arg A
Met Thr Lys Arg G
G
Val Ala Asp Gly U
Val Ala Asp Gly C
Val Ala Glu Gly A
Val Ala Glu Gly G
18
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Keterangan :
phe =
fenilalanin
ser = serin his = histidin glu = asam
glutamat
leu = leusin pro = prolin gln = glutamin cys = sistein
ile = isoleusin thr = treonin asn = asparagin trp = triptofan
met = metionin ala = alanine lys = lisin arg = arginin
val = valin tyr = tirosin asp = asam
aspartat
gly = glisin
AUG (kodon metionin) dapat menjadi kodon awal (start codon)
stop = kodon stop (stop codon)
Bukti bahwa kode genetik berupa triplet kodon diperoleh dari hasil penelitian F.H.C. Crick
dan kawan-kawannya yang mempelajari mutasi pada lokus rIIB bakteriofag T4. Mutasi
tersebut diinduksi oleh proflavin, suatu molekul yang dapat menyisip di sela-sela pasangan
basa nitrogen sehingga kesalahan replikasi DNA dapat terjadi sewaktu-waktu, menghasilkan
DNA yang kelebihan atau kekurangan satu pasangan basa. Hal ini akan menyebabkan
perubahan rangka baca (reading frame), yaitu urutan pembacaan basa-basa nitrogen untuk
diterjemahkan menjadi urutan asam amino tertentu. Mutasi yang disebabkan oleh perubahan
rangka baca akibat kelebihan atau kekurangan pasangan basa disebut sebagai mutasi rangka
baca (frameshift mutation).
Jika mutan (hasil mutasi) rangka baca yang diinduksi oleh proflavin ditumbuhkan pada
medium yang mengandung proflavin, akan diperoleh beberapa fag tipe liar sehingga mutasi
seolah-olah dapat dipulihkan atau terjadi mutasi balik (reverse mutation). Pada awalnya
mutasi balik diduga karena kelebihan pasangan basa dibuang dari rangka baca yang salah
sehingga rangka baca tersebut telah diperbaiki menjadi seperti semula. Namun, karena
mutasi bersifat acak, maka mekanisme semacam itu kecil sekali kemungkinannya untuk
terjadi dan dugaan tersebut nampaknya tidak benar. Crick dan kawan-kawannya menjelaskan
bahwa mutasi balik disebabkan oleh hilangnya (delesi) satu pasangan basa lain yang letaknya
tidak terlalu jauh dari pasangan basa yang menyisip (adisi). Rangka baca yang baru ini akan
menghasilkan urutan asam amino yang masih sama fungsinya dengan urutan sebelum terjadi
mutasi. Dengan perkataan lain, mutasi balik terjadi karena efek mutasi awal akibat
penambahan basa ditekan oleh mutasi kedua akibat pengurangan basa sehingga mutasi yang
kedua ini disebut juga sebagai mutasi penekan (suppressor mutation).
19
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Protein rIIB pada T4 mempunyai bagian-bagian yang di dalamnya dapat terjadi perubahan
urutan asam amino. Perubahan ini dapat berpengaruh atau tidak berpengaruh terhadap fungsi
proteinnya. Jika dua strain mutan T4 yang satu sama lain mengalami mutasi berbeda di dalam
bagian protein rIIB disilangkan melalui infeksi campuran pada suatu inang, maka T4 tipe liar
akan diperoleh sebagai hasil rekombinasi genetik antara kedua tempat mutasi yang berbeda
itu. Akan tetapi, ketika kedua strain mutan rIIB yang disilangkan merupakan strain-strain
yang diseleksi secara acak (tidak harus mengalami mutasi yang berbeda), ternyata tidak
selalu diperoleh tipe liar. Hasil ini menunjukkan bahwa strain-strain mutan dapat dibagi
menjadi dua kelompok, yaitu strain + dan strain -. Dalam hal ini, strain + tidak harus selalu
mutan adisi, dan strain – tidak harus selalu mutan delesi. Namun, sekali kita menggunakan
tanda + untuk mutan adisi berarti strain + adalah mutan adisi. Begitu pula sebaliknya, sekali
kita gunakan tanda + untuk mutan delesi berarti strain + adalah mutan delesi.
Persilangan antara strain + dan strain – hanya menghasilkan rekombinasi berupa fenotipe
tipe liar, sedangkan persilangan antara sesama + atau sesama – tidak pernah menghasilkan
tipe liar. Hal ini karena persilangan sesama + atau sesama – akan menyebabkan adisi atau
delesi ganda sehingga selalu menghasilkan fenotipe mutan. Sementara itu, persilangan antara
starin + dan – akan menyebabkan terjadinya mutasi penekan (adisi ditekan oleh delesi atau
delesi ditekan oleh adisi) atau hanya menghasilkan mutasi pada urutan asam amino yang
tidak berpengaruh terhadap fungsi protein sehingga diperoleh fenotipe tipe liar.
20
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
AUG UUU CCC AAA GGG UUU . . . . . . CCC UAG mRNA tipe liar
met phe pro lys gly phe pro stop
penambahan pasangan basa A=T (mutasi rangka baca I)
AUG AUU UCC CAA AGG GUU U . . . . . CCU AG . . . mRNA mutan
met ile ser gln arg val leu
pengurangan pasangan basa G = G(mutasi rangka baca II)
AUG AUU UCC AAA GGG UUU . . . . . . CCC UAG mRNA ‘tipe liar’
met ile ser lys gly phe pro stop
urutan asam urutan asam amino tipe liar
amino yang berubah
Gambar 6. Mutasi penekan yang memulihkan rangka baca
Oleh karena persilangan sesama + atau sesama – tidak pernah menghasilkan tipe liar, kode
genetik jelas tidak mungkin terdiri atas dua basa. Seandainya, kode genetik berupa duplet,
maka akan terjadi pemulihan rangka baca hasil persilangan tersebut. Kenyataannya tidak
demikian. Pemulihan rangka baca akibat mutasi penekan justru terjadi apabila persilangan
dilakukan antara strain + dan strain -.
Apabila kode genetik berupa triplet, maka persilangan teoretis sesama + atau sesama – akan
menghasilkan fenotipe mutan, sesuai dengan hasil kenyataannya. Namun, rekombinasi
antara tiga + atau tiga - akan menghasilkan tipe liar. Hal ini memperlihatkan bahwa kode
genetik terdiri atas tiga basa.
21
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
urutan yang bila berubah tidak berpengaruh urutan yang bila berubah berpengaruh
tipe liar AB CD EF GH IJ KL MN OP QR ST UV WX protein tipe liar
+1 AB C1 DE FG HI JK LM NO PQ RS TU VW X protein mutan
+2 AB CD E2 FG HI JK LM NO PQ RS TU VW X protein mutan
-1 AB DE FG HI JK LM NO PQ RS TU VW X protein mutan
-2 AB CD FG HI JK LM NO PQ RS TU VW X protein mutan
+1 x +2 AB C1 DE 2F GH IJ KL MN OP QR ST UV WX protein tipe liar
-1 x -2 AB CD EF GH IJ KL MN OP QR ST UV WX protein tipe liar
+1 x -1 AB C1 DE FG HI JK LM NO PQ RS TU VW X protein mutan
a)
urutan yang bila berubah tidak berpengaruh urutan yang bila berubah berpengaruh
tipe liar ABC DEF GHI JKL MNO PQR STU VWX protein tipe liar
+1 AB1 CDE FGH IJK LMN OPQ RST UVW X protein mutan
+2 ABC DE2 FGH IJK LMN OPQ RST UVW X protein mutan
+3 ABC DEF GHI J3K LMN OPQ RST UVW X protein mutan
+1 x +2 AB1 CDE 2FG HIJ KLM NOP QRS TUV WX protein mutan
+1 x +2 x +3 AB1 CDE 2FG HIJ 3KL MNO PQR STU VWX protein tipe liar
b)
Gambar 7. Diagram persilangan mutan rIIB pada T4 yang memperlihatkan
bahwa kode genetik berupa triplet kodon
a) Jika kode genetik berupa duplet, hasil persilangan teoretis tidak sesuai dengan
kenyataan yang diperoleh.
b) Jika kode genetik berupa triplet, hasil persilangan teoretis sesuai dengan kenyataan
yang diperoleh.
Sifat-sifat kode genetik
Kode genetik mempunyai sifat-sifat yang akan dijelaskan sebagai berikut.
1. Kode genetik bersifat universal. Artinya, kode genetik berlaku sama hampir di setiap
spesies organisme.
22
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
2. Kode genetik bersifat degenerate atau redundant, yaitu bahwa satu macam asam amino
dapat disandi oleh lebih dari satu triplet kodon. Sebagai contoh, treonin dapat disandi
oleh ACU, ACC, ACA, dan ACG. Sifat ini erat kaitannya dengan sifat wobble basa
ketiga, yang artinya bahwa basa ketiga dapat berubah-ubah tanpa selalu disertai
perubahan macam asam amino yang disandinya. Diketahuinya sifat wobble bermula dari
penemuan basa inosin (I) sebagai basa pertama pada antikodon tRNAala ragi, yang
ternyata dapat berpasangan dengan basa A, U, atau pun C. Dengan demikian, satu
antikodon pada tRNA dapat mengenali lebih dari satu macam kodon pada mRNA.
3. Oleh karena tiap kodon terdiri atas tiga buah basa, maka tiap urutan basa mRNA, atau
berarti juga DNA, mempunyai tiga rangka baca yang berbeda (open reading frame).
Di samping itu, di dalam suatu segmen tertentu pada DNA dapat terjadi transkripsi dan
translasi urutan basa dengan panjang yang berbeda. Dengan perkataan lain, suatu segmen
DNA dapat terdiri atas lebih dari sebuah gen yang saling tumpang tindih (overlapping).
Sebagai contoh, bakteriofag фX174 mempunyai sebuah untai tunggal DNA yang
panjangnya lebih kurang hanya 5000 basa. Seandainya dari urutan basa ini hanya
digunakan sebuah rangka baca, maka akan terdapat sekitar 1700 asam amino yang dapat
disintesis. Kemudian, jika sebuah molekul protein rata-rata tersusun dari 400 asam
amino, maka dari sekitar 1700 asam amino tersebut hanya akan terbentuk 4 hingga 5
buah molekul protein. Padahal kenyataannya, bakteriofag фX174 mempunyai 11 protein
yang secara keseluruhan terdiri atas 2300 asam amino. Dengan demikian, jelaslah bahwa
dari urutan basa DNA yang ada tidak hanya digunakan sebuah rangka baca, dan urutan
basa yang diekspresikan (gen) dapat tumpang tindih satu sama lain.
2.7 Mekanisme Pengaturan Ekspresi Gen pada Prokariot
Produk-produk gen tertentu seperti protein ribosomal, rRNA, tRNA, RNA polimerase, dan
enzim-enzim yang mengatalisis berbagai reaksi metabolisme yang berkaitan dengan fungsi
pemeliharaan sel merupakan komponen esensial bagi semua sel. Gen-gen yang menyandi
pembentukan produk semacam itu perlu diekspresikan terus-menerus sepanjang umur
individu di hampir semua jenis sel tanpa bergantung kepada kondisi lingkungan di
sekitarnya. Sementara itu, banyak pula gen lainnya yang ekspresinya sangat ditentukan oleh
kondisi lingkungan sehingga mereka hanya akan diekspresikan pada waktu dan di dalam
jenis sel tertentu. Untuk gen-gen semacam ini harus ada mekanisme pengaturan ekspresinya.
23
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Pengaturan ekspresi gen dapat terjadi pada berbagai tahap, misalnya transkripsi, prosesing
mRNA, atau translasi. Namun, sejumlah data hasil penelitian menunjukkan bahwa
pengaturan ekspresi gen, khususnya pada prokariot, paling banyak terjadi pada tahap
transkripsi.
Mekanisme pengaturan transkripsi, baik pada prokariot maupun pada eukariot, secara garis
besar dapat dibedakan menjadi dua kategori utama, yaitu (1) mekanisme yang melibatkan
penyalapadaman (turn on and turn off) ekspresi gen sebagai respon terhadap perubahan
kondisi lingkungan dan (2) sirkit ekspresi gen yang telah terprogram (preprogramed
circuits). Mekanisme penyalapadaman sangat penting bagi mikroorganisme untuk
menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan yang seringkali terjadi secara tiba-tiba.
Sebaliknya, bagi eukariot mekanisme ini nampaknya tidak terlalu penting karena pada
organisme ini sel justru cenderung merespon sinyal-sinyal yang datang dari dalam tubuh,
dan di sisi lain, sistem sirkulasi akan menjadi penyangga bagi sel terhadap perubahan kondisi
lingkungan yang mendadak tersebut. Pada mekanisme sirkit, produk suatu gen akan menekan
transkripsi gen itu sendiri dan sekaligus memacu transkripsi gen kedua, produk gen kedua
akan menekan transkripsi gen kedua dan memacu transkripsi gen ketiga, demikian
seterusnya. Ekspresi gen yang berurutan ini telah terprogram secara genetik sehingga gen-
gen tersebut tidak akan dapat diekspresikan di luar urutan. Oleh karena urutan ekspresinya
berupa sirkit, maka mekanisme tersebut dinamakan sirkit ekspresi gen.
Induksi dan represi pada prokariot
Escherichia coli merupakan bakteri yang sering dijadikan model untuk mempelajari berbagai
mekanisme genetika molekuler. Bakteri ini secara alami hidup di dalam usus besar manusia
dengan memanfaatkan sumber karbon yang umumnya berupa glukosa. Apabila suatu ketika
E. coli ditumbuhkan pada medium yang sumber karbonnya bukan glukosa melainkan
laktosa, maka enzim pemecah laktosa akan disintesis, sesuatu yang tidak biasa dilakukannya.
Untuk itu, gen-gen penyandi berbagai enzim yang terlibat dalam pemanfaatan laktosa akan
diekspresikan (turned on). Sebaliknya, dalam keadaan normal, yaitu ketika tersedia glukosa
sebagai sumber karbon, maka gen-gen tersebut tidak diekspresikan (turned off). Proses yang
terjadi ketika ekspresi gen merupakan respon terhadap keberadaan suatu zat di
lingkungannya dikenal sebagai induksi, sedangkan zat atau molekul yang menyebabkan
24
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
terjadinya induksi disebut sebagai induser. Jadi, dalam contoh ini laktosa merupakan
induser.
Induksi secara molekuler terjadi pada tingkat transkripsi. Peristiwa ini berkenaan dengan laju
sintesis enzim, bukan dengan aktivitas enzim. Pada pengaktifan enzim suatu molekul kecil
akan terikat pada enzim sehingga akan terjadi peningkatan aktivitas enzim tersebut, bukan
peningkatan laju sintesisnya.
Selain mempunyai kemampuan untuk memecah suatu molekul (katabolisme), bakteri juga
dapat menyintesis (anabolisme) berbagai molekul organik yang diperlukan bagi
pertumbuhannya. Sebagai contoh, Salmonella typhimurium mempunyai sejumlah gen yang
menyandi enzim-enzim untuk biosintesis triptofan. Dalam medium pertumbuhan yang tidak
mengandung triptofan, S. typhimurium akan mengekspresikan (turned on) gen-gen tersebut.
Akan tetapi, jika suatu saat ke dalam medium pertumbuhannya ditambahkan triptofan, maka
gen-gen tersebut tidak perlu diekspresikan (turned off). Proses pemadaman (turn off) ekspresi
gen sebagai respon terhadap keberadaan suatu zat di lingkungannya dinamakan represi,
sedangkan zat yang menyebabkan terjadinya represi disebut sebagai korepresor. Jadi, dalam
contoh ini triptofan merupakan korepresor.
Seperti halnya induksi, represi juga terjadi pada tahap transkripsi. Represi sering dikacaukan
dengan inhibisi umpan balik (feedback inhibition), yaitu penghambatan aktivitas enzim
akibat pengikatan produk akhir reaksi yang dikatalisis oleh enzim itu sendiri. Represi tidak
menghambat aktivitas enzim, tetapi menekan laju sintesisnya.
Model operon
Mekanisme molekuler induksi dan represi telah dapat dijelaskan menurut model yang
diajukan oleh F. Jacob dan J. Monod pada tahun 1961. Menurut model yang dikenal sebagai
operon ini ada dua unsur yang mengatur transkripsi gen struktural penyandi enzim, yaitu
gen regulator (gen represor) dan operator yang letaknya berdekatan dengan gen-gen
struktural yang diaturnya. Gen regulator menyandi pembentukan suatu protein yang
dinamakan represor. Pada kondisi tertentu represor akan berikatan dengan operator,
menyebabkan terhalangnya transkripsi gen-gen struktural. Hal ini terjadi karena enzim RNA
polimerase tidak dapat memasuki promoter yang letaknya berdekatan, atau bahkan tumpang
tindih, dengan operator.
25
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Secara keseluruhan setiap operon terdiri atas promoter operon atau promoter bagi gen-gen
struktural (PO), operator (O), dan gen-gen struktural (GS). Di luar operon terdapat gen
regulator (R) beserta promoternya (PR), molekul protein represor yang dihasilkan oleh gen
regulator, dan molekul efektor. Molekul efektor pada induksi adalah induser, sedangkan pada
represi adalah korepresor.
operon
PR R PO O GS1 GS2 GS3
represor efektor (induser atau korepresor)
a)
RNA polimerase
induser
RNA polimerase berjalan
transkripsi
kompleks represor-induser
translasi
b)
RNA polimerase berjalan
transkripsi
korepresor
translasi
26
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
kompleks represor-korepresor
c)
Gambar 8. Model operon untuk pengaturan ekspresi gen
a) komponen operon b) induksi c) represi
Pada Gambar 8 terlihat bahwa terikatnya represor pada operator terjadi dalam keadaan yang
berkebalikan antara induksi dan represi. Pada induksi represor secara normal akan berikatan
dengan operator sehingga RNA polimerase tidak dapat memasuki promoter operon.
Akibatnya, transkripsi gen-gen struktural tidak dapat berlangsung. Namun, dengan
terikatnya represor oleh induser, promoter operon menjadi terbuka bagi RNA polimerase
sehingga gen-gen struktural dapat ditranskripsi dan selanjutnya ditranslasi. Dengan
demikian, gen-gen struktural akan diekspresikan apabila terdapat molekul induser yang
mengikat represor.
Operon yang terdiri atas gen-gen yang ekspresinya terinduksi dinamakan operon induksi.
Salah satu contohnya adalah operon lac, yang terdiri atas gen-gen penyandi enzim pemecah
laktosa seperti telah disebutkan di atas.
Sebaliknya, pada represi secara normal represor tidak berikatan dengan operator sehingga
RNA polimerase dapat memasuki promoter operon dan transkripsi gen-gen struktural dapat
terjadi. Akan tetapi, dengan adanya korepresor, akan terbentuk kompleks represor-
korepresor yang kemudian berikatan dengan operator. Dengan pengikatan ini, RNA
polimerase tidak dapat memasuki promoter operon sehingga transkripsi gen-gen struktural
menjadi terhalang. Jadi, ekspresi gen-gen struktural akan terepresi apabila terdapat molekul
korepresor yang berikatan dengan represor.
Gen-gen yang ekspresinya dapat terepresi merupakan komponen operon yang dinamakan
operon represi. Operon trp, yang terdiri atas gen-gen penyandi enzim untuk biosintesis
triptofan merupakan contoh operon represi.
27
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
2.8 Mekanisme Pengaturan Ekspresi Gen pada Eukariot
Hingga sekarang kita baru sedikit sekali mengetahui mekanisme pengaturan ekspresi gen
pada eukariot. Namun, kita telah mengetahui bahwa pada eukariot tingkat tinggi gen-gen
yang berbeda akan ditranskripsi pada jenis sel yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa
mekanisme pengaturan pada tahap transkripsi, dan juga prosesing mRNA, memegang peran
yang sangat penting dalam proses diferensiasi sel.
Operon, kalau pun ada, nampaknya tidak begitu penting pada eukariot. Hanya pada eukariot
tingkat rendah seperti jamur dapat ditemukan satuan-satuan operon atau mirip operon. Semua
mRNA pada eukariot tingkat tinggi adalah monosistronik, yaitu hanya membawa urutan
sebuah gen struktural. Transkrip primer yang adakalanya menyerupai polisistronik pun akan
diproses menjadi mRNA yang monosistronik.
Selain itu, terindikasi juga bahwa diferensiasi sel sedikit banyak melibatkan ekspresi
seperangkat gen yang telah terprogram (preprogramed). Berbagai macam sinyal seperti
molekul-molekul sitoplasmik, hormon, dan rangsangan dari lingkungan memicu dimulainya
pembacaan program-program dengan urutan tertentu pada waktu dan tempat yang tepat
selama perkembangan individu. Bukti paling nyata mengenai adanya keharusan urutan
pembacaan program pada waktu dan tempat tertentu dapat dilihat pada kasus mutasi yang
terjadi pada lalat Drosophila, misalnya munculnya sayap di kepala di tempat yang
seharusnya untuk mata. Dengan mempelajari mutasi-mutasi semacam ini diharapkan akan
diperoleh pengetahuan tentang mekanisme pengaturan ekspresi gen selama perkembangan
normal individu.
Pada eukariot tingkat tinggi kurang dari 10 persen gen yang terdapat di dalam seluruh genom
akan terepresentasikan urutan basanya di antara populasi mRNA yang telah mengalami
prosesing. Sebagai contoh, hanya ada dua hingga lima persen urutan DNA mencit yang akan
terepresentasikan pada mRNA di dalam sel-sel hatinya. Demikian pula, mRNA di dalam sel-
sel otak katak Xenopus hanya merepresentasikan delapan persen urutan DNAnya. Jadi,
sebagian besar urutan basa DNA di dalam genom eukariot tingkat tinggi tidak
terepresentasikan di antara populasi mRNA yang ada di dalam sel atau jaringan tertentu.
Dengan perkataan lain, molekul mRNA yang dihasilkan dari perangkat gen yang berbeda
akan dijumpai di dalam sel atau jaringan yang berbeda pula.
Dosis gen dan amplifikasi gen
28
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Kebutuhan akan produk-produk gen pada eukariot dapat sangat bervariasi. Beberapa produk
gen dibutuhkan dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada produk gen lainnya sehingga
terdapat nisbah kebutuhan di antara produk-produk gen yang berbeda. Untuk memenuhi
nisbah kebutuhan ini antara lain dapat ditempuh melalui dosis gen. Katakanlah, ada gen A
dan gen B yang ditranskripsi dan ditranslasi dengan efisiensi yang sama. Produk gen A dapat
20 kali lebih banyak daripada produk gen B apabila terdapat 20 salinan (kopi) gen A untuk
setiap salinan gen B. Contoh yang nyata dapat dilihat pada gen-gen penyandi histon. Untuk
menyintesis histon dalam jumlah besar yang dibutuhkan dalam pembentukan kromatin,
kebanyakan sel mempunyai beratus-ratus kali salinan gen histon daripada jumlah salinan gen
yang diperlukan untuk replikasi DNA.
Salah satu pengaruh dosis gen adalah amplifikasi gen, yaitu peningkatan jumlah gen sebagai
respon terhadap sinyal tertentu. Sebagai contoh, amplifikasi gen terjadi selama
perkembangan oosit katak Xenopus laevis. Pembentukan oosit dari prekursornya (oogonium)
merupakan proses kompleks yang membutuhkan sejumlah besar sintesis protein. Untuk itu
dibutuhkan sejumlah besar ribosom. Kita mengetahui bahwa ribosom antara lain terdiri atas
molekul-molekul rRNA. Padahal, sel-sel prekursor tidak mempunyai gen penyandi rRNA
dalam jumlah yang mencukupi untuk sintesis molekul tersebut dalam waktu yang relatif
singkat. Namun, sejalan dengan perkembangan oosit terjadi peningkatan jumlah gen rRNA
hingga 4000 kali sehingga dari sebanyak 600 gen yang ada pada prekursor akan diperoleh
sekitar dua juta gen setelah amplifikasi. Jika sebelum amplifikasi ke-600 gen rRNA berada
di dalam satu segmen DNA linier, maka selama dan setelah amplifikasi gen tersebut akan
berada di dalam gulungan-gulungan kecil yang mengalami replikasi. Molekul rRNA tidak
diperlukan lagi ketika oosit telah matang hingga saat terjadinya fertilisasi. Oleh karena itu,
gen rRNA yang telah begitu banyak disalin kemudian didegradasi kembali oleh berbagai
enzim intrasel.
Jika waktu yang tersedia untuk melakukan sintesis sejumlah besar protein cukup banyak,
amplifikasi gen sebenarnya tidak perlu dilakukan. Cara lain untuk mengatasi kebutuhan
protein tersebut adalah dengan meningkatkan masa hidup mRNA (lihat bagian pengaturan
translasi).
29
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Pengaturan transkripsi
Berdasarkan atas banyaknya salinan di dalam tiap sel, molekul mRNA dapat dibagi menjadi
tiga kelompok, yaitu (1) mRNA salinan tunggal (single copy), (2) mRNA semiprevalen
dengan jumlah salinan lebih dari satu hingga beberapa ratus per sel, dan (3) mRNA
superprevalen dengan jumlah salinan beberapa ratus hingga beberapa ribu per sel. Molekul
mRNA salinan tunggal dan semiprevalen masing-masing menyandi enzim dan protein
struktural. Sementara itu, mRNA superprevalen biasanya dihasilkan sejalan dengan
terjadinya perubahan di dalam suatu tahap perkembangan organisme eukariot. Sebagai
contoh, sel-sel eritroblas di dalam sumsum tulang belakang mempunyai sejumlah besar
mRNA yang dapat ditranslasi menjadi globin matang. Di sisi lain, hanya sedikit sekali atau
bahkan tidak ada globin yang dihasilkan oleh sel-sel prekursor yang belum berkembang
menjadi eritroblas. Dengan demikian, kita dapat memastikan adanya suatu mekanisme
pengaturan ekspresi gen penyandi mRNA superprevalen pada tahap transkripsi eukariot
meskipun hingga kini belum terlalu banyak rincian prosesnya yang dapat diungkapkan.
Salah satu regulator yang diketahui berperan dalam transkripsi eukariot adalah hormon,
molekul protein kecil yang dibawa dari sel tertentu menuju ke sel target. Mekanisme kerja
hormon dalam mengatur transkripsi eukariot lebih kurang dapat disetarakan dengan induksi
pada prokariot. Namun, penetrasi hormon ke dalam sel target dan pengangkutannya ke dalam
nukleus merupakan proses yang jauh lebih rumit bila dibandingkan dengan induksi oleh
laktosa pada E. coli.
Secara garis besar pengaturan transkripsi oleh hormon dimulai dengan masuknya hormon ke
dalam sel target melewati membran sel, yang kemudian ditangkap oleh reseptor khusus yang
terdapat di dalam sitoplasma sehingga terbentuk kompleks hormon-reseptor. Setelah
kompleks ini terbentuk biasanya reseptor akan mengalami modifikasi struktur kimia.
Kompleks hormon-reseptor yang termodifikasi kemudian menembus dinding nukleus untuk
memasuki nukleus. Proses selanjutnya belum banyak diketahui, tetapi rupanya di dalam
nukleus kompleks tersebut, atau mungkin hormonnya saja, akan mengalami salah satu di
antara beberapa peristiwa, yaitu (1) pengikatan langsung pada DNA, (2) pengikatan pada
suatu protein efektor, (3) aktivasi protein yang terikat DNA, (4) inaktivasi represor, dan (5)
perubahan struktur kromatin agar DNA terbuka bagi enzim RNA polimerase.
30
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Contoh induksi transkripsi oleh hormon antara lain dapat dilihat pada stimulasi sintesis
ovalbumin pada saluran telur (oviduktus) ayam oleh hormon kelamin estrogen. Jika ayam
disuntik dengan estrogen, jaringan-jaringan oviduktus akan memberikan respon berupa
sintesis mRNA untuk ovalbumin. Sintesis ini akan terus berlanjut selama estrogen diberikan,
dan hanya sel-sel oviduktus yang akan menyintesis mRNA tersebut. Hal ini karena sel-sel
atau jaringan lainnya tidak mempunyai reseptor hormon estrogen di dalam sitoplasmanya.
Pengaturan pada tahap prosesing mRNA
Dua jenis sel yang berbeda dapat membuat protein yang sama tetapi dalam jumlah yang
berbeda meskipun transkripsi di dalam kedua sel tersebut terjadi pada gen yang sama.
Fenomena ini seringkali berkaitan dengan adanya molekul-molekul mRNA yang berbeda,
yang akan ditranslasi dengan efisiensi berbeda pula.
Pada tikus, misalnya, ditemukan bahwa perbedaan sintesis enzim α-amilase oleh berbagai
mRNA yang berasal dari gen yang sama dapat terjadi karena adanya perbedaan pola
pembuangan intron. Kelenjar ludah menghasilkan α-amilase lebih banyak daripada yang
dihasilkan oleh jaringan hati meskipun gen yang ditranskripsi sama. Jadi, dalam hal ini
transkrip primernya sebenarnya sama, tetapi kemudian ada perbedaan mekanisme prosesing,
khususnya pada penyatuan (splicing) mRNA.
Pengaturan translasi
Berbeda dengan translasi mRNA pada prokariot yang terjadi dalam jumlah yang lebih kurang
sama, pada eukariot ada mekanisme pengaturan translasi. Macam-macam pengaturan
tersebut adalah (1) kondisi bahwa mRNA tidak akan ditranslasi sama sekali sebelum
datangnya suatu sinyal, (2) pengaturan umur (lifetime) molekul mRNA, dan (3) pengaturan
laju seluruh sintesis protein.
Telur yang tidak dibuahi secara biologi bersifat statis. Akan tetapi, begitu fertilisasi terjadi,
sejumlah protein akan disintesis. Hal ini menunjukkan bahwa di dalam sel telur yang belum
dibuahi akan dijumpai sejumlah mRNA yang menantikan datangnya sinyal untuk translasi.
Sinyal tersebut tidak lain adalah fertilisasi oleh spermatozoon, sedangkan molekul mRNA
yang belum ditranslasi itu dinamakan mRNA tersembunyi (masked mRNA).
Pengaturan umur mRNA juga dijumpai pada telur yang belum dibuahi. Sel telur ini akan
mempertahankan diri untuk tidak mengalami pertumbuhan atau perkembangan. Dengan
demikian, laju sintesis protein menjadi sangat rendah. Namun, hal ini bukan akibat
31
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
kurangnya pasokan mRNA, melainkan karena terbatasnya ketersediaan suatu unsur yang
dinamakan faktor rekrutmen. Hingga kini belum diketahui hakekat unsur tersebut, tetapi
rupanya berperan dalam pembentukan kompleks ribosom-mRNA.
Sintesis beberapa protein tertentu diatur oleh aktivitas protein itu sendiri terhadap mRNA.
Sebagai contoh, konsentrasi suatu jenis molekul antibodi dipertahankan konstan oleh
mekanisme inhibisi atau penghambatan diri dalam proses translasi. Jadi, molekul antibodi
tersebut berikatan secara khusus dengan molekul mRNA yang menyandinya sehingga
inisiasi translasi akan terhambat.
Sintesis beberapa protein dari satu segmen DNA
Pada prokariot terdapat mRNA polisistronik yang menyandi semua produk gen. Sebaliknya,
pada eukariot tidak pernah dijumpai mRNA polisistronik, tetapi ada kondisi yang dapat
disetarakan dengannya, yakni sintesis poliprotein. Poliprotein adalah polipeptida berukuran
besar yang setelah berakhirnya translasi akan terpotong-potong untuk menghasilkan
sejumlah molekul protein yang utuh. Tiap protein ini dapat dilihat sebagai produk satu gen
tunggal.
Dalam sistem semacam itu urutan penyandi pada masing-masing gen tidak saling dipisahkan
oleh kodon stop dan kodon awal, tetapi dipisahkan oleh urutan asam amino tertentu yang
dikenal sebagai tempat pemotongan (cleavage sites) oleh enzim protease tertentu. Tempat-
tempat pemotongan ini tidak akan berfungsi serempak, tetapi bergantian mengikuti suatu
urutan.
32
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Ekspresi gen merupakan rangkaian proses penerjemahan informasi genetik (dalam bentuk
urutan basa pada DNA atau RNA) menjadi protein, dan lebih jauh lagi: fenotipe. Informasi
yang dibawa bahan genetik tidak bermakna apa pun bagi suatu organisme apabila tidak
diekspresikan menjadi fenotipe. Ekspresi genetik beserta dinamika yang mempengaruhinya
dipelajari dalam genetika molekular beserta cabang-cabangnya seperti genomika,
transkriptomika, proteomika, serta metabolomika.
Kontrol ekspresi gen terjadi baik pada eukariot dan prokariot, hanya kontrol ekspresi gen
yang terjadi pada eukariot bersifat lebih kompleks.
Pengaturan ekspresi operon laktosa dilakukan oleh suatu protein regulator yang akan
berinteraksi dengan promoter, yang akan menentukan berjalan atau inisiasi trankripsi yang
dilakukan oleh transcriptase. Protein pengatur dihasilkan oleh gen regulator, yaitu gen yang
produk ekspresinya berperan mengatur ekspresi gen lain
3.2 Saran
Makalah ini merupakan tugas mata kuliah Biologi Sel dan Molekuler di Sekolah Tinggi Ilmu
Kesehatan Bina Mandiri Gorontalo. Makalah ini masih jauh dari kesempurnaan olehnya itu
penyusun menyarankan agar pembaca dapat mengkaji lebih teliti dan mendapat manfaat dari
penulisan ini untuk kemajuan ilmu pengetahuan terutama di bidang biologi sel dan
molekuler.
33
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
DAFTAR PUSTAKA
Ordway GA, Garry DJ. Myoglobin an essential hemoprotein in striated muscle. J Exp
Biol.2004;207 : 3441-46
Mooren FC, Volker K. Molecular and Cellular Exercise Physiology, Human kinetics,
USA.2005:31-46:55-101
Wittenberg JB, Wittenberg BA. Myoglobin function reassessed. J Exp Biol. 2003; 206:2011-20.
Foss ML, Keteyian SJ. Physiological basis for exercise and sport, Mc.Graw Hill New
York.2006;59-64:
Guyton AC, Hall JE. Textbook of Medical Physiology 11th edition. Elsevier Saunders,
Philadelphia, Pensylvania.2006;79-82;530;1056-60
Grange RW, Meeso A, Chin E, Lau KS, Stull JT, Shelton JM et al. Functional and molecular
adaptation in skeletal muscle of myoglobin-mutant mice. AJP Cell Physiol .2001; 281:1487-
94.
Soya H, Mukai A, Deocaris, Ohiwa N, Nishijima, Fujikawa T et al. Threshold like pattern of
neuronal activation on the hypothalamus during treadmill running : Estasblishment of
minimum running stress (MRS) rat model. Neuroscience research.2007;58: 341- 8
The Columbia Encyclopedia, sixth edition, 2008 melalui http://www.encyclopedia.com
Wilson MT. Reeder BJ.Oxygen binding haem Protein .J Exp Physiol. 2008;93:128-132
Brunori M. Nitric oxide,cytochromme oxidase and myoglobin, Trends Biochem. scie. 2001; 26:
21-23
Brunori M. Nitric oxide moves myoglobin centre stage. Trends Biochem.scie. 2001; 26 : 209-21
Wittenberg BA, Wittenberg JB. Role of Myoglobin in oksigen supply to red skeletal muscle.J
Biol Chem .2005 ;250: 9038-43
Ulrike B, Hendgen C, Marc WM, Sruti S, Schmits J, Stefanie B Johan et al. Nitrite reductase
actvity of myoglobin regulates respiration and cellular viability in myocardial ischemia-
reperfusion injury. PNAS.2008;22.
Flogel U, Merck M.W,Godecke AL., Decking UKM, Schrader Jurgens, Myoglobin : A scavenger
of Bioactive NO.PNAS. 2001
Mc Comas AJ.,Gardiner PF. Skeletal Muscle form and function. Human Kinetics., USA,2006:215-
220.
34
MAKALAH EKSPRESI GEN – BIOLOGI SEL & MOLEKULER NAFA SAFRUDIN – NPM. 85FA14010
Akitoshi, Seiyama.Virtual cooperativity in myoglobin oxygen saturation curve in skeletal muscle
in vivo. J. of Dynamic Medicine .2006
Tri Wibawa. Dasar Genetika Molekuler., Kursus Biologi Molekuler, Pusat Kedokteran Tropis
UGM, 23-28 Juli 2007.
Kanatous SB, Mammen P, Rosenberg. PB. Martin.CM, Michael DW, Garry, DJ et al. Hypoxia
reprograms calcium signaling and regulates myoglobin expression. Am J Physiol
.2008;296:C393-C402.
Shahib.N . Biologi Molekuler Medik I .2005
Vogt M, Puntschart A, Geiser J, Zuleger C, Hoppeller. Molecular adaptation in human skeletal
muscle to endurance training under simulated hypoxic conditions. J.appl. Physiol.
2001;91:179-182.
Friedman,B, Kincherf, Borish.S, Richter.G.Effect of low resistance/high repetition strengh
training in hypoxia on muscle structure and gene expression. Eur.J. Physiol. 2003;446:742-51.