Ekspresi gen adalah proses seluler di mana informasi yang dikodekan dalam gen tertentu digunakan untuk menghasilkan protein fungsional atau molekul RNA . Ini terjadi pada semua bentuk kehidupan yang dikenal termasuk eukariota , prokariota serta virus. Transkripsi gen menjadi molekul mRNA dan translasi mRNA menjadi rantai polinukleotida protein fungsional dikenal sebagai dogma sentral biologi molekuler. Ekspresi gen dapat diatur dalam berbagai langkah proses seperti transkripsi, modifikasi pasca transkripsi, translasi, dan modifikasi pasca translasi. Ekspresi diferensial gen memungkinkan sel untuk menghasilkan jumlah protein yang dibutuhkan untuk berfungsinya sel.
Topik bahasan kami tentang:
- Apa Ekspresi Gen – Definisi, Transkripsi, Terjemahan 2. Bagaimana Ekspresi Gen Diatur – Definisi, Regulasi pada eukariota dan prokariota
Istilah Kunci: Eukariota, Ekspresi Gen, mRNA, Prokariota, Protein, Transkripsi, Terjemahan
Yang perlu anda ketahui tentang Ekspresi Gen?
Ekspresi gen adalah proses dimana instruksi genetik digunakan untuk mensintesis produk gen. Umumnya, informasi mengalir dari DNA ke mRNA ke protein. Dua langkah utama ekspresi gen adalah transkripsi dan translasi. Dogma sentral biologi molekuler ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1: Dogma Sentral Biologi Molekuler
Transkripsi
Transkripsi adalah istilah untuk proses menyalin informasi gen ke dalam molekul RNA baru. Ini adalah langkah pertama ekspresi gen pada eukariota dan prokariota. RNA polimerase adalah enzim yang terlibat dalam transkripsi. Tiga jenis RNA yang berbeda diproduksi selama transkripsi: messenger RNA (mRNA), transfer RNA ( tRNA ), dan RNA ribosom ( rRNA ). mRNA membawa informasi genetik dari nukleus ke sitoplasma . tRNA adalah RNA adaptor yang berfungsi sebagai penghubung fisik antara mRNA dan asam amino . rRNA membentuk bagian integral dari ribosom . Proses transkripsi ditunjukkan pada gambar 2 .
Gambar 2: Transkripsi
Namun, pada beberapa virus, materi genetiknya adalah RNA sense negatif . Di sini, RNA polimerase yang bergantung pada RNA mentranskripsikan RNA indera negatif menjadi mRNA.
Modifikasi Pasca Transkripsi
Modifikasi pasca-transkripsi adalah istilah untuk proses mengubah transkrip RNA primer menjadi molekul mRNA matang. Mereka terutama terjadi dalam ekspresi gen eukariotik. Molekul mRNA yang dihasilkan oleh transkripsi dikenal sebagai transkrip RNA primer atau pra-mRNA. Ini diproses untuk menghasilkan molekul mRNA matang selama empat langkah: 5′ capping, polyadenylation, dan splicing alternatif. Pembatasan 5′ adalah penambahan GTP ke ujung 5′ molekul pra-mRNA. Poliadenilasi adalah penambahan ekor poli-A ke ujung 3′ dari molekul pra-mRNA. Baik tutup 5′ dan ekor poli-A mencegah degradasi molekul mRNA. Gen eukariotik terdiri dari intron dan ekson . Hanya intron yang dikodekan untuk urutan asam amino suatu gen. Maka dari itu, ekson dihilangkan selama penyambungan RNA. Penyambungan alternatif adalah produksi urutan pengkodean beberapa rantai polipeptida dengan menggabungkan pola intron yang berbeda. Modifikasi pasca-transkripsi pada mRNA eukariotik ditunjukkan pada gambar 3 .
Gambar 3: Modifikasi Pasca Transkripsi
Sebagian besar gen prokariotik terjadi dalam kelompok yang dikenal sebagai operon. Operon terdiri dari beberapa gen yang berhubungan secara fungsional yang diatur oleh satu promotor. Mereka menyalin untuk menghasilkan molekul mRNA polisistronik yang mensintesis beberapa protein yang berhubungan secara fungsional.
Terjemahan
Terjemahan adalah istilah untuk proses di mana kode genetik yang dibawa oleh molekul mRNA diterjemahkan, menghasilkan rantai polipeptida dari protein tertentu. Itu terjadi di sitoplasma oleh ribosom. Sistem tiga asam amino terlibat dalam penentuan setiap asam amino dalam rantai polipeptida. Tiga nukleotida dalam mRNA yang mewakili asam amino dikenal sebagai kodon . Sistem kodon lengkap dikenal sebagai kode genetik. Molekul tRNA yang berbeda mengandung antikodon yang terikat dengan setiap kodon dalam mRNA. Maka dari itu, mereka membawa asam amino yang sesuai untuk sintesis rantai polipeptida. Terjemahan ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4: Terjemahan
Modifikasi Pasca-Translasi
Modifikasi pasca-translasi adalah modifikasi kovalen dan enzimatik dari rantai polipeptida protein fungsional. Kelompok polisakarida, lipid atau anorganik yang berbeda ditambahkan untuk menghasilkan protein fungsional. Modifikasi ini dikenal sebagai glikosilasi, fosforilasi, sulfasi, dll. Kofaktor yang berbeda juga dapat ditambahkan untuk mengatur fungsi protein. Modifikasi protein insulin pasca-translasi ditunjukkan pada Gambar 5 .
Gambar 5: Modifikasi Pasca-Translasi
Bagaimana Ekspresi Gen Diatur
Sel mengatur ekspresi gen baik untuk menambah atau mengurangi jumlah protein yang diproduksi di dalam sel. Pada eukariota, itu dapat dicapai melalui berbagai langkah ekspresi gen seperti transkripsi, modifikasi pasca-transkripsi, terjemahan, dan modifikasi pasca-translasi. Namun, pada prokariota, regulasi ekspresi gen dicapai selama inisiasi ekspresi gen.
Kata terakhir
Produksi protein fungsional di dalam sel dicapai melalui ekspresi gen dalam genom. Dua langkah utama ekspresi gen adalah transkripsi dan translasi di semua jenis organisme hidup termasuk eukariota, prokariota, dan virus. Transkripsi adalah produksi molekul mRNA berdasarkan urutan nukleotida gen. Translasi adalah produksi rantai polipeptida berdasarkan urutan kodon molekul mRNA. Pada eukariota, ekspresi gen dapat diatur di tingkat transkripsi dan translasi. Namun, ekspresi gen pada prokariota diatur selama inisiasi transkripsi.
Sumber bacaan:
- “10.3.1 Ekspresi gen dan sintesis protein.” Tanaman beraksi , Tersedia di sini .
Sumber gambar:
- “Dogma Pusat Biokimia Molekuler dengan Enzim” Oleh Dhorspool di en.wikipedia (CC BY-SA 3. 0) melalui Commons Wikimedia 2. “Proses transkripsi (13080846733)” Oleh Program Pendidikan Genomik – Proses transkripsi (CC BY 2.0) melalui Commons Wikimedia 3. “Gambar 15 03 02” Oleh CNX OpenStax – (CC BY 4.0) melalui Commons Wikimedia 4. “0324 DNA Translation and Codons” Oleh OpenStax – (CC BY 4.0) melalui Commons Wikimedia 5. “Jalur insulin” Oleh Diunggah oleh Fred the Oyster (CC BY-SA 4.0) melalui Commons Wikimedia
