Modifikasi Pasca Transkripsi

Produk transkripsi ini tidak lagsung serta merta melanjutkan ke tahap berikutnya, melainkan ada sedikit modifikasi untuk menyiapkannya. Proses ini dinamakan Modifikasi Pasca Transkripsi.

Transkripsi DNA akan menghasilkan mRNA (messenger RNA). Pada organisme eukariot, mRNA yang dihasilkan itu tidak langsung dapat berfungsi dalam sintesis polipeptida, sebab masih mengandung segmen-segmen yang tidak berfungsi yang disebut intron. Sedangkan segmen-segmen yang berfungsi untuk sintesis protein disebut ekson. Di dalam nukleus terjadi pematangan/pemasakan mRNA yaitu dengan jalan melepaskan segmen-segmen intron dan merangkaikan segmen-segmen ekson. Gabungan segmen-segmen ekson membentuk satu rantai/utas mRNA yang mengandung sejumlah kodon untuk penyusunan polipeptida. Rantai mRNA ini dikenal sebagai sistron (cistron). 

Pemindahan Urutan Intron dari Penyambungan RNA

Sebagian besar gen pada sel eukariot mengandung lebih banyak daerah nonkodon (intron) yang memisahkan daerah kodon (exons). Tidak banyak gen pada sel prokariot yang mengandung daerah intron. Proses penyambungan RNA harus dilakukan secara hati-hati. Daerah exon harus bergabung dengan nukleotida tunggal dan kodon tersebut harus bisa diterjemahkan dengan tepat. Pada struktur gen mitokondria dan kloroplas, struktur penghubung exon-intron berbeda dengan gen pada umumnya sehingga proses penyambungan RNA juga berbeda. Hanya ada satu urutan pendek yang mengandung intron, yang biasa disebut “TACTAAC box”. Sisa adenin pada urutan ke-6 pada “TACTAAC box” mempunyai peranan yang penting dalam proses penyambungan RNA. Ada 3 tipe pemotongan intron pada proses transkripsi RNA, yaitu:

1. Intron precursor tRNA dipotong tepat pada saat pembelahan inti dan reaksi ligasi yang dikatalisis oleh enzim endonuklease.
2. Intron pada Tetrahymena precursor rRNA dipindah ke reaksi khusus dan molekul RNA itu sendiri yang berfungsi sebagai medianya.
3. Intron dari hnRNA digabungkan melalui dua tahap reaksi yang dipengaruhi kompleks partikel ribonukleoprotein yang disebut “spliceosomes”.

Penyambungan Precursor tRNA

Proses penyambungan precursor tRNA telah bekerja secara efektif pada jamur ragi (Saccaromyces sp.). system penyambungan secara invitro maupun penyambungan mutan telah digunakan pada proses penyambungan tRNA pada jamur ragi. Proses pemotongan precursor tRNA terjadi dalam dua tahap. Pertama-tama ikatan membran nuclear menggabungkan endonuklease dan membuat pemotongan tersebut terjadi tepat pada ujung intron. Kemudian dengan adanya suatu reaksi kompleks, ligase digabungkan dengan tujuan untuk menggabungkan 2 bagian tRNA sehingga dihasilkan molekul tRNA yang utuh. Kekhususan dari reaksi ini terletak pada proses pengkonversian 3 pola struktur precursor tRNA.

Pemotongan precursor menghasilkan ujung 5’-OH dan kelompok 2’-3’ phospat yang siklik pada ujung 3’. Tahap kedua pada proses ligasi melibatkan 4 reaksi yang terpisah, yaitu:

1. Penambahan kelompok phospat pada ujung 5’-OH. Reaksi ini membutuhkan aktifitas enzim kinase dan donor phospat.
2. Kelompok 5’ phospat diaktifkan dengan memindahkan AMP ke ujung molekul.
3. ikatan siklik 2’-3’ phospat terbuka karena aktivitas enzim cyclic phosphodiesterase yang menghasilkan 2’ phospat dan gugus 3’ hidroksil.
4. Reaksi ligasi yang terakhir adalah proses pemecahan gugus 3’-OH dengan melepaskan AMP.

Hampir seluruh organisme memiliki mekanisme pemotongan intron yang sama. Mekanisme tersebut juga terjadi pada sel-sel tumbuhan. Akan tetapi mekanisme pemotongan intron pada sel mamalia sedikit berbeda dengan sel-sel yang lain.

Penyambungan Autokatalisis Pada Precursor Tetrahymena tRNA

Pada ilmu biologi umu dijelaskan bahwa proses metabolisme terjadi karena reaksi katalisis enzim. Enzim-enzim tersebut merupakan polypeptida tunggal dan ezim tersebut membutuhkan kofaktor yang mempunyai struktur bukan protein agar enzim tersebut bisa berfungsi dengan baik. Jadi, intron pada precursor tRNA dari Tetrahymena dipotong tanpa menggunakan protein dan proses pemotongan ini sangat penting bagi tRNA itu sendiri. Beberapa proses autokatalisis tersebut terjadi pada precursor rRNA beberapa eukariot dan precursor rRNA, tRNA, dan mRNA mitokondria. Pemotongan secara autokatalisis pada intron dalam precursor rRNA Tetrahymena tidak membutuhkan tenaga eksternal dan juga protein. Akan tetapi proses tersebut membutuhkan transfer phospphodiester untuk memotong intron. Dua bagian intron yang telah dipotong akan dipindah ke ikatan phosphodiuester yang lain. Aktivitas autokatalisis ini tergantung pada struktur intron atau struktur sekunder dari precursor tRNA.

Penyambungan Pre-mRNA: snRNAs, snRNPs, dan Spliceosome

Intron precursor pada inti sel dipotong melalui dua tahap seperti yang terjadi pada jamur ragi. Akan tetapi pada precursor inti intronnya tidak dipotong oleh enzim nuklease atau ligase. Intron tersebut dipotong oleh struktur protein yang disebut Spliceosome. Spliceosome mengandung suatu molekul RNA yang disebut snRNA. Tahap awal pemotongan terjadi pada ujung 5’ intron dan 2’-5’ phosphodiester dibentuk diantara posisi 5’-G yang ditempatkan dekat ujung 3’ intron. Pada tahap kedua gen digabungkan oleh ikatan 3’-5’ phosphodiester dan intron yang telah dibentuk akan dilepaskan. Tahap-tahap ini terjadi pada Spliceosome dan membutuhkan hidrolisis ATP. Molekul lain yang terkandung pada spliceosome adalah molekul RNA yang disebut snRNP. Molekul snRNP akan ditambahkan pada proses pemotongan adar prosesnya berlangsung secara sempurna. Molekul snRNP U2 diikat pada suatu jaringan yang khusus dan membentuk percabangan. Kemudian snRNP U5 dan U4 atau U6 ditambahkan untuk menghasilkan spliceosome yang sempurna. Pada pembelahan ujung 5’ intron, snRNA U4 dilepaskan dari spliceosome. Setelah intron dipotong, dua bagian exon digabungkan dengan menyambungan 5’-3’ phosphodiester sehingga mRNA yang sudah dipotong siap dipindah ke sitoplasma dan melanjutkan proses transkripsi selanjutnya.