Sintesis Protein : Pengertian dan Prosesnya

Protein adalah rumahnya sel, mengendalikan hampir setiap reaksi dalam serta memberikan struktur dan melayani sebagai sinyal ke sel lain. Protein adalah rantai panjang asam amino, dan urutan yang tepat dari asam amino menentukan struktur akhir dan fungsi protein.

Petunjuk untuk urutan yang dikodekan dalam gen. Untuk membuat protein tertentu, asam ribonukleat utusan (mRNA) copy terbuat dari gen (dalam proses yang disebut transkripsi), dan mRNA diangkut ke ribosom. Sintesis protein, juga disebut translasi, dimulai ketika dua subunit ribosom menghubungkan ke mRNA.

Langkah ini, yang disebut inisiasi, diikuti oleh perpanjangan, di mana asam amino berturut ditambahkan ke rantai tumbuh, dibawa oleh RNA Transfer (tRNA). Pada langkah ini, ribosom membaca nukleotida mRNA tiga oleh tiga, dalam satuan yang disebut kodon, dan sesuai masing-masing untuk tiga nukleotida pada tRNA disebut antikodon. Akhirnya, selama penghentian, ribosom unbinds dari mRNA, dan rantai asam amino melanjutkan untuk diproses dan dilipat untuk membuat final, protein fungsional.

Inisiasi

Pada langkah pertama, inisiasi, ribosom harus mengikat mRNA dan menemukan tempat yang tepat untuk mulai menerjemahkan untuk membuat protein tersebut. Jika ribosom mulai menerjemahkan mRNA di tempat yang salah, protein yang salah akan disintesis.

Ini adalah masalah yang sangat rumit karena ada tiga frame membaca yang berbeda di mana mRNA dapat dibaca. Setiap unit kode genetik, yang disebut kodon, terdiri dari tiga basis dan kode untuk satu asam amino.

Benar-benar urutan protein yang berbeda akan dibaca oleh ribosom jika mulai menerjemahkan dengan dimulainya kodon pertama di dasar 0, dasar 1, atau basis 2 (Gambar 1). Dengan demikian, mudah untuk melihat mengapa ribosom harus memiliki cara untuk menemukan titik awal yang benar untuk menerjemahkan setiap mRNA yang berbeda.

Dalam hampir setiap kasus yang diketahui, terjemahan dimulai pada tiga dasar kodon yang mengkode asam amino metionin. Kodon ini memiliki AUG urutan. Ribosom terdiri dari dua bagian, yang disebut subunit, yang mengandung protein dan RNA komponen.

Loading...

Ini adalah tugas dari subunit ribosom kecil untuk menemukan kodon Agustus yang akan digunakan sebagai titik awal untuk terjemahan (disebut kodon inisiasi).

Meski selalu mulai Agustus membantu memecahkan masalah reading frame, menemukan Agustus yang tepat bukanlah tugas yang mudah sekali.

Ada sering lebih dari satu kodon Agustus dalam mRNA, dan subunit ribosom kecil harus menemukan yang benar jika protein yang tepat harus dilakukan.

Inisiasi di Prokariota. Dalam prokariota (bakteri) ada urutan nukleotida pada hulu (5-prime, atau 5) sisi inisiasi kodon yang memberitahu ribosom bahwa urutan AUG berikutnya adalah tempat yang tepat untuk memulai menerjemahkan mRNA. Urutan ini disebut urutan Shine-Delgarno, setelah penemunya.

The Shine-Delgarno urutan membentuk pasangan basa dengan RNA di subunit ribosom kecil, sehingga mengikat subunit ribosom ke mRNA dekat inisiasi kodon.

Selanjutnya, bentuk tRNA khusus pasangan basa dengan urutan Agustus dari kodon inisiasi. TRNA mengandung urutan melengkapi Agustus sebagai antikodon nya. TRNA ini membawa versi modifikasi dari asam amino metionin (fMet-tRNA i atau formylmethionyl inisiator tRNA) dan sudah terikat pada subunit ribosom kecil.

Interaksi kodon dan anti-kodon memicu serangkaian peristiwa yang tidak sepenuhnya dipahami, tetapi yang menghasilkan bergabungnya subunit ribosom besar untuk subunit ribosom kecil. Kompleks yang dihasilkan disebut kompleks inisiasi; itu adalah seluruh ribosom terikat ke mRNA dan tRNA inisiator, diposisikan sehingga membuat protein yang benar dari mRNA.

Inisiasi di Eukariota. Pada eukariota (hewan, tumbuhan, jamur, dan protista), urutan Shine-Delgarno hilang dari subunit ribosom kecil itu RNA, dan dengan demikian mekanisme yang berbeda digunakan untuk mencari inisiasi kodon. Strategi yang digunakan oleh eukariota lebih kompleks dan kurang dipahami daripada yang digunakan oleh prokariota.

Pada eukariota, subunit ribosom kecil diperkirakan mengikat 5 ujung mRNA. Ini mengikat dimediasi oleh struktur khusus pada 5 ujung mRNA eukariotik disebut topi 7-methylguanosine dan juga dibantu oleh ekor khusus basis adenosin (poli-A tail) pada 3 ujung, yang keduanya ditambahkan selama pengolahan RNA.

Sekelompok protein yang disebut faktor inisiasi mengikat topi 7-metil-guanosin dan poli (A) ekor dan muncul untuk mengarahkan pengikatan subunit ribosom kecil ke mRNA dekat struktur topi.

Setelah ini terjadi, subunit ribosom kecil dapat membaca sepanjang mRNA dan mencari kodon Agustus, sebuah proses yang disebut scanning.

Pengakuan dari kodon inisiasi sebagian besar dimediasi oleh interaksi dasar-pasangan antara kodon Agustus dan urutan antikodon dalam inisiator methionyl tRNA (Met-tRNA i; metionin tidak dimodifikasi dengan kelompok formil pada eukariota seperti di prokariota). Seperti pada prokariota, ini Met-tRNA sudah terikat pada subunit ribosom kecil.

Dalam kebanyakan kasus, kodon Agustus pertama dalam mRNA eukariotik digunakan sebagai kodon inisiasi, sehingga subunit kecil menempatkan inisiasi yang benar kodon hanya dengan pemindaian sepanjang mRNA dimulai pada 5 akhir hingga mencapai Agustus kodon pertama. Namun, inisiasi Agustus kodon dapat diapit oleh urutan basa tertentu yang tidak ditemukan di sekitar kodon Agustus lain tidak digunakan untuk inisiasi.

Ini set disukai basa sekitar kodon inisiasi disebut urutan Kozak, dinamai penemunya, Marilyn Kozak. Bagaimana urutan Kozak membantu langsung subunit ribosom kecil untuk menggunakan satu Agustus kodon bukan yang lain tidak diketahui.

Seperti halnya pada prokariota, setelah Agustus kodon yang benar telah ditemukan, serangkaian kompleks langkah terjadi yang menghasilkan bergabungnya subunit ribosom besar dengan subunit ribosom kecil untuk menghasilkan kompleks inisiasi: ribosom lengkap berkumpul di tempat yang benar pada mRNA dengan inisiator tRNA terikat untuk itu.

Dalam kedua prokariota dan eukariota ada protein yang disebut faktor inisiasi yang diperlukan untuk perakitan yang benar dari kompleks inisiasi. Dalam prokariota ada tiga faktor inisiasi, cukup logis disebut IF1, IF2, dan IF3. IF2 membantu fMet-tRNA i mengikat subunit ribosom kecil. Peran utama IF3 yang tampaknya untuk memastikan bahwa Agustus, dan tidak kodon lain, digunakan sebagai tempat awal penerjemahan.

Artinya, IF3 memonitor kesetiaan pemilihan kodon inisiasi. IF1 muncul untuk mencegah inisiator tRNA mengikat ke tempat yang salah dalam subunit ribosom kecil. Pada eukariota, situasinya jauh lebih kompleks, dengan setidaknya dua puluh empat komponen protein yang diperlukan untuk proses inisiasi.

Pengertian Sintesis Protein
Pengertian Sintesis Protein

Pemanjangan

Pada tahap berikutnya dari sintesis protein, perpanjangan, ribosom bergabung asam amino bersama-sama dalam urutan ditentukan oleh mRNA untuk membuat protein yang sesuai. Asam amino dibawa ke ribosom melekat pada tRNA. tRNA adalah molekul adapter yang memungkinkan ribosom untuk menerjemahkan informasi yang terkandung dalam urutan kodon mRNA ke dalam urutan asam amino dari protein. Decoding ini terjadi dengan basis pasangan antara basis antikodon tRNA dan basis kodon mRNA.

Ketika semua tiga basis antikodon tRNA pasangan bentuk dasar dengan kodon berikutnya dari mRNA, ribosom, dengan bantuan protein faktor elongasi, mengakui bahwa tRNA ini memiliki asam amino yang benar melekat padanya dan menambahkan asam amino ini ke rantai protein tumbuh. Proses tersebut kemudian diulang sampai seluruh protein telah disintesis.

Seperti yang baru saja disebutkan, perpanjangan membutuhkan bantuan protein faktor elongasi. TRNA dengan asam amino yang melekat (disebut aminoasil tRNA) dibawa ke ribosom oleh salah satu faktor elongasi tersebut. Faktor ini disebut EF-Tu pada prokariota dan EF1 pada eukariota. Tugasnya adalah untuk membawa tRNA aminoasil ke ribosom dan kemudian untuk membantu ribosom pastikan bahwa tRNA ini memiliki asam amino yang benar melekat padanya.

Ribosom memiliki tiga situs aminoasil tRNA mengikat: situs akseptor (A), situs peptidil (P), dan situs exit (E). TRNA yang memiliki protein tumbuh melekat padanya mengikat di situs P (peptidil maka nama, untuk peptida). The masuk aminoasil tRNA, mengandung asam amino berikutnya yang akan ditambahkan, mengikat dalam situs A. Situs A adalah di mana decoding kode genetik terjadi; aminoasil tRNA yang benar dipilih untuk mencocokkan kodon berikutnya dari mRNA. Menghabiskan tRNA yang tidak lagi memiliki asam amino atau rantai peptida tumbuh melekat pada mereka berakhir di situs E, dari Setelah situs A ditempati oleh tRNA yang benar, ribosom menghubungkan asam amino baru untuk rantai peptida tumbuh.

Hal ini dilakukan dengan mengkatalisis pembentukan peptida (amida) ikatan antara amino (NH 2) kelompok asam amino baru di situs A dan karbonil (CO) kelompok yang menempel rantai protein tumbuh dengan tRNA di P Situs (Gambar 2). Hal ini menyebabkan keadaan antara ribosom, yang disebut negara hybrid, di mana tRNA di situs P telah kehilangan rantai protein tumbuh dan pindah sebagian ke dalam situs E, dan tRNA di situs A sekarang memiliki rantai protein tumbuh melekat padanya dan telah bergerak sebagian ke situs P.

Untuk menyelesaikan babak perpanjangan, faktor elongasi kedua, yang disebut EF-G di prokariota dan EF2 pada eukariota, diperlukan. Faktor elongasi ini bergerak tRNA sehingga tRNA menghabiskan yang telah kehilangan rantai protein bergerak sepenuhnya ke situs E, dan tRNA dengan pertumbuhan rantai protein bergerak sepenuhnya ke situs P. MRNA juga bergeser lebih dari kodon oleh EF-G, sehingga kodon berikutnya adalah di situs A. Situs A sekarang kosong tRNA dan aminoasil tRNA berikutnya dapat dibawa ke dalamnya.

Banyak antibiotik (obat yang membunuh bakteri) mempengaruhi fase pemanjangan terjemahan prokariotik. Beberapa penurunan kesetiaan (akurasi) dengan yang ribosom menerjemahkan mRNA dan asam amino yang salah bisa dimasukkan ke dalam protein. Penurunan kesetiaan menyebabkan akumulasi protein yang tidak bekerja, yang akhirnya membunuh bakteri. Antibiotik lainnya mencegah pembentukan ikatan peptida atau gerakan tRNA oleh EF-G setelah ikatan peptida telah dibentuk.

Alasan obat ini efektif pada bakteri tanpa membunuh pasien adalah bahwa ribosom prokariotik memiliki beberapa fitur struktural yang berbeda dari ribosom eukariotik, dan dengan demikian dapat mengikat obat ini ke prokariotik (bakteri) ribosom tetapi tidak eukariotik (yaitu, manusia) ribosom. Karena virus menggunakan ribosom manusia untuk bereproduksi, antibiotik tidak efektif terhadap mereka.

Penghentian

Akhir kode untuk protein dalam mRNA ditandai dengan salah satu dari tiga kodon khusus yang disebut kodon stop. Ini berhenti kodon memiliki urutan UAA, UAG, dan UGA. Pada prokariota, berhenti kodon terikat oleh salah satu dari dua protein faktor rilis (RFS) di prokariota: RF1 atau RF2. Faktor-faktor ini menyebabkan pelepasan ribosom untuk membelah jadi protein dari tRNA di situs P.

Faktor rilis ketiga, RF3, bertanggung jawab untuk melepaskan RF1 dan RF2 dari ribosom setelah mereka mengakui kodon stop dan menyebabkan protein yang dibelah dari tRNA. Eukariota muncul untuk memiliki satu protein, eRF1, yang melakukan fungsi RF1 dan RF2, dan protein kedua, eRF3, yang melakukan fungsi RF3. Setelah dibebaskan, protein kemudian bisa melanjutkan untuk melakukan fungsinya dalam sel.

Setelah protein telah dibelah dari tRNA, dua subunit ribosom harus dipisahkan dari satu sama lain sehingga ribosom dapat mulai menerjemahkan mRNA lain. Proses ini disebut daur ulang. Pada prokariota, daur ulang membutuhkan tiga protein: salah satu faktor inisiasi (IF3), salah satu faktor elongasi (EF-G), dan ribosom daur ulang faktor yang disebut RRF. Setelah subunit dipisahkan satu sama lain seluruh proses penerjemahan dapat dimulai lagi.

Loading...

Related Articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *