TRANSKRIPSI

1. TRANSKRIPSI Dr. YektiAsihPurwestri, M.Si. LaboratoriumBiokimiaFakultasBiologi UGM

2. Perubahanlingkungan DNA RNA Turn on/off gen protein Protein2 untukmenghadapi perubahanlingkungan PengaturanTranskripsi • Sangatpentinguntuk: • Ekspresi gen saatdiperlukankan • Represi gen saattidakdiperlukan • Menjagasumberenergi; menghindariekspresi gen2 yang tidakdiperlukan

3. DNA RNA protein PengaturanTranskripsi Tempatpengaturan : Transkripsi Initiation Elongation Termination Processing Capping Splicing Polyadenylation Turnover Translasi Protein processing

4. TranskripsiProkariotik • Operons Kelompok gen2 yang saling berhubungan yang ditranskripsi oleh promoter yang sama • RNA polisistronik • Gen2 multiple ditranskripsi sebagai SATU TRANSKRIP • Tidakpunyanukleus, shgtranskripsidan • translasidapatterjadisecarasimultan

5. StrukturRNA • Mengandungribosa • Basa N : A,G,C,U, • Urasilberpasangandenganadenin • Secarakimiawiberbedasedikitdengan DNA, ttpsecarastrukturalmpyperbedaan yang besar • Jalintunggal • Kemampuannyauntukmelekukmembentukstuktur 3Ddapatfungsional

6. VariasiStruktur RNA • RNA lebihmirip protein daripadaDNA: domain strukturdihubungkanoleh domain yang lebihfleksibel shgfungsinyaberbeda • e.g. ribozymes – catalytic RNA

7. SINTESIS RNA • RNA polimerase • menempelpada DNA, • DNA melting • Nucleosidaditambahkan • 5’  3’

8. Jenis RNA • Messenger RNA (mRNA) – gene2 yang mengkode protein • Ribosomal RNA (rRNA) – membentukribosom • Transfer RNA (tRNA) – adaptor yang menghubungkanasam amino aminodg mRNA selamatranslasi • Small regulatory RNA – disebutjuganon-coding RNA

9. PengaturanTranskripsi Transcription Initiation Elongation Termination Processing Capping Splicing Polyadenylation Turnover Translation Protein processing Pengaturaninisiasi biasanya paling penting

10. Inisiasi • RNA polimerase • Faktor2 transkripsi • Promoter DNA • Sisipengikatan RNAP • Operator – repressor binding • TF binding sites lain Start transkripsi : +1 α α ββ’σ

11. Inisiation • RNA polymerase • 4 subunit • Sigma faktor(σ)– menentukan spesifisitas promoter • + σ = holoenzyme • Mengikatsekuen promoter • Mengkatalisis“open complex” and transkripsiDNA menjadiRNA

12. RNAP mengikatsekuenpromoter spesifik • Faktor Sigma mengenalisekuenkonsensus -10 and -35

13. Promoter RNA polymerase TTGACA TATAAT Deviation from consensus -10 , -35 sequence leads to weaker gene expression

14. Sigma factors s70 s54 sS sS sF s32 Extreme heat shock, unfolded proteins E. coli can choose between 7 sigma factors and about 350 transcription factors to fine tune its transcriptional output An Rev Micro Vol. 57: 441-466T. M. Gruber

15. Lac operon control • Repressor binding prevents RNAP binding promoter • An activating transcription factor found to be • required for full lacoperon expression: CAP (or Crp)

16. lac operon – activator and repressor CAP = catabolite activator protein CRP = cAMP receptor protein

17. Faktor2 yang mengaktifkantranskripsi Crp dimer w/ DNA • Helix-turn-helix (HTH) mengikatmajor groove DNA • HTH merupakansalahsatudaribanyak TF motif

18. glucose cAMP Crp lac operon no mRNA Pengikatankofaktormengubahkonformasi • Crp binds cAMP, induces allosteric changes glucose cAMP Crp CRP: cAMPreseptor protein/ CAP catabolite gene activator protein mRNA

19. Cooperative binding of Crp and RNAP Pengikatanlebihstabildaripadahanya protein saja

20. Enhancers • activating regions not • necessarily close to RNAP • binding site NtrC (nitrogen assimilation regulatory protein) example: • NtrC required for RNAP to • form open complex • NtrC activated by P • P NtrC binds DNA, forms loop • that folds back onto RNAP, • initiating transcription • signature of sigma 54

21. Transcriptional Control Transcription Initiation Elongation Termination Processing Capping Splicing Polyadenylation Turnover Translation Protein processing

22. TerminasiTranskripsi • Bakteriperlumengakhiritranskripsipadaujung gen • 2 mekanismeterminasitranskripsipadabakteri: • Rho-independent (lebihumum) • Rho-dependent

23. Rho-independent termination • Sekuenterminasimempunyai 2 ciri : • Serial Residu U • Daerah kaya GC yang salingkomplimen • sekuenkaya GC membentuk loop • Stem-loop menyebabkanRNAP pause • Residu U tidakstabil rantai RNA dilepaskan

24. Rho-dependent termination • Rho merupakan protein heksamer • Melingkupi 70-80 basa RNA • Rho mempunyaiaktivitasATPase, bergeraksepanjang RNA sampaisisi RNAP, membukarantaigandaDNA/RNA hybrid

26. TranskripsiEukariotik • Faktor2 transkripsimengikatdaerahpromoterdari gen. • RNA polymerase II kemudianmengikat promoter untukmemulaitranskripsipadastart site (+1). • Enhancers adalahsekuen DNA dimanafaktortranskripsispesifik (activators) terikatuntukmeningkatkanlajutranskripsi.

28. TranskripsiEukariotik • Coactivatorsdanmediatorsjugadiperlukanuntukfungsi faktor2 transkripsi. • coactivators and mediators mengikat faktor2 transkripsidanbagian lain darikomponen/aparatustranskripsi

30. StrukturkromosomEukariotik • DNA eukariotdikemasdalam chromatin. • Struktur Chromatin berhubungansecaralangsungdenganpengaturanekspresi gen. • Struktur Chromatin mulaidenganorganisasi DNA dalamnukleosom. • Nukleosommungkinmemblok RNA polymerase II untukbergabungdengan promoter.

31. StrukturkromosomEukariotik • Metilasi (penambahan –CH3) pada DNA atau protein histonjugaberhubungandenganpengaturanekspresi gen. • Kelompoknukleotidasitosin yang termetilasimengikat protein yang menghambataktivatoruntuk binding dengan DNA. • Metilasipada protein histonberhubungandenganinaktivasidaerah chromatin

34. Regulasi post transkripsional • Pengaturanekspresi gen biasanyamelibatkanpengaturaninisiasitranskripsi. • Tetapiekspresi gen dapatdikontrolsetelahtranskripsi, denganmekanismeberikut : • RNA interference • alternative splicing • RNA editing • mRNA degradation

35. Posttranscriptional Regulation • RNA interferencemelibatkanpemakaianmolekul small RNA • EnzimDicermemotong double stranded RNA menjadi potongan2 kecil RNA • micro-RNAs bind to complementary RNA to prevent translation • small interfering RNAs degrade particular mRNAs before translation

37. Posttranscriptional Regulation • Introns are spliced out of pre-mRNAs to produce the mature mRNA that is translated. • Alternative splicing recognizes different splice sites in different tissue types. • The mature mRNAs in each tissue possess different exons, resulting in different polypeptide products from the same gene.

39. Posttranscriptional Regulation • RNA editing creates mature mRNA that are not truly encoded by the genome. • For example – • apolipoprotein B exists in 2 isoforms • one isoform is produced by editing the mRNA to create a stop codon • this RNA editing is tissue-specific

40. Posttranscriptional Regulation • Mature mRNA molecules have various half-lives depending on the gene and the location (tissue) of expression. • The amount of polypeptide produced from a particular gene can be influenced by the half-life of the mRNA molecules.

42. Senyawa Penghambat Transkripsi Actinomycin D • Dari Streptomyces • Mengikat erat pada dupleks DNA menyisipkan diri antara pasangan basa G=C • Menghalangi pergerakan polymerase sepanjang rantai • Menghambat baik prokariotik maupun eukariotik Acridine • Menghambat dengan jalan yang sama dengan Actinomycin D

43. Senyawa Penghambat Transkripsi Rifampicin • Dari Streptomyces • Menghalangi pembentukan ikatan fosfodiester pertama • Tidak menghalangi pemanjangan rantai • Mengikat pada sub unit β polymerase RNA • Tidak menghambat sintesis RNA pada eukariot

44. Senyawa Penghambat Transkripsi α-amanitin • spesifik inhibitor pada sel hewan • dari jamur Amanita phalloides • menghambat enzim polymerase RNA II pada eukariot • tidak menghambat sintesis RNA prokariot dan jamurnya sendiri