Pengertian Ekspresi gen dan mekanismenya

Ekspresi gen adalah proses di mana DNA mengarahkan sintesis produk fungsional, seperti protein. Sel dapat mengatur ekspresi gen pada berbagai tahap. Ini memungkinkan organisme untuk menghasilkan jenis sel yang berbeda dan memungkinkan sel untuk beradaptasi dengan faktor internal dan eksternal.

Apa itu gen? Bagaimana gen diekspresikan? Apa arti istilah ekspresi gen ? Bisakah kita menganalisis ekspresi gen? Pertanyaan-pertanyaan ini akan dibahas dalam artikel ini.

Gen adalah bentangan DNA yang berfungsi sebagai cetak biru untuk RNA dan protein fungsional. Karena DNA terdiri dari nukleotida dan protein terdiri dari asam amino, mediator diperlukan untuk mengubah informasi yang dikodekan dalam DNA menjadi protein. Mediator ini adalah messenger RNA (mRNA). mRNA menyalin cetak biru dari DNA melalui proses yang disebut transkripsi. Pada eukariota, transkripsi terjadi di nukleus dengan pasangan basa komplementer dengan templat DNA. MRNA kemudian diproses dan diangkut ke dalam sitoplasma yang berfungsi sebagai templat untuk sintesis protein selama penerjemahan. Pada prokariota, yang tidak memiliki nukleus, proses transkripsi dan translasi terjadi di lokasi yang sama dan hampir secara bersamaan karena mRNA yang baru terbentuk rentan terhadap degradasi yang cepat.

Pengertian

Ekspresi gen adalah proses di mana instruksi dalam DNA kita diubah menjadi produk fungsional, seperti protein. Ekspresi gen merupakan proses di mana DNA digunakan untuk membuat protein, yang kemudian menjalankan berbagai fungsi penting dalam tubuh. Protein bisa berupa enzim, hormon atau reseptor, misalnya.

  • Kapan informasi disimpan dalam DNA kita? diubah menjadi instruksi untuk membuat protein? atau molekul lain, itu disebut ekspresi gen ?.
  • Ekspresi gen adalah proses yang diatur secara ketat yang memungkinkan sel merespons lingkungannya yang berubah.
  • Ini bertindak sebagai sakelar hidup / mati untuk mengontrol kapan protein dibuat dan juga kontrol volume yang meningkatkan atau menurunkan jumlah protein yang dibuat.
  • Ada dua langkah kunci yang terlibat dalam pembuatan protein, transkripsi dan translasi.

Gen adalah sepotong kecil materi genetik ditulis dalam kode dan disebut DNA. Setiap gen memiliki di dalamnya satu set instruksi untuk membuat molekul yang organisme butuhkan untuk bertahan hidup. Gen itu sendiri tidak dapat digunakan oleh organisme. Sebaliknya mereka harus berubah menjadi produk gen. Ekspresi gen adalah proses dimana informasi yang terkandung dalam gen menjadi produk yang bermanfaat.

Mekanisme

Proses ekspresi gen meliputi mekanisme langkah-langkah berikut:

  • Transkripsi – Transkripsi adalah proses di mana segmen DNA digunakan untuk menghasilkan template RNA. Segmen DNA “dibaca” oleh enzim yang disebut RNA polimerase, yang menghasilkan untai RNA yang melengkapi DNA. Dalam untai RNA komplementer ini, semua basa timin digantikan oleh urasil.
  • Pemrosesan – Transkrip RNA primer ini kemudian dimodifikasi untuk mengubahnya menjadi RNA kurir matang (mRNA) yang dapat digunakan dalam translasi. MRNA mengalami splicing untuk menghilangkan bagian non-coding dari transkrip (intron) sehingga hanya bagian pengkodean (ekson) yang tersisa.
  • Pematangan RNA non-coding – Daerah non-coding RNA (ncRNA) ditranskripsikan sebagai prekursor yang kemudian diproses lebih lanjut. Misalnya, daerah ini dapat ditranskripsi sebagai RNA pra-ribosom (pra-rRNA) yang kemudian mengalami pembelahan menjadi RNA ribosom (rRNA).
  • Ekspor RNA – Mayoritas RNA matang kemudian diangkut dari inti ke sitoplasma. Meskipun beberapa RNA berfungsi dalam nukleus, sebagian besar dibawa melalui pori-pori di dalam nukleus ke dalam sitosol, termasuk semua RNA yang terlibat dalam sintesis protein.
  • Translasi- mRNA akhir membawa informasi yang dibutuhkan untuk mengkode protein. Setiap tiga pasangan basa pada mRNA berhubungan dengan situs pengikatan untuk transfer RNA (tRNA) yang membawa asam amino. Asam amino kemudian dihubungkan bersama dalam sebuah rantai oleh ribosom untuk membuat rantai protein yang belum sempurna.
  • Pelipatan protein – Rantai panjang asam amino terlipat untuk membentuk struktur tiga dimensi menggunakan enzim yang disebut chaperone. Struktur tiga dimensi ini adalah bentuk fungsional terakhir dari protein.

Regulasi Ekspresi gen

Gen dapat dinyatakan baik sebagai RNA atau protein. Namun, tidak setiap produk gen yang dibutuhkan sepanjang waktu, mereka juga tidak dibutuhkan dalam jumlah yang sama. Bahkan, akan sangat penuh semangat menuntut untuk sel untuk mengekspresikan setiap gen sepanjang waktu. Selanjutnya, beberapa produk gen berbahaya bagi sel dan dengan demikian hanya diekspresikan pada akhir kehidupan sel. Karena alasan ini, kita mengatur ekspresi gen kita.

Bagaimana kita tahu apa produk gen yang dibutuhkan, ketika dibutuhkan, dan berapa banyak yang dibutuhkan? Sel-sel kita benar-benar memiliki sistem yang sangat rumit mekanisme untuk memonitor diri dan lingkungannya. Mereka mengambil sinyal internal dan eksternal, menganalisis mereka, dan kemudian memutuskan apakah produk gen yang dibutuhkan. Setelah diputuskan bahwa produk gen yang dibutuhkan, sel memiliki proses untuk menciptakan produk gen.

Langkah pertama dalam membuat produk gen adalah untuk membuat salinan dari gen. Gen tidak bisa meninggalkan inti, jadi kita perlu membuat salinan, yang disebut RNA (mRNA). MRNA dapat meninggalkan inti. Jadi, bagaimana kita membuat mRNA? Langkah pertama adalah untuk faktor transkripsi untuk mengikat DNA pada titik hulu ke gen sasaran. Titik inisiasi ini adalah urutan DNA yang disebut daerah promotor.

Transkripsi adalah proses dimana transkrip (mRNA) dari gen dibuat. Faktor transkripsi dapat merekrut sisa mRNA menciptakan mesin untuk gen sasaran. Jumlah dan jenis faktor lain bervariasi pada spesies, jenis sel, dan bahkan apa gen target. Salah satu komponen penting yang selalu hadir adalah RNA polimerase. Ini adalah mesin yang benar-benar membaca kode DNA dan membuat RNA. Faktor transkripsi yang mempromosikan ekspresi gen yang disebut aktivator. Gambar 1 menunjukkan faktor-faktor transkripsi dan RNA polimerase (RNAP) membuat salinan mRNA dari DNA.

Menariknya, faktor transkripsi juga dapat mencegah transkripsi gen. Jadi, setelah dianalisis, sinyal sel menerima mungkin mengatakan ke sel yang ada cukup atau bahkan terlalu banyak produk gen yang dihasilkan. Dalam kegiatan ini, sel mengirimkan berbagai jenis faktor transkripsi pada gen over-diekspresikan. Faktor transkripsi ini masih mengikat promotor, tetapi mereka memblokir akses ke gen. Dengan demikian, RNA polimerase tidak dapat mengikat gen dan mRNA tidak dibuat. Faktor transkripsi yang menghalangi transkripsi disebut represor. Gambar 2 menunjukkan represor (hijau) mengikat DNA untuk memblokir transkripsi.

Analisis Ekspresi Gen

Sains dapat menggunakan banyak teknik untuk menganalisis ekspresi gen, yaitu untuk mengetahui seberapa tinggi atau rendah suatu ekspresi gen. Salah satu metode yang paling sederhana adalah dengan menghitung jumlah produk protein dari gen tersebut. Ada beberapa masalah dengan teknik ini. Misalnya, protein dapat diekspor keluar dari sel atau mungkin hadir dalam sel meskipun gen tersebut tidak aktif diekspresikan (ditranskripsi menjadi mRNA). Masalah lain adalah bahwa Anda harus melisiskan sel untuk mendapatkan protein. Dengan demikian, mengamati sel utuh atau organisme tidak mungkin.

Sebuah metode alternatif untuk analisis adalah dengan melihat berapa banyak mRNA hadir dalam sel. Teknik ini juga dapat digunakan untuk menentukan di mana pada suatu organisme gen tertentu diekspresikan. Gambar 3 menunjukkan mRNA untuk Bongkok, sebuah protein yang mengatur perkembangan embrio lalat buah. Gambar pertama adalah awal pengembangan sementara yang lain kemudian dalam perkembangannya. Perubahan pola ekspresi mRNA Bongkok menunjukkan bahwa gen untuk Bongkok sedang dihidupkan dan dimatikan dalam sel yang berbeda sebagaimana lalat berkembang.



Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *