Hubungan Antara Sintesis Protein dengan Ekspresi Gen

Diposting pada

Hubungan Antara Sintesis Protein dengan Ekspresi Gen – Ekspresi gen adalah proses dimana informasi dari gen digunakan dalam sintesis produk gen fungsional.

Produk-produk ini sering berupa protein, tetapi pada gen pengode non-protein seperti transfer RNA (tRNA) atau gen RNA inti kecil (snRNA), produk tersebut adalah RNA fungsional.

Seperti yang ditunjukkan oleh gambar, ekspresi gen terdiri dari transkripsi genetik, yang menghasilkan mRNA, pematangan mRNA  dan akhirnya sintesis protein dengan cara penerjemahan mRNA matang.

Sintesis protein adalah proses di mana sel-sel biologis menghasilkan protein baru. Tranlasi, proses perakitan asam amino oleh ribosom, merupakan bagian penting dari jalur biosintetik, bersama dengan generasi messenger RNA (mRNA), aminoasilasi transfer RNA (tRNA), transportasi ko-translasi, dan modifikasi pasca-translasi.

Gambar berikut menjelaskan proses translasi mRNA oleh ribosom yang menghasilkan polipeptida.

Setelah dilipat dalam struktur tiga dimensi yang tepat, polipeptida menjadi protein fungsional. Agar berfungsi dengan baik, beberapa protein memerlukan modifikasi pasca-translasi, yaitu modifikasi kovalen protein mengikuti biosintesis protein dan melampaui lingkup jawaban ini.

Studi tentang ekspresi gen terkait erat dengan pemahaman kita tentang protein. Sejak awal riset Christian Anfinsen di tahun 1950-an, kita mengetahui bahwa urutan asam amino dalam sebuah protein menentukan struktur tiga dimensi akhirnya. Setelah itu, para ilmuwan telah berulang kali mengamati bahwa struktur protein menentukan di mana ia akan bertindak dan apa yang akan dilakukannya.

Tidak ada yang lebih jelas daripada fungsi enzim. Bentuk dan struktur protein merupakan aspek penting dari ekspresi gen biologi dan menghubungkan pemahaman kita tentang ekspresi gen dengan biologi sel. Sementara itu berkaitan dengan molekul protein yang bertindak pada DNA dan sekuens RNA, seperti faktor transkripsi dan histon, studi ekspresi gen juga berfokus pada di mana ekspresi sel dimodulasi.

Faktanya, modulasi ekspresi gen dapat terjadi di nukleus, sitoplasma, atau bahkan pada membran sel karena dampak protein pada RNA pada subregion seluler tersebut.

Bagaimana para ilmuwan mempelajari bentuk dan fungsi protein? Teknik yang disebut spektrometri massa memungkinkan para ilmuwan untuk mengurutkan asam amino dalam protein. Setelah urutan diketahui, membandingkan urutan asam amino dengan database memungkinkan para ilmuwan untuk mengetahui apakah ada protein terkait yang fungsinya sudah diketahui.

Seringkali urutan asam amino yang serupa akan memiliki fungsi yang serupa di dalam sel. Urutan asam amino juga memungkinkan para ilmuwan untuk memprediksi muatan molekul, ukurannya, dan struktur tiga dimensi yang mungkin.

Biaya dan ukuran dapat dikonfirmasikan secara eksperimental (melalui SDS-PAGE dan gel dua dimensi). Untuk menyimpulkan seluk-beluk struktur tiga dimensi, para ilmuwan akan mencoba mengkristalkan protein untuk mengkonfirmasi struktur molekulnya melalui kristalografi sinar-X dan / atau spektroskopi resonansi magnetik nuklir (pNMR).

Bagaimana ilmuwan mempelajari dampak protein pada gen atau protein lain? Cara yang baik untuk mempelajari fungsi protein adalah melihat apa yang terjadi di dalam sel ketika protein tidak ada. Untuk ini ilmuwan menggunakan sistem model, seperti kultur sel atau seluruh organisme, di mana mereka dapat menguji fungsi protein atau gen tertentu dengan memodifikasi atau memutasikannya. (Baca Juga : Pengertian Mutasi Gen)

Tingkat ekspresi gen dapat dihitung dengan mengukur mRNA yang ditranskripsi (Northern Blot), protein yang diekspresikan (Western Blot), atau dengan menodai langsung protein atau mRNA ketika masih di dalam sel.

Teknik-teknik baru telah mengubah cara kita mempelajari ekspresi gen, DNA, analisis serial ekspresi gen (SAGE), dan pengurutan throughput tinggi memungkinkan layar lebih besar dari banyak molekul secara bersamaan dan telah membuka kemungkinan jenis pertanyaan baru dan lebih luas.

Untuk menganalisis dataset besar dan melihat bagaimana jaringan molekul berinteraksi, disiplin ilmu baru yang disebut sistem biologi menyediakan kerangka kerja untuk pemahaman yang lebih besar dan lebih terintegrasi dari jaringan regulasi.

Menariknya, protein bukan satu-satunya pengatur gen. Regulator molekul datang dalam bentuk RNA dan bertindak pada asam nukleat lainnya dengan mengubah atau mengganggu mereka.

Salah satu contohnya adalah riboswitch, molekul asam ribonukleat yang membentuk struktur tiga dimensi yang menghentikan atau mengganggu transkripsi.

Contoh lain dari RNA yang bekerja pada RNA lain adalah mekanisme interferensi RNA (RNAi), dimana molekul RNA beruntai ganda menurunkan mRNA sebelum translasi, sehingga secara efektif mengganggu ekspresi protein.

Diseksi mekanisme ini dan peniruan eksperimental berikutnya telah menjadi keuntungan bagi mereka yang tertarik untuk memanipulasi fungsi gen.

Baca Juga :

Pada akhirnya, hasil dari studi semacam ini menjadi pemahaman dasar fungsi sel normal, seperti diferensiasi sel, pertumbuhan, dan pembelahan, untuk memberikan informasi mengenai pengobatan penyakit. Bahkan, beberapa penyakit manusia dapat muncul hanya dari cacat dalam struktur tiga dimensi protein.

Melalui studi tentang ekspresi gen dan protein, mudah untuk melihat perubahan pada tingkat molekuler memiliki dampak yang besar.

Gambar Gravatar
Semoga dengan adanya blog ilmudasar.id mempermudah siapapun dalam mendapatkan info yang cepat dan akurat..

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *