Bab 12 Translasi

Pokok Bahasan:I Translasi pada Jasad Prokaryot Inisiasi Translasi pada Prol<aryot • Inisiasi Translasi pada EukaryotI P e m a n j a n g a n {Elongation) P o l i p e p t i d aI Kode Genetik• H i p o t e s i s WobbleT ranslasi a d a l a h proses p e n e r j e m a t i a n urutan nukleotida yang a d a p a d a molekulmRNA m e n j a d i rangkaian a s a m - a s a m a m i n o yang m e n y u s u n suatu polipeptidaatau p r o t e i n . P e r l u d i p a h a m i b a h w a iianya m o l e k u l mRNA yang ditranslasl, s e d a n g k a nrRNA d a n tRNA tidak ditranslasl. M o l e k u l m R N A m e r u p a k a n t r a n s k r i p ( s a l i n a n )urutan D N A yang menyusun suatu gen dalam bentuk O R F (open reading frame,kerangka baca terbuka). Molekul r R N A adalah salah satu molekul penyusunribosom, yakni organel tempat berlangsungnya sintesis protein, sedangkan t R N Aadalah pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantaip o l i p e p t i d a . S u a t u O R F d i c i r i k a n o l e h : ( l ) kodon inisiasi translasi, y a i t u u r u t a nATG (pada D N A ) atau A U G (pada m R N A ) , (2) serangkaian urutan nukleoddayang m e n y u s u n banyak kodon, dan (3) kodon terminasi translasi, y a i t u T A A( U A A pada m R N A ) , TAG (UAG pada m R N A ) , atau TGA ( U G A pada m R N A ) .P e r l u d i i n g a t b a h w a p a d a R N A tidak a d a b a s a tiiymine ( T ) m e l a i n k a n d a l a mb e n t u k uracil ( U ) .Kodon ( k o d e genetik) adalah u r u t a n n u k l e o t i d a yang t e r d i r i atas 3 n u k l e o t i d ab e r u r u t a n ( s e h i n g g a s e r i n g d i s e b u t s e b a g a i triplet c o d o n ) y a n g m e n y a n d i s u a t uasam amino tertentu, misalnya urutan A T G ( A U G pada m R N A ) mengkode asama m i n o m e t i o n i n . Kodon inisiasi translasi m e r u p a k a n k o d o n u n t u k a s a m a m i n ometionin yang mengawali s t r u k t u r suatu polipeptida ( p r o t e i n ) . Pada p r o k a r y o t ,a s a m a m i n o a w a l tidak b e r u p a m e t i o n i n t e t a p i formil metionin ( f M e t ) . Kodonp e r t a m a ( k o d o n i n i s i a s i ) p a d a £. coli d a p a t b e r u p a A U G ( 9 0 % k e m u n g k i n a n ) ,G U G (8%), atau U U G (1%). Meskipun demikian, pada bagian transkrip sebelahdalam (setelah k o d o n inisiasi), k o d o n G U G dan U U G masing-masing mengkodevalin dan leusin. Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada m R N A akand i b a c a tiap tiga n u k l e o t i d a s e b a g a i s a t u k o d o n u n t u k s a t u a s a m a m i n o , d a npembacaan dimulai dari urutan kodon metionin ( A T G pada D N A atau A U Gpada m R N A ) .

210 Biologi Molekular Translasi berlangsung di dalam ribosom. Ribosom disusun oleh molekul- molekul r R N A dan beberapa macam protein. Ribosom tersusun atas dua subunit, yaitu subunit kecil d a nsubunit besar. Pada jasad prokaryot, subunit kecil mempunyai koefisien sedimentasi sebesar 305 (unit Svedberg) sedangkan subunit besar berukuran SOS, tetapi pada saat kedua unit tersebut bergabung, koefisien ^ sedimentasinya adalah 70S. Pada jasad eukaryot, subunit kecil berukuran 4 0 S sedangkan subunit besar berukuran 60S, tetapi sebagai suatu kesatuan, ribosom eukaryot mempunyai koefisien sedimentasi sebesar SOS.Komposisi ribosom pada prokaryot dan eukaryot dapat dibaca pada Tabel 12.1, sedangkan skema ribosom dapat dilihat pada Gambar 1 2 . 1 .Tabel 12.1k Komposisi ribosom pada prokaryot d a n eukaryot.Prokaryot Subunit RNA ProteinEukaryot 30S 16S 21 m a c a m 505 58 31 m a c a m 23S 40S 33 m a c a m 60S 18S 49 m a c a m 5S 5,8S 28S Arah gerakan ribosom Gambar 12.1I Skema ribosom.

Bab 1 2 Translasi 2 1 1 1 D i d a l a m s e l £. coli d i p e r k i r a k a n a d a s e k i t a r 200.000 r i b o s o m y a n g m e n y u s u n s e k i t a r 25% b e r a t k e r i n g t o t a l s e l n y a . P a d a p r o k a r y o t , r i b o s o m t e r s e b a r d iBeda w a k t u \ seluruh bagian sel, sedangkan pada eukaryot r i b o s o m terletak di sitoplasma,translasi p a d a khususnya pada bagian permukaan m e m b r a n redkulum endoplasma.p r o k a r y o t daneukaryot Pada jasad prolcaryot, translasi s u d o h dimulai sebelum proses transkripsi (sintesis mRNA) selesai dilakukan. D e n g a n d e m i k i a n , p r o s e s t r a n s k r i p s i d a n t r a n s l a s i p a d a p r o k a r y o t b e r l a n g s u n g s e c a r a h a m p i r s e r e n t a k . S e b a l i k n y a , pada eukaryot, proses translasi baru dapat berlangsung jika proses transkripsi (sintesis mRNA yang matang) sudati selesai dilakukan. H a l I n i d i s e b a b k a n o l e h p e r b e d a a n dalam hal struktur sel antara prokaryot dengan eukaryot. Seperti diketahui, struktur sel p r o k a r y o t sangat sederhana dan belum ada pembagian ruang sehingga molekul D N A genom berada didalam sitoplasma bersama-sama dengan komponen sel yang lain. Dengan demikian, m o l e k u l m R N A hasil transkripsi dapat langsung melakukan kontak dengan r i b o s o m sebelum untaian m R N A tersebut selesai disintesis. Sebaliknya, struktur sel eukaryot jauh lebih kompleks karena sudah ada pembagian ruang, t e r m a s u k sudah ada inti selyang jelas. D N A g e n o m terletak di dalam ind sel sehingga terpisah dari k o m p o n e n sel yang lain. Proses transkripsi pada eukaryot berlangsung di dalam ind sel, sedangkan translasi berlangsung di dalam ribosom yang ada di dalam sitoplasma. Oleh karena itu, pada eukaryot, proses transkripsi harus diselesalkan terlebih dahulu sebelum translasi dimulai. Setelah sintesis m R N A selesai, selanjutnya m R N A keluar dari i n dsel menuju sitoplasma untuk bergabung dengan ribosom.Contoh Soal 1. Jelaskan perbedaan antara transkripsi dengan translasi. jawaban: T r a n s k r i p s i adalah p e n y a l i n a n k o d e - k o d e g e n e t i k p a d a D N A menjadi molekul R N A , sedangkan translasi adalah p e n e r j e m a h a n k o d e - k o d e g e n e t i k p a d a m R N A menjadi urutan asam-asam amino suatu polipeptida. 1 Jelaskan perbedaan proses translasi pada prokaryot dan eukaryot dalam hubungannya dengan proses transkripsi. jawaban: Pada prokaryot, proses translasi dilakukan secara hampir serentak dengan proses transkripsi, artinya sebelum transkripsi selesai maka proses translasi sudah dimulai.Sebaliknya, pada eukaryot, translasi baru dapat dilaksanakan jika proses transkripsi sudah selesai.Tran.slasi pada Jasad Prokaryot P r o s e s t r a n s l a s i b e r l a n g s u n g m e l a l u i t i g a t a h a p a n u t a m a , y a i t u : (1) inisiasi (ini- t i a t i o n ) , (2) pemanjangan ( e l o n g a t i o n ) p o l i - a s a m a m i n o , d a n (3) pengakhiran (termination) translasi. Sebelum inisiasi translasi dilakukan, diperlukan m o l e k u l

t R N A (aminoasil tRNA) y a n g berfungsi m e m b a w a a s a m a m i n o spesifik. O l e hkarena itu, ada sekitar 2 0 macam t R N A yang masing-masing m e m b a w a asamamino spesifik, karena dialam ada sekitar 2 0asam amino yang menyusun proteinalami. Masing-masing asam amino dlikatkan pada t R N A yang spesifik melaluip r o s e s y a n g d i s e b u t s e b a g a i tRNA charging (penambahan muatan berupa asamamino).Semua t R N A m e m p u n y a i 3 basa yang sama pada ujung 3' yaitu C C A danpenambahan muatan asam amino dilakukan pada residu adenosin (A). Asamamino dlikatkan pada t R N A melalui ikatan ester antara gugus karboksilnya dangugus hidroksil 2'atau 3' yang ada pada adenosin paling ujung. Reaksi pengikatant e r s e b u t dilakukan o l e h e n z i m aminoasil tRNA sintetase m e l a l u i dua t a h a p a nreaksi. Reaksi pertama adalah aktivasi asam amino dengan menggunakan A T Psebagai sumber energi dan menghasilkan aminoasil-AMP. Selanjutnya energi padaaminoasil-AMP (yang berupa A M P ) digunakan untuk memindahkan gugus asamamino k et R N A sehingga dihasilkan aminoasil-tRNA.Selain pengikatan asam amino pada t R N A , tahapan pra-inisiasi lainnya adalahdisosiasi ribosom menjadi d u asubunit, yaitu subunit besar d a nsubunit kecil,karena p e m b e n t u k a n k o m p l e k s inisiasi berlangsung pada subunit kecil. Pada £coli, p e m i s a h a n r i b o s o m m e n j a d i d u a s u b u n i t d i b a n t u o l e h d u a f a k t o r inisiasi(initiation factor, I F ) . S e b e n a r n y a f a k t o r i n i s i a s i p a d a £. coli a d a t i g a ( I F - 1 , I F - 2 ,dan IF-3) namun yang terlibat dalam disosiasi ribosom hanya IF-1 d a n IF-3.Dalam hal ini, IF-1 m e n d o r o n g terjadinya disosiasi ribosom sedangkan IF-3 meng-ikat subunit kecll untuk mencegah supaya subunit tersebut ddak berasosiasikembali dengan subunit besar.Inisiasi Translasi p a d a ProkaryotTahap pertama dalam proses translasi pada prokaryot adalah penggabunganm R N A , subunit 3 0 S ,d a nf o r m i l m e t l o n i l - t R N A ,(fMet-tRNA^) m e m b e n t u kkompleks inisiasi 305. P e m b e n t u k a n k o m p l e k s ini m e m e r l u k a n G T P ( g u a n o s i nt r i f o s f a t ) d a n b e b e r a p a p r o t e i n y a n g d i s e b u t f a k t o r inisiasi (initiation factor, I F ) .IF-3 secara sendirian dapat berikatan dengan 30S, tetapi ikatan tersebut distabilkanoleh IF-1 d a n IF-2. Ketiga f a k t o r inisiasi tersebut berikatan dengan subunit 3 0 Ssecara berdekatan pada daerah dekat ujung 3' 1 6 Sr R N A . Setelah ketiganyaberikatan, m R N A dan a m i n o asil t R N A yang p e r t a m a akan bergabung denganrangkaian tersebut secara acak. Pada prokaryot, asam amino pertama yangdigabungkan adalah N-formil m e d o n i n (fMet). Selain itu juga diketahui bahwap a d a £ coli a d a d u a m a c a m t R N A y a n g d a p a t m e m b a w a m e d o n i n , y a i t u t R N A \" \"yang dapat membawa medonin tetapi metionin tersebut ddak dapat diformilasi,d a n tRNA^*** y a n g m e m b a w a m e d o n i n y a n g d a p a t d i f o r m i l a s i . M o l e k u l t R N A ^ \"inilah yang berperanan dalam inisiasi translasi. Perlu diperhadkan bahwa formilasim e d o n i n t e r j a d i pada t R N A , a r d n y a t R N A i n i d d a k d a p a t d i m u a t i l a n g s u n gdengan m e d o n i n yang sudah diformilasi. D a l a m proses inisiasi, IF-3 berperananterutama dalam pengikatan m R N A pada ribosom 30S, sedangkan IF-2 berperanandalam mengikatkan f M e t - t R N A J ^ \" pada kompleks inisiasi 30S. D a l a m proses

B a b 1 2 T r a n s l a s i 213pengikatan tersebut juga diperlukan molekul G T P tetapi G T P tersebut tidakdihidrolisis. K o m p l e k s inisiasi BOS yang lengkap t e r d i r i atas r i b o s o m BOS d i t a m b a hmasing-masing satu molekul f M e t - t R N A [ ^ \" G T R IF-1, IF-2, dan IF-3. Skema prosesinisiasi translasi pada p r o k a r y o t dapat dilihat pada G a m b a r 12.2. IF-3 G a m b a r 12.2 t Proses inisiasi translasi pada prokaryot.

Ikatan antara subunit 30S dengan k o d o n inisiasi pada m R N A ditentukano l e h pasangan basa a n t a r a sekuens yang disebut sekuens Shine-Dalgarno (SD)dengan sekuens k o m p l e m e n t e r pada ujung 3' 16S r R N A . Sekuens S D ( A G G A G G )terletak di sebelah hulu k o d o n inisiasi dan sekuens inilah yang dikenal sebagait e m p a t p e n g i k a t a n r i b o s o m (ribosome-binding site). Perlu diingat bahwagen-gen pada jasad p r o k a r y o t u m u m n y a diorganisasikan secara polisistronik.Masing-masing gen m e m p u n y a i k o d o n inisiasi translasi dan t e m p a t pengikatanr i b o s o m sendiri sehingga r i b o s o m berikatan dengan bagian inisiasi pada masing-masing gen dalam polisistron.Setelah k o m p l e k s inisiasi 30S t e r b e n t u k , selanjutnya subunit SOS bergabungd a n m e m b e n t u k kompleks inisiasi 70S. P a d a p e m b e n t u k a n k o m p l e k s i n i , IF-1 dan IF-3 terlepas dari kompleks. Pembentukan kompleks ini dilakukan denganmenggunakan energi hasil hidrolisis G T P yang terjadi pada w a k t u IF-2 terlepasdari kompleks. Hidrolisis G T P tersebut tidak mendorong pengikatan ribosomsubunit SOS, melainkan m e n d o r o n g pelepasan IF-2 yang dapat m e n g h a m b a tpembentukan kompleks inisiasi 70S. IF-2 yang terlepas selanjutnya dapat digunakanlagi dalam p e m b e n t u k a n k o m p l e k s inisiasi 30S yang lain. Setelah tahapan i n it e r b e n t u k k o m p l e k s inisiasi 70S yang siap m e l a k u k a n proses pemanjangan (elong-ation) polipepdda.Secara garis besar, tahapan inisiasi translasi pada p r o k a r y o t adalah sebagaiberikut:1. Disosiasi r i b o s o m 70S menjadi subunit SOS dan 30S dengan menggunakan faktor IF-1.2. Pengikatan IF-3 pada subunit 30S.3. Pengikatan I F - 1 , IF-2, dan G T P bersama-sama dengan IF-3.4. Pengikatan m R N A dan f M e t - t R N A J ^ \" u n t u k m e m b e n t u k kompleks inisiasi 30S.5. Pengikatan subunit SOS, IF-1 dan IF-3 terlepas.6. IF-2 terlepas dari kompleks bersamaan dengan hidrolisis G T P sehingga ter- bentuk kompleks inisiasi 7 0 Syang siap melakukan proses pemanjangan polipepdda.Inisiasi Translasi p a d a EukaryotA d a beberapa perbedaan dalam halproses inisiasi translasi antara p r o k a r y o tdengan e u k a r y o t . Pada e u k a r y o t , k o d o n inisiasi adalah metionin (bukan f o r m i lmetionin seperti pada p r o k a r y o t ) tetapi t R N A yang melakukan inisiasi berbedadari t R N A yang menambahkan m e d o n i n pada bagian dalam polipeptida. Molekult R N A inisiator disebut sebagai tRNA.\"\". Selain itu, pada e u k a r y o t tidak adasekuens Shine-Dalgarno seperti yang ada pada prokaryot. Fungsi sekuens ini,yang akan m e n u n t u n r i b o s o m u n t u k m e n e m u k a n k o d o n inisiasi, dilakukan olehs t r u k t u r tudung (cop) b e r u p a ^ m e d l g u a n o s i n . R i b o s o m b e r s a m a - s a m a dengan tRNA.*^^\"^ dapat m e n e m u k a n k o d o n a w a ldengan cara b e r i k a t a n dengan u j u n g 5' (tudung), k e m u d i a n m e l a k u k a n pelarikan

Bab 1 2 Transli (scanning) transkrip k e arah hilir (dengan arah 5' 3')sampai menemukan k o d o n a w a l ( A U G ) . M e n u r u t m o d e l scarining t e r s e b u t , r i b o s o m m e m u l a i t r a n s l a s i pada w a k t u menjumpai sekuens A U G yang pertama kali. Meskipun demikian, penelitian pada 699 m R N A eukaryot menunjukkan bahwa sekitar 5 - 1 0 % A U G yang pertama bukanlah k o d o n inisiasi. Pada kasus semacam ini, r i b o s o m akan melewati satu atau dua A U G sebelum melakukan inisiasi translasi. Sekuens A U G yang dikenali sebagai k o d o n inisiasi adalah sekuens yang terletak pada sekuens konsensus C C R C C A U G G ( Radalah purin: A atau G). Pengenalan sekuens A U G sebagai k o d o n inisiasi banyak ditentukan oleh t R N A ^ \" . Perubahan a n d k o d o n pada tRNA.*^\" menyebabkan dikenalinya k o d o n lain sebagai k o d o n inisiasi.Faktor inisiasi Pada e u k a r y o t , f a k t o r inisiasi translasi yang d i p e r l u k a n adalah elF-1, -2,translasieukaryot -3, -5, d a n -6 ( h u r u f e a d a l a h s i n g k a t a n d a r i eukaryot). F a k t o r e l F - 3 m e n g u b a h subunit kecil ribosom eukaryot (40S) menjadi suatu bentuk yang slap untuk menerima amioasil-tRNA pertama. Setelah amino-asil t R N A yang pertama melekat, dengan bantuan elF-2, terbentuklah kompleks 43S. Selanjutnya, dengan bantuan elF-4, m R N A melekat k e kompleks 4 3 S m e m b e n t u k kompleks 48S. Akhirnya, faktor elF-5 membantu subunit besar (60S) untuk melekat pada kompleks 4 8 5 sehingga dihasilkan kompleks 8 0 S yang slap untuk melakukan translasi m R N A . Faktor elF-6 adalah suatu faktor and-asosiasi yang mencegah subunit 6 0 S untuk berasosiasi dengan subunit 40S sebelum t e r b e n t u k kompleks inisiasi. Faktor elF- 4F adalah suatu f a k t o r yang melekat pada s t r u k t u r tudung pada ujung 5'. Faktor Ini terdiri atas 3 bagian, yaitu elF-4E, elF-4A, dan elF-4G. Bersama-sama dengan e l F - 4 E , e l F - 3 , d a n poly[A]-binding p r o t e i n , f a k t o r e l F - 4 G m e n a r i k s u b u n i t 4 0 S k eP e m a n j a n g a n (Elongation) P o l i p e p t i d a\ Tahapan m R N A sehingga menstimulasi inisiasi translasi.\ proses Proses pemanjangan polipepdda disebut sebagai proses elongation yang secara u m u m mempunyai mekanisme yang serupa pada prokaryot dan eukaryot. Proses pemanjangan pemanjangan terjadi dalam tiga tahapan, yaitu: ( 1 )pengikatan aminoasil-tRNA pada sisi A yang ada d i r i b o s o m , (2) p e m i n d a h a n rantai polipepdda yang t u m b u h dari t R N A yang ada pada sisi P k e arah sisi A dengan m e m b e n t u k ikatan pepdda, dan (3)translokasi ribosom sepanjang m R N A k eposisi kodon selanjutnya yang ada d i sisi A . D i dalam k o m p l e k s r i b o s o m , m o l e k u l f M e t - t R N A ^ \" m e n e m p a d sisi P (peptidil). Sisi yang lain pada r i b o s o m , yaitu sisi A (aminoasil), masih k o s o n g pada saat awal sintesis protein. Molekul t R N A pertama tersebut (fMet-tRNAf^^\"^) ber- ikatan dengan k o d o n A U G (atau G U G ) pada m R N A melalui antikodon-nya. Tahap selanjutnya adalah penyisipan a m i n o a s i l - t R N A pada sisi A . M a c a m t R N A (serta asam a m i n o yang dibawa) yang m a s u k pada sisi A t e r s e b u t t e r g a n t u n g pada k o d o n yang t e r l e t a k pada sisi A . Penyisipan a m i n o a s i l - t R N A yang m a s u k k e posisi A t e r s e b u t dilakukan o l e h suatu p r o t e i n yang disebut faktor pemanjangan T u (elongation f a a o r Tu, E F - T u ) . P e n y i s i p a n i n i d i b a n t u d e n g a n p r o s e s h i d r o l i s i s

GTP menjadi G D P Setelah sisi P d a n A terisi, m a k a tahap selanjutnya adalah p e m b e n t u k a ni k a t a n p e p d d i l y a n g dikatallsis o l e h e n z i m peptidil transferase. M o l e k u l f M e t -tRNAf''^\" yang ada pada sisi P diplndahkan k e sisi A sehingga t e r b e n t u k dipeptidll-t R N A . Setelah tahap ini sisi P hanya berisi t R N A yang kosong, sedangkan sisi Aberisi dipepddil-tRNA. Selanjutnya, terjadi proses translokasi yaitu pemindahand i p e p d d i l - t R N A dari sisi A k e sisi R sedangkan m o l e k u l t R N A k o s o n g yangt a d i n y a m e n e m p a d s i s i P d i t r a n s l o k a s i k e s i s l E (exit). P a d a p r o s e s t r a n s l o k a s i I n im R N A bergerak sepanjang dga nukleodda sehingga kodon berikutnya terletakpada posisi A untuk menunggu masuknya aminoasil-tRNA berikutnya. Prosest r a n s l o k a s i m e m e r l u k a n G T P d a n f a k t o r p e m a n j a n g a n G (elongation faaor G ,EF-G). Skema proses pemanjangan polipeptida dapat dilihat pada Gambar 12.3. P r o s e s p e m a n j a n g a n p o l i p e p d d a b e r l a n g s u n g s a n g a t c e p a t . P a d a £. coli, k e t i g atahapan proses untuk menambahkan satu asam amino kepolipeptida yang sedangtumbuh memerlukan w a k t u sekitar 0,05 dedk. Dengan demikian sintesis polipepddayang terdiri atas 300 asam amino hanya m e m e r l u k a n w a k t u selama 1 5 detik. R i b o s o m m e m b a c a k o d o n - k o d o n pada m R N A dari ujung 5'—>3'. Hasll prosestranslasi adalah molekul polipeptida yang mempunyai ujung amino dan ujungkarboksil. Ujung amino adalah ujung yang pertama kali disintesis dan merupakanhasll penerjemahan k o d o n yang terletak pada ujung 5' pada m R N A , sedangkanujung yang terakhir disintesis adalah gugus karboksil. Ujung karboksil merupakanhasil penerjemahan k o d o n yang terletak pada ujung 3' pada m R N A . O l e h karenaitu, sintesis protein berlangsung dari ujung amino k e ujung karboksil. Translasi akan b e r a k h i r pada w a k t u salah satu dari ketiga kodon terminasi( U A A , U G A , U A G ) yang ada pada m R N A mencapai poslsl A pada ribosom.D a l a m k e a d a a n n o r m a l tidak a d a a m i n o a s i l - t R N A y a n g m e m b a w a a s a m a m i n osesuai dengan ketiga kodon tersebut. Oleh karena Itu, jika ribosom mencapaisalah satu dari ketiga k o d o n terminasi tersebut, maka proses translasi berakhir.P a d a £. coll, k e t i g a s i n y a l p e n g h e n t i a n p r o s e s t r a n s l a s i t e r s e b u t d i k e n a l i o l e hs u a t u p r o t e i n , y a n g d i s e b u t release factors (RF), m i s a l n y a R F 1 y a n g m e n g e n a l ikodon U A A atau U A G , atau RF2 yang mengenali kodon U A A atau U G A . Sebalik-n y a , p a d a e u k a r y o t h a n y a a d a s a t u release faaor, y a i t u e R F , y a n g m e n g e n a l iketiga kodon terminasi tersebut. Penempelan protein R F pada kodon terminasitersebut mengaktifkan enzim peptidil transferase yang menghldrolisis ikatan antarapolipeptida dengan t R N A pada sisi P d a n m e n y e b a b k a n t R N A yang k o s o n gm e n g a l a m i t r a n s l o k a s i k e sisi E. P o l i p e p t i d a y a n g s u d a h d i p o t o n g d a r i t R N Atersebut selanjutnya lepas dari ribosom. Setelah itu, subunit 305 dan subunit SOSakan terdisosiasi sehingga dapat digunakan untuk proses sintesis protein berikut-nya. Secara u m u m proses translasi pada jasad eukaryot berlangsung denganmekanisme serupa dengan yang terjadi pada jasad prokaryot. Secara skematis,proses translasi dapat dilihat pada G a m b a r 1 2.3. Proses pemanjangan polipeptida dapat dihambat oleh suatu antiblotik yangdisebut puromisin. A n t i b i o t i k ini m e m p u n y a i s t r u k t u r yang m i r i p dengan suatua m i n o a s i l - t R N A sehingga dapat m e l e k a t pada sisi A r i b o s o m . Jika p u r o m i s i n

Bab 1 2 T r a n s l a s i 217mRNAmRNAmRNAmRNA G a m b a r 12.3 • Skema proses translasi.

218 Biologi Molekular PiG a m b a r 1 2 . 3 t S k e m a p r o s e s t r a n s l a s i (lanjutan).

B a b 1 2 T r a n s l a s i 219fMet G a m b a r 12.4 I Terminasi translasi.

220 Biologi Molekularm e l e k a t pada sisi A , m a k a selanjutnya a n d b i o t i k itu dapat m e m b e n t u k ikatanpepdda dengan pepdda yang ada pada sisi P dan menghasilkan pepddil p u r o m i s i n .Peptidil puromisin tidak dapat melekat kuat pada ribosom sehingga akhirnyaterlepas. H a l itu menyebabkan terjadinya terminasi translasi secara prematur.Mekanisme inilah yang menyebabkan puromisin dapat m e m b u n u h bakteri dan sellainnya. Antibiodk lainnya yang dapat menghambat translasi dengan cara berikatanpada ribosom adalah streptomisin, kloramfenikol, tetrasiklin, eritromisin, dan cy-cloheximide. Seperti halnya pada replikasi D N A , mekanisme translasi juga mempunyaisistem untuk melakukan koreksi jika ada kesalahan dalam penggabungan aminoasil-t R N A p a d a r i b o s o m . S i s t e m k o r e k s i t e r s e b u t d i k e n a l s e b a g a i proofreading. Akurasisistem translasi ditentukan terutama oleh dua hal, yaitu pada saat penambahanm u a t a n p a d a t R N A ( t R N A ciiarging) d a n p a d a s a a t a m i n o a s i l - t R N A m e l e k a tpada sisi A r i b o s o m . Jika terjadi kesalahan pengikatan a m i n o a s i l - t R N A , m a k at R N A tersebut akan dikeluarkan dari ribosom. Meskipun demikian, akurasi sistemtranslasi ddak berbanding lurus dengan laju translasi, karena semakin dnggi akurasi-nya maka semakin rendah laju translaslnya, demikian pula sebaliknya. O l e h karenaitu, ada perimbangan antara akurasi sistem translasi dengan laju translasi. Pada£ coli l a j u k e s a l a h a n d a l a m t r a n s l a s i p e r a s a m a m i n o y a n g d i t a m b a h k a n m e n c a p a is e k i t a r 0 , 0 1 %. A n d b i o d k streptomisin d a p a t m e n y e b a b k a n p e n i n g k a t a n k e s a l a h a nt r a n s l a s i k a r e n a m e m e n g a r u h i s i s t e m proofreading. D a l a m k e a d a a n n o r m a l ,ribosom hampir selalu mengikat fenilalanin jika ada poli(U) sintetik. D i lain pihak,streptomisin menstimulasi pengikatan isoleusin jika ada poli(U) pada m R N Asehingga menyebabkan peningkatan kesalahan translasi. M u t a s i p a d a g e n y a n g m e n g k o d e p r o t e i n r i b o s o m t e r t e n t u , m i s a l n y a ram,menyebabkan terjadinya peningkatan laju pembentukan ikatan pepdda pada w a k t upemanjangan polipeptida sedang berlangsung. H a l ini menyebabkan kurangnyawaktu untuk melakukan perbaikan jika terjadi kesalahan penggabungan aminoasil-t R N A sehingga aminoasil-tRNA yang keliru ddak sempat dikeluarkan dari ribosom.Akibatnya, akurasi translasi menjadi berkurang. Sebaliknya, pada mutan yangresisten terhadap streptomisin, pembentukan ikatan pepdda terjadi dalam waktulebih lambat (separuh dari laju normal). Dengan demikian, ada cukup w a k t uuntuk melakukan perbaikan (pengeluaran aminoasil-tRNA yang keliru) jika adakesalahan sehingga translasi pada mutan semacam inimenjadi sangat akurat.Kode GenetikDl alam ada 2 0 macam asam amino yang u m u m terdapat di dalam strukturpolipepdda jasad hidup. Masing-masing asam a m i n o mempunyai k o d o n yang spesifiksedangkan nukleotida hanya ada 4 macam yaitu A , U ,G , dan C (Tabel 12.2). Jikasuatu kodon hanya terdiri atas dua nukleotida maka hanya akan ada 4 ^ (=1 6 )asam amino, tetapi apabila kodon disusun oleh 3 nukleodda, maka akan diperoleh

Bab 1 2 Translasi 2 2 1 Tabel 12.2 I K o d e genetik \"universal.\" U Huruf kedua G CA U U U (Phe) U G U (Cys) u U U G (Phe) UCU (Ser) U A U (Tyr) U G C (Cys) U U U A (Leu) UCC (Ser) U A C (Tyr) U G A (STOP) C U U G (Leu) UCA (Ser) U A A (STOP) U G G (Trp) A UCG (Ser) U A G (STOP) G C U U (Leu) CGU (Arg) c ecu (Pro) C A U (His) CGC (Arg) U cue ( L e u ) CAC (His) CGA (Arg) CE GCC (Pro) C A A (Gin) CGG (Arg) Ae C U A (Leu) C C A (Pro) C A G (Gin) Gs C U G (Leu) C C G (Pro) A G U (Ser) A G C (Ser) U IT*g A A U U (He) A C U (Thr) A A U (Asn) A G A (Arg)X A U C (He) A C C (Thr) A A C (Asn) AGG (Arg) cf A U A (He) A C A (Thr) A A A (Lys) A U G (Met) A C G (Thr) A A G (Lys) G G U (Gly) A GGC (Gly) G G G U U (Val) G C U (Ala) G A U (Asp) G G A (Gly) G U C (Val) GCC (Ala) GAG (Asp) GGG (Gly) U G U A (Val) G C A (Ala) G A A (Glu) G U G (Val) GCG (Ala) GAG (Glu) c A G 4^ (= 64) asam amino, sedangkan jumlah asam a m i n o yang u m u m diketahui ada pada jasad hidup hanya 2 0 macam. Beberapa kodon diketahui mengkode asam a m i n o y a n g s a m a . F e n o m e n a I n i d i k e n a l s e b a g a i genetic code redundancy (de- generacy). Oleh karena ada beberapa kodon yang berbeda untuk satu asam amino yang sama, maka dikenal ada 6 4macam kodon, tiga di antaranya yaitu T A A ( U A A pada m R N A ) , T A G (UAG pada m R N A ) , dan T G A ( U G A pada m R N A ) tidak mengkode asam a m i n o apa pun karena ketiga kodon ini merupakan kodon untuk mengakhiri (terminasi) proses translasi. Ada beberapa aspek yang perlu diketahui mengenai kode genedk, yaitu:Aspek-aspek 1 . K o d e g e n e t i k b e r s i f a t d d a k s a l i n g t u m p a n g - d n d i h (non-overlapping), k e c u a l ikode genetik pada kasus tertentu, misalnya pada bakteriofag O X I 74 yang mempunyai kodon tumpang-dndih. 2 . T i d a k a d a s e l a (gap) d i a n t a r a k o d o n s a t u d e n g a n k o d o n y a n g l a i n . 3. T i d a k ada k o m a di antara k o d o n . 4 . K o d o n b e r s i f a t degenerate, a r t i n y a a d a b e b e r a p a a s a m a m i n o y a n g m e m - punyai lebih dari satu kodon. 5. Secara u m u m , k o d o n bersifat h a m p i r universal karena pada beberapa organel jasad dnggi adabeberapa k o d o n yang berbeda dari k o d o n yang digunakan pada sitoplasma (Tabel 12.3). D a l a m proses translasi, setiap k o d o n berpasangan dengan antikodon yang sesuai yang terdapat pada molekul t R N A . Sebagai contoh, kodon medonin ( A U G ) mempunyai komplemennya dalam bentuk andkodon U A C yang terdapat pada t R N A ' ^ \" . Pada w a k t u t R N A yang m e m b a w a asam a m i n o diikat k e dalam sisi A

222 Biologi Molekular Tabel 12.3 • Beberapa p e n y i m p a n g a n dari k o d e genetik \"universal.\"Sumber Kodon Makna pada Makna pada M i t o k o n d r i a Drosophila sistem universal sistem ini UGA AGA &AGG STOP Triptofan Arginin Serin AUA Isoleusin MetioninMitokondria mamalia AGA &AGG Arginin STOP AUA Isoleusin Metionin UGA Triptofan STOPMitokondria khamir GUN Leusin Treonin AUA Isoleusin Metionin UGA Triptofan STOPMitokondria tumbuhan UGA STOP Triptofantingkat tinggi CGG Arginin TriptofanN u k l e u s Candida albicans CTG Leusin SerinNukleus protozoa UAA &U A G STOP GlutaminMycoplasma UGA STOP Triptofan(Sumber: Paolella, 1997.)pada ribosom,maka bagian andkodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuaiyang a d a pada sisi A t e r s e b u t . O l e h k a r e n a i t u , suatu k o d o n akan m e n e n t u k a nasam amino yang disambungkan k e dalam polipeptida yang sedang disintesis diHipotesis Wobble jdalam ribosom.T a b e l 12.2 m e n u n j u k k a n b a h w a a d a b e b e r a p a a s a m a m i n o y a n g m e m p u n y a i l e b i hdari satu kodon.Jika sedap kodon memerlukan t R N A tersendiri, maka diperlukanbanyak t R N A untuk mentranslasi kode-kode genedk. Oleh karena i t u FrancisC r i c k m e n g e m u k a k a n s u a t u h i p o t e s i s y a n g d i s e b u t hipotesis w o b b l e u n t u kmenunjukkan bahwa t R N A yang diperlukan ddak harus sebanyak jumlah kodonyang ada. Crick mengemukakan bahwa kedua basa pertama dalam sedap k o d o nharus berpasangan secara tepat dengan antikodon yang sesuai, sedangkan basakedga dapat berpasangan dengan basa yang ddak biasa. D a l a m hal ini Crickmengemukakan bahwa G dapat berpasangan tidak hanya dengan C pada posisikedga k o d o n , tetapi juga dapat berpasangan dengan U sehingga menghasilkanp a s a n g a n b a s a wobble G - U . Lebih jauh. Crick juga mengemukakan bahwa di dalam struktur t R N A adas a t u b a s a y a n g d d a k b i a s a y a i t u inosine ( 1 ) y a n g m e m p u n y a i s t r u k t u r m i r i pd e n g a n guanosine ( G ) . B a s a inosine d a p a t b e r p a s a n g a n d e n g a n C ( p a s a n g a n b a s aW a t s o n - C r i c k y a n g b i a s a ) a t a u d e n g a n U ( p a s a n g a n b a s a wobble) p a d a p o s l s l

Bab 1 2 Translasi 223Modifikasi k e t i g a k o d o n ( p o s i s i wobble). S e l a i n I t u , inosine j u g a d a p a t b e r p a s a n g a n d e n g a n A .polipeptida D e n g a n d e m i k i a n , a n t i k o d o n y a n g m e n g a n d u n g inosine p a d a p o s i s i p e r t a m ahasil sintesis di (komplementer dengan posisi ketiga pada kodon) dapat berpasangan dengan dgarobosom macam k o d o n berbeda yang mempunyai basa pada posisi ketiga berupa C, U , a t a u A . F e n o m e n a wobble s e m a c a m i n i d a p a t m e n g u r a n g i j u m l a h t R N A y a n g diperlukan untuk mentranslasi kode-kode genetik. Sebagai contoh, dua macam kodon untuk fenilalanin, yaitu U U Udan U U C , dapat berpasangan dengan antikodon 3'-AAG-5' yang ada pada satu t R N A yang sama. Basa pertama pada antikodon ( G )dapat berpasangan dengan U maupun C pada basa kedga kodon, yaitu dengan pasangan G - C (pasangan W a t s o n - C r i c k yang biasa) atau pasangan wobble G - U . Polipepdda yang disintesis dl dalam r i b o s o m bukan merupakan hasil akhir karena polipeptida tersebut biasanya akan mengalami beberapa macam modifikasi sehingga akhirnya terbentuk protein yang fungsional. Beberapa macam modifikasi y a n g d i l a k u k a n p a d a p o l i p e p t i d a t e r s e b u t a d a l a h penghilangan gugus formil pada asam amino metionin pertama ( a s a m a m i n o p e r t a m a p a d a r a n t a i p o l i p e p t i d a ) oleh enzim deformilase. Perlu diketahui bahwa gugus formil hanya terdapat pada asam a m i n o m e d o n i n pertama pada protein jasad prokaryot, sedangkan asam amino m e d o n i n pertama pada protein eukaryot tidak mengandung gugus formil. Modifikasi kedua adalah pembentukan ikatan disulfida. P r o t e i n y a n g t e r b e n t u k m u n g k i n j u g a m e n g a l a m i modifikasi yang lain berupa penambahan gugus karbo- hidrat pada beberapa asam amino tertentu. M o d i f i k a s i i n i d i s e b u t s e b a g a i p r o s e s glikosilasl. D i s a m p i n g i t u , b e b e r a p a p r o t e i n j u g a m e n g a l a m i modifikasi berupapemotongan sebagian rantai asam amino.1. Sebutkan dan jelaskan secara singkat tahapan utama proses translasi.1 Jelaskan beberapa perbedaan proses inisiasi translasi pada eukaryot dengan yang terjadi pada prokaryot.3. Jelaskan m e n g a p a a n d b i o t i k puromisin dapat m e n g h a m b a t p r o s e s t r a n s l a s i .4 Jelaskan m e n g a p a a n d b i o t i k streptomisin dapat m e n i n g k a t k a n kesalahan translasi.5. Apa yang dimaksud dengan degenerasi kode genetik? Berikan beberapa contohnya.