Transcript EKSPRESI GEN & PENGENDALIANNYA Priyo Wahyudi FARMASI – FMIPA, UHAMKA

EKSPRESI GEN &
PENGENDALIANNYA
FARMASI – FMIPA, UHAMKA
2007
Priyo Wahyudi
1
Ekspresi gen dan mekanisme
pengendaliannya
A. Operon dan regulon
B. Pengendalian pasca transkripsi
C. Pengendalian pasca translasi dan modifikasi
protein
D. Pengendalian global dan sinyal transduksi
2
Dari Gen ke Protein
3
Ekspresi Gen
4
Animasi Translasi
5
Regulasi Gen pada Bakteri
• Bakteri mempunyai beribu-ribu gen
– Tidak semua ditranskripsi pada waktu yang sama
– Bila itu dilakukan maka akan membuang energi
yang banyak
– Namun beberapa gen ditranskripsi sepanjang
waktu  Siapa dia ?
• “housekeeping” genes
– Gen lain diekspresikan sebagai tanggapan
(respon) akibat terjadinya perubahan lingkungan
6
Regulasi Gen pada Bakteri
• Regulasi transkripsi
– Jika suatu protein (yang dikodekan oleh gen)
diperlukan, maka gen akan ditranskripsi
– Jika suatu protein (yang dikodekan oleh gen)
Tidak diperlukan, maka gen akan Tidak akan
ditranskripsi
7
Unit Transkripsi pada Bakteri
Operon
promoter
operator
-35
-10
TTGACA
TATAAT (Pribnow box)
8
Regulasi pada Transkripsi
• Kontrol Positif atau Negatif
– Positif - membutuhkan suatu protein untuk
terjadinya transkripsi
– Negatif - protein dibutuhkan untuk mem block
transkripsi
• Model operon pada bakteri
– Lac operon
9
Regulasi Lac operon
•
•
•
•
Merupakan Kontrol Negatif
Repressor protein (lac I gene product)
Berikatan pada operator region dari Lac operon
Mencegah terjadinya proses transkripsi
10
Induksi repressed operon
(allolactose)
(can’t bind)
(lac repressor)
o
11
Regulasi Lac operon
• Repressor berikatan pada operator
– TIDAK terjadi transkripsi
• Effector berikatan pada Repressor
– Repressor tidak dapat berikatan dengan operator
– Terjadi Transkripsi
• Berkurangnya konsentrasi Effector
– Repressor akan bebas untuk berikatan dengan
operator
– TIDAK terjadi transkripsi
12
Regulasi Lac operon
• Satu gen yang berekspresi dari lac operon
– b-galactosidase
– Memecah laktosa (dan allolactose) menjadi
glukosa dan laktosa
LACTOSE
(allolactose)
(effector)
b-gal
Glucose
&
Galactose
13
Repressi Operon Bakteri
Repressor
complex
co-repressor (tryptophan)
Biosynthetic
Operons
(Trp Operon)
14
Aktivasi & Deaktivasi Operon
effector
Activator
inactive
complex
15
Regulasi Transkripsi Eukariotik
• Beberapa gen ditranskripsi pada hampir semua sel
– “housekeeping” genes
• Sifat unik dari sel itu disebabkan oleh ekspresi gengen spesifik yang terkandung dalam sel tersebut
– cell-specific expression
– tissue-specific expression
16
Regulasi Transkripsi Eukariotik
• Kemampuan untuk aktivasi dan penekanan
gen menjadi bagian yang esensial untuk
memelihara kespesifikan sel
neuron
hepatocyte
skin
17
Regulasi Transkripsi Eukariotik
• Lebih kompleks dibanding bakteri
• Pengendalian dimediasi oleh protein-protein
yang diklasifikasikan sebagai Transcription
Factors - TF :
– Basal TF - diperlukan oleh semua gen
– Specific TF - menentukan spesifitas ekspresi
– Activator
- meningkatkan ekspresi
– Repressor
- menurunkan ekspresi
18
Skema Promoter Gen Eukariot
SP1
TFIID
Hampir semua mempunyai TATA box pada -25
Posisi TF binding sites lebih upstream
“GC box” “CCAAT box”
etc.
19
Penerapan
• Merekayasa promoter yang berbeda di
depan coding sequences yang diinginkan,
dapat menghasilkan:
a. Regulasi yang berbeda
b. Meningkatkan laju ekspresi
c. Mengubah waktu ekspresi
d. Ekspresi terjadi di jaringan yang berbeda
e. Ekspresi pada organisme yang berbeda
20
Animasi Regulasi
Operon Lac
Eukariotik Control Expr.
Operon
21
Signal Transduksi
22
•
•
signal transduction refers to any process by which a cell converts one kind of
signal or stimulus into another, most often involving ordered sequences of
biochemical reactions inside the cell, that are carried out by enzymes, activated by
second messengers resulting in what is thought of as a "signal trandusction
pathway". Such processes are usually rapid, lasting on the order of milliseconds in
the case of ion flux, minutes for the activation of protein and lipid mediated kinase
cascades, or hours and days in terms of gene expression. In many signal
transduction processes, the number of proteins and other molecules participating
in these events increases as the process emanates from the initial stimulus,
resulting in a "signal cascade" and often results in a relatively small stimulus
eliciting a large response. This is referred to as amplification of the signal.
In bacteria and other single-cell organisms, the variety of a signal transduction a
processes of which the cell is capable influences how many ways it can react and
respond to its environment. In multicellular organisms, a multitude of different
signal transduction processes are required for coordinating the behavior of
individual cells to support the function of the organism as a whole. As may be
expected, the more complex the organism, the more complex the repertoire of
signal transduction processes the organism must possess. Thus, sensing of both
the external and internal environment at the cellular level, relies on signal
transduction. Many disease processes such as diabetes, heart disease,
autoimmunity and cancer arise from defects in signal transduction pathways,
further highlighting the critical importance of signal transduction to biology as well23
as medicine.
24