A. Gambaran Umum
Glucocorticoid
hormon bersifat lipophilic dan mudah berdifusi melalui membrane ke sitosol. Di
dalama sitosol hormone akan berikatan dengan reseptor sitosolic, hal ini
menyebabkan lepasnya protein inhibitor dari reseptor. Reseptor yang telah
diaktifkan berdifusi ke dalam nucleus. Di dalam nucleus, kompleks receptor
hormone akan berikatan dengan daerah enhancer dari steroid dan setelah itu transkripsi
dari gen dapat dimulai.
Proses
transkripsi pada sel prokariotik dan sel eukariotik sedikit berbeda karena pada
sel prokariotik transkripsi terjadi di inti sel sedangkan translasi terjadi di
sitoplasma namun berbeda dengan sel eukariotik. Pada sel eukariotik transkripsi
dan translasi terjadi di sitoplasma.
Pada
sel prokariotik memiliki kharakteristik gen polisistronik sedangkan pada sel
eukariotik memiliki kharakteristik gen monosistronik.
B. Ekspresi Gen pada Prokariotik
Kharakteristik
gen pada sel prokariotik adalah polisistronik. mRNA polisistronik berisi kodon
lebih dari satu cistron, memiliki kode untuk lebih dari satu protein,
dtranskripsikan dari lebih dari satu gen dan memiliki banyak inisiasi dan
terminasi kodon.
Terdapat istilah operon yang artinya
dalam proses transkripsi dan translasi terdapat dua atau lebih gen yang dapat
diekspresikan. Seperti yang dijelaskan oleh Jacob dan Monod operon adalah
sekelompok gen yang diapit secara bersamaan oleh sepasang promoter dan
terminator. Pada satu operon gen akan diekspresikan secara bersama melalui
inisiasi transkripsi pada promoter yang sama dan akan berakhir pada terminator
yang sama. Terdapat tiga gen pada operon laktosa yaitu, lacZ, lacy dan lacA
ketiga gen tersebut dapat disebut dengan β-galaktosidase, permease dan
transasetilase. Walaupun terdapat tiga gen yang berbeda namun mereka memiliki
hubungan fungsi dalam metabolisme ( Muhammad
Jusuf,2012 ). Pada operon laktosa terdapat dua gen
regulator yaitu gen lac-I dan gen crp. Dengan adanya gen lac-I maka kita akan
mengetahui bahwa terdapar keberadaan laktosa sedangkan gen crp berhubungan
dengan adanya glukosa. Gen regulator
berfungi untuk mengatur ekspresi gen struktural.
Laktosa operon ( - ) pada kondisi
normal tidak berjalan tetapi sewaktu ada laktosa maka dia akan bekerja hal ini
berbeda dengan laktosa triptofan ( + ), pada kondisi normal dia tetap berjalan
namun sewaktu dalam media itu terdapat triptofan maka akan berhenti memproduksi
triptofan.
Pada proses regulasi oleh laktosa,
gen lac-I akan menghasilkan polipeptida, setiap empat polipeptida akan
membentuk satu molekul protein tetramen yang berperan sebagai regulator.
Menempelnya protein tetramer pada promoter akan disebut dengan operator. Adanya
protein regulator yang menempati operon maka transkriptase tidak dapat
melakukan inisiasi transkripsi jadi gen yang ada dibelakang promoter tidak akan
terekspresikan. Dengan tidak terekspresikan maka dapat dikatakan bahwa protein
regulator sebagi penghalang transkripsi dan hal ini dapat di sebut dengan
repressor. Sedangkan activator adalah lawan dari repressor karena activator
bersifat mendorong terjadinya ekspresi gen.
Glukosa akan mengatur aktivitas CAP
melalui pengaturan cAMP pada proses regulasi oleh crp dan glukosa. Antara CAP
dan cAMP dapat terbentuk asosiasi hal ini menyebabkan CAP aktif berperan
sebagai activator. Kuantitas cAMP berbanding terbalik dengan kuantitas glukosa.dapat
diartikan bahwa glukosa dalam jumlah kecil berada di dalam sel maka cAMP dalam
sel berjumlah besar. Apabila kuantitas dendah makan cAMP tidak dapat
berasosiasi dengan CAP, hal ini akan menyebabkan CAP tidak dapat menjadi
activator. Begitu juga sebaliknya ketika glukosa rendah dan cAMP berjumlah
besar maka asosiasi cAMP – CAP akan terbentuk dan akan berperan sebagai
activator enzim transcriptase.namun saat glukosa meningkat mencapai nilai
tertentu cAMP akan menurun, ini akan menyebabkan tidak ada asosiasi cAMP – CAP
dan CAP tidak dapat berperan sebagai activator dan transkripsi operon laktosa
tidak berlangsung.
Contohnya pada bakteri E.Coli yang
dapat memanfaatkan laktosa dengan baik untuk proses hidupnya. Bakteri E.coli
mampu mensintesis β-galaktosidase jadi bakteri tersebut mampu mengubah laktosa
menjadi glukosa dan galaktosa.
Laktosa
-----------------> Glukosa + Galaktosa
β-galaktosidase
Jika
bakteri E.coli di kembangkan dalam media yang mengandung glukosa dan laktosa,
maka E.coli akan memanfaatkan glukosa terlebih dahulu sebagai sumber karbonnya
karena glukosa merupakan gula sederhana yang sangat mudah diproses tanpa
membutuhkan energy atau ATP. Setelah glukosa pada media habis, maka E.coli akan
mengubah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa, tentu dalam proses inin E.coli
memerlukan energy atau ATP untuk mengubahnya. Untuk mengubah laktosa menjadi
glukosa dan galaktosa dibantu dengan enzim β-galaktosidase. Adanya laktosa pada
media tumbuh E.coli akan mendorong terjadinya ekspresi operon laktosa atau
terjadi sintesis β-galaktosidase.
C. Ekspresi Gen pada Eukariotik
Molekul
mRNA yang monosistronik berisi urutan pengkodean hanya untuk satu polipeptida. mRNA
monosistonik berisi kodon dari cistron tunggal, memiliki kode untuk protein
tunggal, ditranskripsikan dari gen tunggal dan memiliki satu inisiasi dan
terminasi kodon. Di dalam nucleus sel RNA polymerase
memulai tugasnya untuk mentranskip. Pada tahap ini ekson
terpotong, kemudian intron bergabung dan membentuk mRNA. Sehingga pada transkripsi
sel eukariotik hanya terdapat intron yang tersisa bukan ekson. mRNA keluar dari nucleus menuju
sitoplasma kemudian di sitoplasma sub unit ribosom saling melekat ke mRNA Pada proses transkripsi kode genetik (
codon ) akan berpasangan dengan asam amino yang mengkodekan suatu protein.
Dalam proses ini yang bergerak adalah ribosom nya. Pada tahap ini telah terbentuk
rantai polipeptida yang akan menjadi protein. Kontrol
transkripsi pada ekspresi gen pada sel eukariotik dapat terjadi walaupun
terdapat “packing” DNA dalam nukleosomes. Di sini terdapat kerja enchancer,
enchancer berada jauh dari gen ynag sedang diatur. Aktivator akan terikat ke
enhancer yang akan menyebabkan activator berinteraksi dengan faktor transkripsi
yang berasosiasi dengan RNA polymerase dan kemudian mengaktivasi transkripsi.
Faktor transkripsi dan enhancer memeberikan flexibelitas yang besar untuk
kontrol.
Sumber :
AB.
2005. Ekspresi Gen Transkripsi dan Translasi. Tersedia : ekspresi gen.pdf (
online ) pada tanggal 28 November 2015
Hartata,
Alex.dkk. 2012. Modul Genetika tersedia : bakteri memanfaatkan laktosa.pdf (
online ) pada tanggal 27 November 2015
Sartini
Bayu,Eva.2005.Ekspresi Gen pada Sel Eukariotik e-USU Repository. Tersedia: pemuliaan tanaman-eva.pdf (online )
pada tanggal 28 November 2015
Subowo. 1995.Biologi Sel.Angkasa:Bandung