Transkripsi Pada Eukariot

Transkripsi merupakan pembentukan/sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, sehingga terjadi proses pemindahan informasi genetik dari DNA ke RNA. Secara fungsional, transkripsi diartikan sebagai transfer informasi genetik yang terdapat dalam urut-urutan nukleotida DNA menuju ke urut-urutan nukleotida RNA (Ayala, 1984 dalam Corebima, 2002); atau penyalinan atau perekaman informasi genetik yang ada pada DNA (berupa urutan nukleotida) yang menghasilkan salinan atau rekaman berupa urutan nukleotida RNA dan menggunakan DNA sebagai template (cetakannya) (Corebima, 2002). Perhatikan Gambar 1 berikut!

 

Gambar 1. Proses Transkripsi

Sebagaimana dibahas sebelumnya, bahwa dalam transfer informasi genetik dari DNA ditranskripsikan menjadi RNA. Namun telah diketahui bahwa DNA merupakan untai ganda, sedangkan RNA hanya memiliki untai tunggal (Gardner, E.J., Simmons, M.J., & Snustad, D.P., 1991). Sebelum proses transkripsi, perlu diketahui terlebih dahulu untai DNA pengkode RNA. Untai sense atau untai pengkode adalah segmen DNA dengan konformasi 5'->3', sedangkan komplementernya adalah untai antisense yang memiliki konformasi 3'->5'. Untai sense memiliki sekuens yang sama dengan RNA, dengan kata lain untai antisense sebagai template selama transkripsi. 

Gambar 2. Gen lengkap

Gen yang lengkap terdiri dari 3 bagian utama (Gambar 2): (1) daerah pengendali (regulatory region) yang disebut promoter yang terletak pada ujung 5’, (2) bagian struktural gen yang berisi urutan DNA yang akan ditranskripsikan, dan (3) bagian terminator yang terletak di hilir (downstream) daerah struktural.  Dalam proses transkripsi, DNA akan diterjemahkan menjadi kode-kode dalam bentuk RNA. Ada 3 macam RNA hasil transkripsi DNA, yaitu mRNA, tRNA dan rRNA. Molekul tRNA dan rRNA nantinya tidak memasuki tahap translasi, melainkan tetap dalam bentuk RNA karena molekul yang digunakan adalah RNA itu sendiri (Yuwono, 2008). Di dalam proses transkripsi, terdapat beberapa komponen yang terlibat yaitu (1) urutan DNA yang akan ditranskripsi, (2) enzim RNA polimerase, (3) faktor-faktor transkripsi, (4) prekursor untuk sintesis RNA (Yuwono, 2008).

Enzim RNA polimerase atau RNA transcriptase adalah enzim yang mengkatalisis reaksi polimerisasi nukleotida pada RNA. Pada E. coli, (prokariotik) gennya ditranskripsi menggunakan satu tipe RNA   polimerase (Brown, 1989 dalam Corebima, 2002) sedangkan pada eukariot, terdapat tiga tipe RNA polimerase, yaitu RNA polimerase I, RNA polimerase II dan RNA polimerase III. Menurut Corebima (2002), terdapat perbedaan RNA polimerase berdasarkan tipe gen yang ditranskripsikan dan proporsi seluruh aktivitas transkripsi, sebagaimana dijabarkan dalam tabel berikut:

RNA Polimerase	Tipe gen yang Ditranskripsikan	Proporsi seluruh aktivitas transkripsi (%)	Letak dalam sel
I	Gen-gen rRNA (28S, 18S, dan 5S)	60	Nukleolus
II	Terutama gen-gen yang mengkode protein atau secara rinci: hnRNA, mRNA	10	Nukleoplasma
III	Gen-Gen tRNA, gen-gen rRNA 5S dan beberapa snRNA*	10	Nukleoplasma

*snRNA = small nuclear RNA

(diataptasi dari Brown, 1989 dan Russel, 1994 oleh Corebima, 2002)

Tahap Transkripsi pada Eukariot

Mekanisme transkripsi secara umum pada organisme eukariot sama dengan prokariot, yaitu melalui tahap inisiasi, elongasi dan terminasi. Perbedaan antara transkripsi pada eukariot adalah RNA polimerase tidak melekat pada DNA selama proses inisiasi.

Inisiasi
Tahap inisiasi berupa pengenalan holoenzyme (RNA polimerase) pada tapak awal inisiasi yang disebut promoter. Pengenalan promoter ini berlangsung melalui pelekatan atau pengikatan holoenzyme (RNA polimerase) pada posisi promoter. Bagian RNA polimerase yang mengenali promoter adalah subunit τ (sigma) (Corebima, 2002).

Semua promoter mempunyai urut-uutan nukleotida yang sama atau sangat mirip. Pada E.coli diketahui ada dua macam urut-urutan promoter yaitu 5'-TTGCA-3'(-35box) dan 5'-TATAAT-3' (-10 box atau Pribnow box). -10 menunjuk pada lokasi box tersebut teradapt kaitan dengan posisi awal tanskripsi. (Ayala, dkk., 1984; Freifelder, 1985; Brown, 1989; Klug, dkk., 1994 dalam Corebima, 2002)

Pada awal proses pengikatan RNA polimerase (holoenzime) dengan promoter disebut sebagai "kompleks promoter yang tertutup" atau Closed promoter complex (Brown, 1989 dalam Corebima, 2002). Dalam bentuk closed promoter complex, enzim polimerase menutupi atau "melindungi" sekitar 60 bp (base pairs) dari heliks ganda, bermula dari posisi di depan (upstream) -35 box menuju ke arah -10 box. Diduga holoenzyme RNA polimerase secara khusus mengenali -35 box sebagai tapak pengikatan DNA, meskipun kesimpulan ini masih kontroversial. Akan tetapi dinyatakan lagi, bahwa -10 box adalah daerah yang jelas-jelas merupakan tempat pemutusan ikatan hidrogen antara basa (yang disebut peleburan), maupun tempat pertama terbukanya lilitan heliks ganda DNA (Corebima, 2002). Setelah RNA polimerase berlekatan dengan bagian promoter, selanjutnya akan membentuk formasi open promoter complex, yakni struktur yang terbentuk akibat pemutusan ikatan hidrogen maupun terbukanya lilitan heliks. Dengan terbentuknya open promoter complex tersebut memungkinkan terjadinya proses polimerisasi RNA, setelah terlebih dahulu berlangsung polimerisasi pertama yang menghadirkan dua nukleotida yang pertama. 

Elongasi

Setelah tahap inisiasi selesai, maka dilanjutkan dengan tahap elongasi. Selama tahap elongasi, RNA polimerase (core enzyme) memutuskan ikatan hidrogen, serta membuka lilitan heliks ganda. RNA polimerase bergerak sepanjang molekul DNA dan menghubungkan ribonukleotida-ribonukleotida ke ujung 3^’ pada molekul RNA yang sedang tumbuh, sesuai dengan macam basa pada DNA yang menjadi cetakannya (Brown 1989 dalam Corebima, 2002). Proses ini berlangsung dengan arah polimerisasi dari ujung  5^’ ke ujung 3^’. Selama berlangsungnya polimerisasi, bagian molekul RNA yang telah terbentuk, secara bertahap terlepas ikatannya dari untaian DNA pengkode, sehingga memungkinkan segera terbentuknya kembali heliks ganda seperti semula. Dalam hubungan ini bagian DNA yang terbuka, atau yang disebut "gelembung transkripsi" hanya mengandung pasangan basa RNA-DNA sejumlah antara 12 sampai 17 (Corebima, 2002). 

Terminasi

Proses elongasi diakhiri di daerah terminator. Terminator dikenali oleh protein faktor yang berasosiasi dengan RNA polimerase yang memicu terjadinya proses terminasi. Setelah sinyal poly-A ditranskripsikan menjadi mRNA, protein CPSF (Cleavage and Polyadenylation Specificity factor) dan CstF (Cleavage Stimulation factor) dikirim dari domain ujung gugus karboksil dari RNA polymerase II ke sinyal poly-A. Kedua faktor ini akan mencari protein lain untuk memutus transkripsi dan membebaskan mRNA dari kompleks transkripsi. Akhirnya dilakukan proses Polyadenilasi, yaitu pembentukan 200 nukleotida dengan basa nitrogen Adenin di ujung mRNA. Selama proses terjadiRNA polimerasi terus melakukan transkripsi hingga beberapa kilobasa melalui mekanisme yang masih belum diketahui (Raffaelle, M., Kanin, EI., Vogt, J., Burgess, R.R., & Ansari, AZ.,, 2005). Menurut (Mandal SS, Chu C, Wada T, Handa H, Shatkin AJ, Reinberg D, 2004), ada 2 model untuk menjelaskan fenomena tersebut, yaitu model torpedo dan model alosterik. 

Sumber:

Corebima, A. D. (2002). Genetika Kerja Gen I. Malang: Universitas Negeri Malang.
Gardner, E.J., Simmons, M.J., & Snustad, D.P. (1991). Principles of Genetics 8th Edition. New York: John Wiley & Sons.
Yuwono, T. (2008). Biologi Molekular. Jakarta: Erlangga