REGULASI EKSPRESI PROTEIN

Agustina Setiawati

Pendahuluan

DOGMA SENTRAL

Pada proses apakah ekspresi suatu gen diatur?

PendahuluanRegulated genes

Control cell growth and cell division.

Expression is regulated by the needs of the cell and the environment as needed (not continuously).

Constitutive genes

Continuously expressed.

Housekeeping genes (such as those required for protein synthesis and glucose metabolism).

OPERON

Kelompok gen yang ekspresinya diatur oleh interaksi oleh protein represor dgn operator, site operator dan promoter

Kelompok gen yang letaknya berada diantara promotor dan terminator

promoterrepressoroperator (controlling site)coding sequencesterminator

INDUCER and INDUCTION

Inducer = chemical or environmental agent that initiates transcription of an operon

Induction = synthesis of gene product(s) in response to an inducer

Organization of an inducible gene containing an operon.

GENE REGULATION

Prokaryote

Lac Operon Trp Operon

LAC OPERON (Negative Regulation)

• E. coli mengekspresikan protein yang digunakan untuk metabolisme gula

• Salah satu gula yang dimetabolisme adalah LAKTOSA

• Laktosa = disakarida (glukosa + galaktosa), sebagai sumber energi.

• Laktosa bertindak sebagai INDUCER (dengan berinteraksi dengan protein represor) dan meningkatkan ekspresi 3 enzim yang berperan dalam metabolisme laktosa (1000-fold increase)

• LacI . Mengekspresikan protein tetramer yang bertindak sebagai

represor

• -galactosidase (lacZ)

• memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa.• mengubah laktosa menjadi allolaktosa yang mengatur Lac operon

• Lactose permease (lacY)

• berperan dalam transport laktosa dalam membran sitoplasma.

• Transacetylase (lacA)

• transfers an acetyl group from acetyl-CoA to -galactosides.

LAC OPERON

Translation of lac operon in wild type and mutant E. coli.

Regulasi Lac operon oleh CAP

Fig. 17.14, Base pair sequence of controlling sites, promoter, and operator for lac operon of E. coli.

CAP memecah laktosa saat konsentrasi glukosa rendah dan ada laktosa

Trp OPERON Trp operon menghasilkan berbagai macam

enzim yang berperan dalam biosintesis triptofan (Trp)

Triptofan merupakan asam amino yang diperlukan utk pertumbuhan bakteri

Triptofan bertindak sebagai repressor

Trp OPERON

• Jika asam amino terdapat pada media, E.coli menggunakan asam amino tersebut sebelum mensintesis.

• Jika amino acids tidak ada dalam medium, gen asam amino tersebut diekspresikan are “turned on” (or expressed.

• The tryptophan (Trp) operon of E. coli is one of the most extensively studied repressible operons.

General organization of the Trp operon of E. coli:

Regulation of the trp operon:

Two mechanisms regulate the trp operon:

1. Repressor/operator interaction2. Termination of initiated transcripts

:

Regulation of the trp operon

1. Interaksi repressor/operator

• Apabila triptofan ada, tryptophan terikat pada protein trpR.

• Protein trpR binds to the trp operator and mencegah transkripsi

• Represi mengurangi tingkat transkripsi trp operon ~70-fold.

Trp OPERON (Negative regulation)

Regulation of the trp operon:

2. Attenuasi Terminasi transkripsi

• Transkripsi Trp operon jg dikontrol oleh by attenuasi sehingga protein yang ditranslasikan menjadi lebih pendek dan non fungsional

• Ketika sel kekurangan triptofan, Trp operon diekspresikan maksimal dan sebaliknya.

• Attenuation dapat menurunkan level transkripsi 560-700 kali.

Fig. 17.17a, Attenuation model in Trp starved cells.

Fig. 17.17b, Attenuation model in Trp non-starved cells.

Kontrol Ekspresi Protein Eukaryote dilakukan oleh:

1. Protein aktivator dan represor2. Faktor transkripsi

Regulasi transkripsi oleh Aktivator

Aktivator yang terikat pada DNA binding site mengaktifkan kompleks transkripsi enzim RNA polimerase mengkatalisis pembentukan fosfodiester

Gene activator proteins recruitChromatin modulation proteins to induce transcription

Synergistic RegulationTranscription synergy

Regulasi transkripsi oleh protein represor

Regulasi transkripsi oleh protein represor

Regulasi transkripsi oleh Faktor Transkripsi

Protein yang dapat mengenali DNA pada sekuen spesifik dan berperan mengatur transkripsi disebut FAKTOR TRANSKRIPSI

Mekanisme kerja faktor transkripsi1. menstabilkan/mendestabilkan kompleks inisiasi transkripsi2. meningkatkan reaksi asetilasi/deasetilasi histon3. menarik protein aktivator atau represor

Kerja faktor transkripsi dipengaruhi oleh struktur sekundernya

Struktur tersebut mempengaruhi interaksinya dengan DNA:1. Helix-turn-Helix2. Zinc finger3. Leucine Zipper

Helix-turn-Helix

Zinc Finger

Leucine Zipper

Transcription Factor vs Activator

Transcription Factor ActivatorTerikat pada daerah PROMOTER Terikat pada daerah up stream tertentu

Meningkatkan dan menurunkan level transkripsi

Meningkatkan level transkripsi

Any question?

TERIMA KASIH