5. regulation of gene expression
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
1/26
REGULASI EKSPRESI GEN
Dr. rer. nat. Kartika Senjarini
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
2/26
Pendahuluan
Perbedaan morfologi sel...lebih lanjut pada morfologi satuorganisme....apakah = berbeda gen/ada gen yang hilang???
R.G.E.: Kontrol selluler terhadap perubahan jumlah (amount)maupun waktu (timing) pada sintesis produk fungsional suatugen (ekspresi gen)
Produk fungsional gen: protein atau RNA, tetapi mekanismeregulasi ekspresi yang banyak diketahui adalah pada genpengkode protein
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
3/26
Cellular Differentiation
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
4/26
Dimana dapat dikontrol??
Struktur dan komposisi kimiawi DNA atau
khromatin
Jalur sintesa Protein(DNA→ RNA→ Protein)
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
5/26
Modifikasi kimia DNA: Metilasi
Metode yang umum untuk “gene silencing”
Oleh enzyme “methyltransferase”, pada basa
nukleotide Cytosine, umumnya pada promoter
Cytosine termetilasi biasanya dengan perlakuan =
“unchanged”, sedangkan yang tidak termetilasi
dapat diubah menjadi Uracil
Pola metilasi abnormal terlibat dalam prosesKarsinogenesis
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
6/26
Modifikasi kimia DNA: Metilasi
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
7/26
Modifikasi Struktur DNA
Struktur DNA = template untuk transkripsi o.k.densitas strukturnya merupakan indikator frekuensitranskripsi (keseringan)
Histon : protein yang bertanggung jawab padasupercoiling DNA. Kompleks ini dapat termodifikasioleh fosforilasi dan metilasi→ perubahan padalebih banyaknya atau sedikitnya level ekspresi gen
Histone Acetylation by Histone Acetyltransfer-aseenzyme : disosiasi DNA dari kompleks supercoiling
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
8/26
Modifikasi Struktur DNA
Kombinasi dari DNA
methylation dan Histone Acetylation = Densitas
pengepakan DNA lebih
tinggi sehingga ekspresi
gen lebih rendah
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
9/26
DNA
Primary RNA transcript
mRNA
mRNA
inactive Protein
Protein inactive mRNA
NUCLEUS
CYTOPLASM
1. transcr ip t ional control
2. processing contro l
3. transpo rt contro l
5. mRNA degradat ion co ntrol4. translat ional con trol
6. pro tein act iv i ty co ntro l
Regulasi Jalur Sintesa Protein
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
10/26
Regulasi Jalur Sintesa Protein
Pengendalian kapan dan seberapa sering gen ituditranskripsi (transcriptional control)
Pengendalian bagaimana RNA primer ditranskripsi(splicing atau pemrosesan lebih lanjut) (RNA-processingcontrol)
Seleksi terhadap mRNA nukleus yang akan ditransport kesitoplasma (RNA transport control)
Seleksi terhadap mRNA sitoplasma yang akan ditranslasioleh ribosom (translational control)
Destabilisasi mRNA sitoplasma tertentu secara selektif(mRNA degradation control)
Pengaktifan, Peng-in-aktifasi, lokalisasi molekul proteinsetelah sintesa (protein activity control)
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
11/26
Regulasi Jalur Sintesa Protein
Regulasi dapat bersifat:
1. positif : aktivasi ekspresi gen
2. negatif : in-aktivasi ekspresi gen
Penting: Regulatory protein dan Regulatory nukleotide
domain
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
12/26
Regulasi Jalur Sintesa Protein
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
13/26
Transcriptional Control
Regulasi terhadap kapan dan seberapa tinggi transkripsi
RNA Polymerase :
faktor-faktor spesifik: menentukan kemampuan pengikatan RNAPolymerase terhadap daerah promoter DNA template (exp: faktorsigma pada sel prokariotik):
1. repressor: mengikat pada daerah non-coding dekat/overlapepromoter, menginhibisi pengikatan RNA Polymerase
2. Basal Factor: memposisikan RNA Polymerase pada start sekuen DNApengkode protein
3. Activator: meningkatkan interaksi RNA Polymerase dengan promoter
dengan merubah struktur DNA atau berikatan dengan sub unit RNAPolymerase
4. Enhancer : sisi pengikatan activator pada DNA helix yang bekerjadengan membentuk loop DNA dan menginduksi terbentuknya kompleksinisiasi
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
14/26
Transcriptional Control
represor
Aktivator
operatorPromoterRNA-poly. GEN
EnhancerDNA-Loop
Arah transkripsi
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
15/26
Transcriptional Control: Prokariot
emm , scpA
(faktor virulensi)
mga P P
Molecular pathogenesis of Streptococcus pyogenes
Mga as Activator
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
16/26
Transcriptional Control: Prokariot
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
17/26
Transcriptional Control: Eukaryot
Pada eukaryot regulasi transkripsi melibatkan interaksi
“transcription factors” (TF), dgn TATA Box (upstream
promoter) menginduksi kompleks RNA-Polymerase (I,II dan
III)→ transkripsi.
Eukaryot juga lebih banyak menggunakan enhancer yang
mengendalikan gen-gen bahkan yang berjarak sampai
ribuan nukleotida.
Adanya membran inti pada eukaryot menyebabkanterhalanginya transkripsi dan translasi yang berlangsung
terus menerus
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
18/26
Enhancer pada kebanyakan eukaryot
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
19/26
Post Transcriptional Control
Capping: melindungi mRNA dari 5„-eksonuklease yang dapatmendegradasi RNA asing dengan merubah basa nukleotidapada 5„ melalui mekanisme 5'-5' linkage. Cap ini jugamembantu pengikatan pada ribosom
Splicing: pemotongan “introns” = noncoding regions yangditranskripsi menjadi RNA. Spliceosome akan berikatandengan intron membuat bentukan “loop” menjadi “circle” danmemotongnya. 2 Ujung extrons kemudian akan bergabung(eukaryot)
Penambahan ekor poly(A): “junk RNA” ditambahkan pada 3'
untuk memperlambat degradasi oleh eksonuklase sehinggamemperpanjang paruh hidupnya
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
20/26
Post Transcriptional Control
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
21/26
Perbedaan Kontrol Transkripsi
Prokariota
1 RNA Polimerase
Regulasi Operon
Produk: langsung berupa mRNA
mature
Translasi dapat terjadi secara
bersamaan dengan transkripsi
Eukariota
Pol I (rRNA); Pol II (mRNA,
snRNA); Pol III (tRNA und rRNA)
Regulasi: Transkription factors,
cis-& trans-acting elements
Produknya immature mRNA
(perlu posttranscription
processing
Trnaslasi hanya terjadi setelah
eksport dari nukleus
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
22/26
OPERON, polycistronic mRNA
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
23/26
Eukariotik
Regulasi Transkripsi
lebih komplek
Adanya Faktor
Transkrisi dan RNAPolimerase yang
berbeda
Ada faktor faktoryang lain yang juga
berperan
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
24/26
Contoh mekanisme Enhancer
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
25/26
Regulasi Translasi
-
8/17/2019 5. Regulation of Gene Expression
26/26
Post Translational Control
Modifikasi kimiawi dari protein setelah disintesis