REGULASI EKSPRESI GEN DAN PERKEMBANGANNYA

PADA EUKARIOTIK

Regulasi dengan Splicing Alternatif Transkripsi

            Seperti yang telah diketahui pada bagian sebelumnya bahwa regulasi transkripsi memiliki peranan penting dalam mengontrol perkembangan pada organisme eukariot. Hal ini tidak berarti bahwa cara regulasi lain tidak penting. Proses regulasi transkripsi terjadi pada banyak sistem dan terjadi dengan beberapa mekanisme. Regulasi terjadi dengan merubah stabilitas transkripsi, diferensiasi transpot ke sitoplasma, dan dengan diferensiasi translasi dari proses transkripsi (Gardner,1991).

            Gen dengan intron yang banyak dapat memberi masalah yang rumit pada mesin splicing. Intron-intron tersebut dapat dihapus secara terpisah maupun kombinasi, bergantung pada interaksi mesin splicing dengan RNA. Jika dua intron berturut-turut dihapus bersamaan, ekson yang terletak diantara intron-intron tersebut juga akan terhapus. Disinilah, mesin splicing memiliki kesempatan untuk mengubah urutan pengkodean RNA dengan menghapus
beberapa eksonnya. Fenomena transkrip splicing RNA dengan cara yang berbeda
merupakan cara penghematan informasi genetik. Splicing alternatif transkrip membuat kemungkinan bagi sebuah gen tunggal untuk mengkodekan polipeptida yang berbeda (Snustad, 2012).

            Sejumlah contoh dari splicing alternatif telah diketahui. Salah satunya adalah transkripsi dari antena Drosophila yang diketahui mengalami splicing alternatif pada fase embrio dan pupa.

Contoh lain dari splicing alternatif terjadi pada kasus gen tropomiosin dari Drosophila dan hewan verterbrata. Tropomiosin adalah protein yang menengahi interaksi antara aktin dan troponin dan membantu regulasi kontraksi otot. Pada jaringan yang berbeda, otot maupun nonotot, dicirikan dengan kehadiran isoform tropomiosin yang berbeda. Hal ini dapat diartikan bahwa banyak isoform diproduksi dari gen yang sama oleh splicing alternatif (Gardner,1991).

            Contoh lain dari splicing alternatif tejadi selama ekspresi gen troponin T, yaitu suatu protein yang ditemukan pada otot skeletal dari vertebrata. Ukuran dari protein ini antara 150-250 asam amino. Pada tikus, gen troponin T terdiri dari 18 exon yang berbeda. Transkripsi pada gen ini displicing dengan cara yang berbeda untuk menghasilkan sejumlah mRNA. Ketika ditranslasi banyak polipeptida troponin T yang dihasilkan. Semua polipeptida membagi asam amino dari ekson 1-3, 9-15, dan 18. Daerah yang tidak dikodekan (4-8) oleh ekson mungkin di berikan atau dihilangkan, bergantung kepada pola splicing dan juga pada banyaknya kombinasi. Susunan mRNA dimediasi oleh spliceosomes (organel inti) (Snustad, 2012).

(Sumber: Snustad, 2012)

Beberapa tipe dari sistem splicing (Lewin,2004):

1. Intron dihapus dari pre-mRNA inti dari eukariot tingkat tinggi oleh sebuah sistem yang hanya mengenal urutan konsensus pada batas intron-ekson dan dalam intron. Reaksi ini memerlukan sejumlah alat splicing (spliceosome).
2. RNAs tertentu memiliki kemampuan untuk menghilangan intron mereka.
3. Penghapusan intron dari prekursor inti tRNA yeast melibatkan
   kegiatan enzimatik yang menangani substrat dengan cara yang mirip dengan enzim pemrosesan tRNA yang memiliki fitur penting yang sesuai dengan prekursor tRNA.

Saat ini kita belum dapat mengetahui bagaimana pentingnya penggunaan alternatif splicing yang bisa merubah keseluruhan ekspresi gen. Yang dapat diketahui hanyalah contoh-contoh baru dari penggunaan alternatif splicing transkipsi yang ditemukan hampir setiap hari. Jelasnya, regulasi ekspresi gen oleh control jalan alternatif splicing memiliki mekanisme yang signifikan dalam regulasi pada eukariot tingkat tinggi (Gardner,1991).

Regulasi Ekspresi Gen Jalur Kompleks Pada Eukaryote

Menurut R.J. Britten dan E.H Davidson regulasiekspresi gen pada eukaryote melibatkan banyak gen. Menurut model tersebut sensor  gen memilki binding site yang bersifat spesifik pada satu signal. Ketika suatu sensor gen menerima signal, maka sensor gen akanberinteraksidengan integrator gen menghasilkan activator RNA yang akan berinteraksi dengan sequence khusus pada reseptor gen yang dapat memicu transkripsi yang dekat dengan producer gen.

	Model menggunakan lebih dari 1 reseptor gen (a)

Model menggunakan lebih dari 1 integrator gen

Pembentukan RNAd pada model 2 Davidson dan Britten adalah di mulai dari gen struktural yang terletak di constitutive transcription units yang akan di transkripsikan pada level basal pada semua sel. Namun transkripsi ini hanya akan di proses pada sel. Transkripsi konstritutif ini hanya di proses pada sel yang mengandung intergrating regulatory transcript. Pada akhirnya akan di transkripsikan sel dengan yang spesifik dan harus ada sebelum hasil transkripsi konstitutif dari gen struktural tersebutdapat di proses menjadi RNAd.

Intergrating regulatory transcript mengandung sekuen repetitif yang berinteraksi dengan hasil transkripsi gen struktural yang berbeda seperti gen intergrator repetitif yang berinteraksi dengan gen-gen reseptor yang berbeda pada model Davidson-Britten yang asli.

Pertanyaan:

1.      Jelaskan kapan terjadi proses splicing alternatif serta bagaimana mekanisme terjadinya?

2.      Jelaskan mekanisme ekspresi gen jalur kompleks menurut R.J. Britten dan E.H Davidson (model 1), dan apa perbedaan kedua jalur dari model 1?

3.      jelaskan mengenai pembentukan RNAd dalam model Davidson dan Britten pada model 2!

Jawaban:

1.    Splicing alternatif terjadi pada tahap pasca-transkripsi (jeda waktu antara transkripsi dan translasi). Ekson yang telah mengalami transkripsi pada tahap pasca-transkripsi tersebut displicing dengan alternatif yang berbeda sehingga menghasilkan banyak mRNA yang berbeda. Susunan mRNA yang berbeda-beda yang dihasilkan tersebut bergantung kepada tipe splicing RNA. Berikut ini beberapa tipe dari sistem splicing yang menentukan susunan mRNA yang dihasilkan:

a.       Intron dihapus dari pre-mRNA inti dari eukariot tingkat tinggi oleh sebuah sistem yang hanya mengenal urutan konsensus pada batas intron-ekson dan dalam intron. Reaksi ini memerlukan sejumlah alat splicing (spliceosome).

b.      RNAs tertentu memiliki kemampuan untuk menghilangan intron mereka.

c.       Penghapusan intron dari prekursor inti tRNA yeast melibatkan
kegiatan enzimatik yang menangani substrat dengan cara yang mirip dengan enzim pemrosesan tRNA yang memiliki fitur penting yang sesuai dengan prekursor tRNA.

(Lewin,2004)

2.    Ketika suatu sensor gen menerima signal, maka sensor gen akan berinteraksi dengan integrator gen menghasilkan activator RNA yang akan berinteraksi dengan sequence khusus pada reseptor gen yang dapat memicu transkripsi yang dekat dengan producer gen. Pada model 1 terdapat dua jalur yang berbeda, yang membedakan pada kedua jalur tersebut adalah: pada jalur a integrator gen yang berinteraksi dengan sensor hanya satu dan reseptor gen pada struktur gen ada lebih dari satu. Sedangkan pada jalur b, integrator gen yang berinteraksi dengan sensor lebih dari satu dan reseptor gen pada stuktur gen hanya satu macam. Meskipun integrator gen yang berinteraksi dengan sensor lebih dari satu, tetapi masing-masing integrator akan menghasilkan aktivator RNA yang berbeda.

3.    Pembentukan RNAd pada model 2 Davidson dan Britten adalah di mulai dari gen struktural yang terletak di constitutive transcription units yang akan di transkripsikan pada level basal pada semua sel. Transkripsi konstritutif ini hanya di proses pada sel yang mengandung intergrating regulatory transcript. Pada akhirnya akan di transkripsikan sel dengan yang spesifik dan harus ada sebelum hasil transkripsi konstitutif dari gen struktural tersebut dapat di proses menjadi RNAd.

DAFTAR PUSTAKA

Gardner, E, J., Michael J. Simmons, D. Peter Snustad. 1991. Principles of Genetic Eighth Edition.

Lewin, B. 2004. Genes VIII Lewin. United States of America: Pearson Prentice Hall, PearsonEducation,Inc.

Snustad and Simmons. 2012. Principles of Genetic Sixth Edition. United States of America: John Wiley and Sons, Inc