Tubuh kita membutuhkan berbagai nutrisi agar tetap sehat, salah satunya yaitu protein. Sebetulnya tubuh kita mampu untuk menyintesis protein sendiri, tapi tetap saja asupan protein dari luar tubuh harus terpenuhi. Apa itu sintesis protein? Sintesis protein adalah proses terbentuknya protein dalam tubuh kita. Protein dibentuk dari banyak asam amino yang dirangkai sebagai zat penyusun tubuh makhluk hidup. Nah, di artikel kali ini kita akan khusus membahas tentang sintesis protein yaa.
Sintesis protein dilakukan dengan menyusun asam amino membentuk rangkaian rantai polipeptida. Proses ini terjadi di dalam ribosom dan pengaturan sintesis protein dilakukan oleh gen (DNA) di dalam inti. Perubahan struktur gen dapat menyebabkan perubahan struktur protein pada tingkat asam amino, yang selanjutnya akan menyebabkan perubahan dalam proses metabolisme. Peristiwa ini disebut mutasi dan akan dibahas pada materi Mutasi.
Ekspresi gen sendiri dilakukan melalui dua tahapan yaitu transkripsi dan translasi.
1. Transkripsi dalam Sintesis Protein
Proses transkripsi berlangsung di dalam inti sel. Transkripsi merupakan proses pengkopian/ penyalinan molekul DNA menjadi utas RNA yang komplementer yaitu mRNA.
Kita mengenal 3 jenis RNA, yaitu RNA duta (mRNA), RNA transfer (tRNA), dan RNA ribosomal (rRNA). Ketiga jenis RNA ini berperan dalam proses translasi. Namun, hanya mRNA (kodon) yang akan diterjemahkan kedalam protein.
Proses transkripsi berlangsung dalam tiga tahapan yaitu inisiasi, elongasi dan terminasi.
a. Tahapan Inisiasi
Enzim RNA polimerase menempel dan bekerja pada rantai DNA pada daerah inisiasi dengan cara membuka ikatan hidrogen antara basa nitrogan yang berpasangan dari rantai double heliks DNA. Selanjutnya, enzim RNA polimerase melakukan pencetakan basa nitrogen yang merupakan kode-kode genetik dalam bentuk rantai mRNA.
DNA Sense adalah untaian DNA dengan arah 5′ → 3′ yang memiliki urutan/ sekuens basa nitrogen sama dengan mRNA (kecuali T diganti U). Untaian ini disebut untaian positif (+). Dikarenakan DNA Sense memiliki urutan yang sama dengan mRNA, maka untaian ini disebut sebagai pengkode (coding). Untaian ini TIDAK ditranskripsi atau dicetak menjadi mRNA sehingga disebut anti-template.
DNA Antisense adalah untaian DNA dengan arah 3′ → 5′ atau disebut untaian negatif (-). Untaian ini berperan untuk melakukan transkripsi membentuk mRNA sehingga disebut Pencetak/Cetakan (Template). Arah 3′ → 5′ didasarkan pada untaian DNA ini ketika proses transkripsi oleh enzim RNA Polimerase. Urutan/ sekuens basa nitrogen pada untaian ini tidak sama dengan mRNA sehingga dikatakan sebagai non coding.
Jadi, kuncinya adalah:
Sense = coding = anti-template = untaian positif = 5′ → 3′
Antisense = non-coding = template = untaian negatif = 3′ → 5′
b. Tahapan Elongasi
Pita RNA dibentuk sepanjang pita DNA pencetak dengan urutan basa nitrogennya komplementer dengan DNA template. Pembacaan informasi dilakukan oleh transkriptase dimulai dari tanda awal (promotor) sampai tanda akhir (terminator). Hanya ruas yang diapit oleh kedua tanda itu yang akan ditranskripsikan.
c. Tahapan Terminasi
Enzim RNA polimerase berhenti bekerja dan melepaskan diri dari ujung daerah terminasi dan secara bersamaan mRNA lepas dari DNA karena mRNA sudah tercetak secara sempurna. Selanjutnya mRNA meninggalkan inti menuju ke ribosom kecil. Di ribosom kecil mRNA akan menempel ke suatu sisi yang sesuai dengan kode genetik pada mRNA. Akibat dari perpindahan mRNA dari inti menuju ke ribosom yang melewati sitoplasma adalah tRNA yang berada di sitoplasma segera mengikat asam amino yang sesuai dengan kode genetiknya dan segera menyusul mRNA ke ribosom. Seluruh peristiwa pemindahan mRNA dan asam amino oleh RNA ini disebut translokasi.
2. Translasi dalam Sintesis Protein
Translasi merupakan proses penerjemahan kode-kode oleh tRNA berupa urutan asam-asam amino yang dikehendaki. Pada proses translasi terjadi penerjemahan kode dari urutan nukleotida ke urutan asam amino. Translasi di dalam ribosom berlangsung dalam 3 tahapan, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.
a. Tahapan Inisiasi
Pada tahapan ini tRNA yang sudah mengikat asam amino di sitoplasma sampai di ribosom kecil dan mulai berpasangan dengan mRNA yang melekat di ribosom. Selanjutnya, ribosom kecil yang sudah ditempeli mRNA dan tRNA yang sudah mengikat asam amino didatangi oleh ribosom besar. Akibatnya terjadilah pengenalan kode-kode genetik pada rantai mRNA oleh tRNA sehingga dapat berlangsung penerjemahan kode genetik oleh tRNA.
Dalam proses translasi ini, hanya ada satu kodon awal yaitu AUG yang menyandi asam amino metionin dan tiga kodon stop yaitu UAA, UAG, dan UGA.
Contoh proses pembentukkan protein dari molekul DNA secara sederhana:
Untai pendamping: 5’ A T G G G G C T C A G C G A C -3’
DNA sense: 3’ T A C C C C G A G T C G C T G -5’
m-RNA: 5’ A U G G G G C U C A G C G A C -3’
Protein: Met – Gly – Leu – Ser – Asp.
b. Tahapan Elongasi
Penerjemahan kode genetik yang ada pada rantai mRNA oleh tRNA berlangsung terus dan berdampak pada terbentuknya rantai polipetida dari asam amino yang diterjemahkan menjadi panjang sebagai calon protein yang akan disintesis. Proses pengikatan ini melibatkan enzim aminoasil sintetase dan ATP untuk mengaktifkan asam amino sehingga dapat diikat oleh tRNA. tRNA yang sudah mengikat asam amino, kemudian menuju ribosom, dan melekatkan anti kodonnya pada mRNA yang sesuai satu per satu.
c. Tahapan Terminasi, akhir dari sintesis protein
Pada tahapan ini setelah tRNA menerjemahkan jenis asam amino terakhir dari kode genetik yang dibawa oleh mRNA, selanjutnya tRNA akan menerjemahkan kode genetik yang tidak bermakna untuk jenis asam amino (kode stop), sebagai pertanda berakhirnya sintesis protein. Akibatnya, ribosom besar dan kecil saling melepaskan diri diikuti rantai mRNA yang sudah tidak mengandung kode genetik dan sebagai hasil akhir terbentuklah rantai protein.
Nah Sobat RBD itulah materi tentang sintesis protein yang kita pelajari pada artikel kali ini, semoga artikel ini bisa ngebantu kalian belajar di rumah yaa.