Central Dogma

Central dogma adalah semua informasi yang terdapat pada DNA, yang kemudian akan digunakan untuk menghasilkan molekul RNA melalui transkripsi, dan sebagai informasi pada RNA tersebut akan digunakan untuk menghasilkan protein melalui proses yang disebut translasi. Jadi secara singkat, central dogma adalah suatu proses transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi mRNA menjadi sebuah polipeptida. Arus informasi, DNA -> RNA -> Protein

Protein sebagai produk akhir bertugas menunjang seluruh proses kehidupan, antara lain sebagai katalis reaksi biokimia dalam tubuh (disebut enzim), berperan serta dalam sistem pertahanan tubuh melawan virus, parasit dan lain-lain (disebut antibodi), menyusun struktur tubuh dari ujung kaki (otot terbentuk dari protein actin, myosin, dan sebagainya) sampai ujung rambut (rambut tersusun dari protein keratin), dan lain-lain.

Central dogma berlaku pada sel eukariot maupun prokariot. Namun, pada eukariot ada tahap tambahan yang terjadi diantara transkripsi dan translasi yang disebut tahap pre-mRNA. Tahap pre-mRNA adalah tahap untuk menyelesaikan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk di translasikan di ribosom. Exon merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan intron merupakan mRNA yang akan tetap berada didalam nukleus, karena kemungkinan mRNA tersebut akan membentuk protein yang tidak berguna jika ditranslasikan. Intron kemudian akan terurai kembali untuk membentuk rantai mRNA yang baru.

TRANSKRIPSI

Ini merupakan tahapan awal dalam proses sintesis protein yaitu proses pembuatan RNA copy yang nantinya proses tersebut akan berlanjut pada sifat-sifat genetik yang muncul sebagai fenotip.

Transkripsi merupakan proses sintesis molekul RNA pada DNA templat. Proses ini terjadi pada inti sel (nukleus) tepatnya pada kromosom atau di dalam matriks pada mitokondria dan plastida. Komponen yang terlibat dalam proses transkripsi yaitu : DNA templat yang terdiri atas nukleotida Adenin (A), Guanin (G), Timin (T), dan Sitosin (S), enzim RNA polimerase, faktor-faktor transkripsi yaitu perukursor (bahan yang ditambahkan sebagi penginduksi).

Transkripsi dapat terjadi karena rangsangan dari luar maupun tanpa rangsangan. Pada proses tanpa rangsangan, transkripsi berlangsung terus-menerus, gennya disebut gen konstitutif atau gen pengurus rumah (house kepping genes). Sedangkan gen yang yang memerlukan rangsangan biasanya gen yang hanya diproduksi sewaktu-waktu dan gennya disebut gen regulatorik, karena biasanya mengatur mekanisme khusus. Rangsangan akna mengaktifkan promoter yang terletak dibagian hulu.

Tahapan pada proses transkripsi ada tiga tahapa diantaranya :

1. Inisiasi (pengawalan)

Transkripsi tidak dimulai dari sembarangan tempat pada DNA, tapi dibagian hulu (upstream) dari gen yaitu promoter. Salah satui bagian terpenting dari promoter adalah kotak pribnow (TATA box). Inisiasi dimulai ketika holoenzim RNA polimerase menempel pada promoter. Tahapannya dimulai dari pembentukan kompleks promoter tertutup, pembnetukan kompleks promoter terbuka, penggabungan beberapa nukleotida awal, dan perubahan kompormasi RNA polimerase karena struktur sigma dilepas dari kompleks holoenzim. Ketika enzim polimerase terikat pada DNA promoter, kedua untai DNA menyiapkan diri, kemudian proses transkripsi dimulai. Transkripsi hanya terjadi di sepanjang rentangan DNA tertentu yang disebut unit transkripsi.

2. Elongasi (pemanjangan)

Proses selanjutnya adalah elongasi yaitu pemanjangan nukleotida. Setelah RNA polimerase menempel pada promoter maka enzim tersebut akan terus bergerak membuka sepanjang molekul DNA, mengurangi dan meluruskan heliks. Dalam pemanjangan nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3 molekul RNA yang baru terbentuk. Misalnya nukleotida DNA cetakan A, maka nukleotida yang ditambahkan adalah U, dan seterusnya. Laju pemanjangan maksimum molekul transkrip RNA berkisar antara 30 – 60 nukleotida per detik. Kecepatan elongasi tidak konstan. Pada saat sintesis DNA berlangsung, double helix DNA terbentuk kembali.

3. Terminasi (pengakhiran/penghentian)

Terminasi tidak terjadi pada sembarang tempat. Transkripsi berakhir ketika menemui nukleotida tertentu berupa STOP kodon yang disebut terminator yaitu suatu urutan DNA yang berfungsi sebagai penghenti. Setelah selesai, RNA yang terbentuk dilepaskan dari cetakan. Selanjutnya RNA terlepas dari DNA templat menuju ribosom.

Hasil dari proses sintesis tersebut adalah tiga macam RNA, yaitu mRNA (RNA messeger), RNAt (RNA transfer), dan rRNA (ribosomal RNA). Pada organisme eukariotik, mRNA yang dihasilkan tidak dapat langsung berfungsi dalam sintesis polipeptida. Sehingga di dalam nukleus terjadi pematangan atau pemasakn mRNA, yaitu denagn jalan melepaskan segmen-segmen intron dan merngkaikan segmen-segmen ekson. Gabunga segmen-segmen ekson membentuk satu rantai atau utas mRNA yang mengandung sejumlah kodon untuk penyusunan polipeptida. Rantai mRNA ini dikenaql sebagi siston.

TRANSLASI

• Tahap selnjutnya setelah transkripsi adalah translasi. Translasi merupakan suatu proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein yang terjadi di dalam ribosom. Yang diperlukan dalam proses translasi adalah mRNA, ribosom, tRNA, dan asam amino. Pesan yang diterjemahkan berupa serangkaian kodon di sepanjang sepanjang molekul mRNA, sedangkan penerjemahnya adalah tRNA.

Pada proses translasi juga dibagi kedalam 3 tahap :

1. Inisiasi

Pertama tRNA mengikat asam amino, sehingga menyebabkan tRNA teraktivasi atau peristiwa ini disebut amino-asilasi. Proses amino-asilasi ini dikatalis oleh enzim aminoasil RNA-t sintetase. Kemudian ribosom mengalami pemisahan menjadi submit besar dan kecil. Submit kecil kemudian melekat pada molekul mRNA dengan kodon awal tempat menempel : 5’ – AGGAGG – 3’. Urutan tempat menempelnya submit kecil disebut urutan Shine-Dalgarno. Submit kecil dapat menempel pada mRNA bila ada IF-3. Pembentukan kompleks IF-2/mRNA-fMet dan IF-3/mRNA-fMet disebut asam amino N-formilmetionin dan memerlukan banyak GTP sebagai sumber energi. tRNA-fMet kemudian menempel pada kodon pembuka P submit kecil. Selanjutnya submit besar menempel pada submit kecil. Pada proses ini IF-1 dan IF-2 dilepas dan GTP dihidrolisis menjadi GDP, dan siap melakukan elongasi.

2. Elongasi

Berbeda denagn elongasi pada proses tarnskripsi. Pada proses elongasi traslasi asam amino yang dipanjangkan. Tahapan yang dilakukan pada proses elongasi, pertama-tama adalah pengikatan tRNA pada sisia yang ada di ribosom. Pemindahan tersebut akan membentuk ikatan polipeptida. Atau secara singkat, proses elongasi, setelah tRNA dengan asam amino yang sesuai masuk ke sisi A, polipeptida pindah pindah ke asam amino dari tRNA. Kemudian, mRNA serta tRNA yang membawa peptida bergeser ke sisi P. tRNA lam pindah ke sisi E.

3. Terminasi

Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA, UGA, UAG), yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Pada E.coli ketiga penghentian proses translai tersebut dikenali oleh sutu protein yang disebut release factor (RF). Penempelan RF pada kodon terminasi tersebut mengaktivkan enzim peptidil transferase yang menghidrolisi ikatan antara polipeptida dengan tRNA pada sisi P dan menyebabkan tRNA kosong mengalami translokasi ke sisi E (exit).

Proses selanjutnya adalah protein tersebut akan diekspresikan oleh tubuh dala bentuk fenotipe.