Translasi Prokariotik

Translasi pada Prokariotik

Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida/kode-kode genetik yang ada pada molekul mRNA menjadi urutan rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein, (Yuwono, T. 2005).

Pada proses translasi hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi, yaitu dilakukan secara hampir serentak dengan proses transkripsi, artinya sebelum transkripsi selesai maka proses translasi sudah dimulai. Hal ini disebabkan oleh perbedaan dalam hal struktur sel prokaryot sangat sederhana dan belum ada pembagian ruang sehingga molekul DNA genom berada di dalam sitoplasma bersama-sama dengan komponen sel yang lain. Dengan demikian, molekul mRNA hasil transkripsi dapat langsung melakukan kontak dengan ribosom sebelum untaian mRNA tersebut selesai disintesis.

Translasi dapat berlangsung memerlukan 3 komponen:

1. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan DNA yang menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame, kerangka baca terbuka), didalamnya terdapat rangkaian kodon-kodon yang akan diterjemahkan.
2. Molekul tRNA merupakan pembawa asam-asam amino yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida, tRNA sebagai penterjemah, yang membawa antikodon.
3. Ribosom merupakan tempat penterjemahan berlangsung/proses translasi, disusun oleh molekul rRNA dan beberapa macam protein, ribosom tersebar diseluruh bagian sel.

 ORF dicirikan oleh:

1. Kodon inisiasi translasi, yaitu urutan ATG (pada DNA) atau AUG (pada mRNA).
2. Terdapat serangkaian urutan nukleotida yang menyusun banyak kodon yang dibaca tiap tiga nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino, dan pembacaan dimulai dari urutan kodon metionin (ATG pada DNA atau AUG pada mRNA).
3. Kodon terminasi translasi, yaitu TAA (UAA pada mRNA), TAG (UAG pada mRNA), atau TGA (UGA pada mRNA).

Translasi, atau pada hakekatnya sintesis protein, berlangsung di dalam ribosom, suatu struktur organel yang banyak terdapat di dalam sitoplasma. Ribosom terdiri atas dua subunit, besar dan kecil, yang akan menyatu selama inisiasi translasi dan terpisah ketika translasi telah selesai. Ukuran ribosom sering dinyatakan atas dasar laju pengendapannya selama sentrifugasi sebagai satuan yang disebut satuan Svedberg (S). Pada jasad prokaryot, subunit kecil mempunyai koefisien sedimentasi sebesar 30S sedangkan subunit besar berukuran 50S,  tetapi pada saat kedua unit tersebut bergabung koefisien sedimentasinya adalah 70S, sedangkan pada jasad eukaryot, subunit kecil berukuran 40S, sedangkan subunit besar berukuran 60S, tetapi pada saat kedua unit tersebut bergabung koefisien sedimentasinya adalah 80S. Tiap ribosom mempunyai dua tempat pengikatan tRNA, yang masing-masing dinamakan tapak aminoasil (tapak A) dan tapak peptidil (tapak P). Molekul aminoasil-tRNA yang baru memasuki ribosom akan terikat di tapak A, sedangkan molekul tRNA yang membawa rantai polipeptida yang sedang diperpanjang terikat di tapak P. Gambaran penting sintesis protein adalah bahwa proses ini berlangsung dengan arah tertentu sebagai berikut.
Molekul mRNA ditranslasi dengan arah 5’→ 3’, tetapi tidak dari ujung 5’ hingga ujung 3’. Polipeptida disintesis dari ujung amino ke ujung karboksil dengan menambahkan asam-asam amino satu demi satu ke ujung karboksil. Sebagai contoh, sintesis protein yang mempunyai urutan NH2-Met-Pro-Gly-Ser-COOH pasti dimulai dengan metionin dan diakhiri dengan serin.

1. Faktor-Faktor Translasi Prokaryot

FAKTOR	FUNGSI
INISIASI
IF1 IF2 IF3	Pemisahan sub unit ribosomPengikatan tRNA fmet untuk kompleks inisiasi Pemisahan ribosom, pengikatan pada mRNA untuk kompleks inisiasi
ELONGASI
EF-Tu EF-Ts EF-G	Pengikatan aminoacyl-tRNA ke A siteMenghasilkan EF-Tu Translokasi
TERMINASI
RF1 RF2 RF3	Pelepasan rantai –UAA,UAGPelepasan rantai UGA,UAA Bekerja sama dengan RF1 dan RF2

(Sumber: Hartati, 2010.)

Translasi terdiri dari 3 tahap :

1. Inisiasi (initiation)

Tahap pertama pada inisiasi dimulai dengan disosiasi/pemisahan ribosom 70S menjadi subunit besar (50S) dan subunit kecil (30S) dengan menggunakan faktor IF-₁, kemudia pada tahapan inisiasi ini subunit ribosom 30S terbebas dari ikatan dengan subunit 50S melalui interaksinya dengan protein IF-₃, kemudian terjadinya penggabungan mRNA, subunit 30S, dan formilmetionil-tRNA_f (fMet-tRNA_f) membentuk kompleks inisiasi 30S dengan membutuhkan GTP (guanosin triphosphat) dan beberapa protein/faktor inisiasi (IF-₁, IF-₂, IF-₃) yang dilakukan oleh IF-₂, IF-₃. IF-₃ tersebut akan mengikat pada subunit 30S (ribosom kecil), setelah kompleks inisiasi 30S terbentuk selanjutnya subunit 50S (ribosom besar) bergabung dan membentuk kompleks inisiasi 70S dengan menggunakan energi hasil hidrolisis GTP yang terjadi pada waktu IF-₁, IF-₂ dan IF-₃ terlepas dari kompleks, kompleks inisiasi 70S inilah yang siap melakukan proses pemanjangan polipeptida.

 2. Pemanjangan (elongation)
Proses pemanjangan polipeptida secara umum mempunyai mekanisme 3 tahapan: 
1) pengikatan aminoasil –tRNA pada sisi A yang ada di ribosom,
2) pemindahan rantai polipeptida yang tumbuh dari tRNA yang ada pada sisi P ke arah sisi A dengan membentuk ikatan peptide,
3) translokasi ribosom sepanjang mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A.

Di dalam kompleks ribosom, molekul fMet-tRNA_f ^Met menempati sisi P (peptidil), sisi yang lain pada ribosom, yaitu sisi A (aminoasil), masih kosong pada saat awal sintesis protein. Berpasangannya triplet kodon inisiasi  (AUG/GUG) pada mRNA dengan antikodon pada metionil-tRNA_f^Met di tapak P menentukan urutan triplet kodon dan aminoasil-tRNA_f^Met berikutnya yang akan masuk ke tapak A. Pengikatan aminoasil-tRNA_f^Met berikutnya, misalnya alanil- tRNAala, ke tapak A memerlukan protein-protein elongasi EF-Ts dan EF-Tu. Pembentukan ikatan peptida antara gugus karboksil pada metionil-tRNA_f^Met di tapak P dan gugus amino pada alanil-tRNAala di tapak A dikatalisis oleh enzim peptidil transferase, suatu enzim yang terikat pada subunit ribosom 50S. Reaksi ini menghasilkan dipeptida yang terdiri atas f-metionin dan alanin yang terikat pada tRNAala di tapak A. Langkah berikutnya adalah translokasi, yang melibatkan (1) perpindahan f-met-ala- tRNAala dari tapak A ke tapak P dan (2) pergeseran posisi mRNA pada ribosom sepanjang tiga basa sehingga triplet kodon yang semula berada di tapak A masuk ke tapak P. Dalam contoh ini triplet kodon yang bergeser dari tapak A ke P tersebut adalah triplet kodon untuk alanin. Triplet kodon berikutnya, misalnya penyandi serin, akan masuk ke tapak A dan proses seperti di atas hingga translokasi akan terulang kembali. Translokasi memerlukan aktivitas faktor elongasi berupa enzim yang biasa dilambangkan dengan EF-G. Pemanjangan atau elongasi rantai polipeptida akan terus berlangsung hingga suatu tripet kodon yang menyandi terminasi memasuki tapak A, Sebelum suatu rantai polipeptida selesai disintesis terlebih dahulu terjadi deformilisasi pada f-metionin menjadi metionin.  yang kemudia berlanjut pada proses terminasi.

                                                                                   

                                                                                  3. Pengakhiran (termination)

Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi (UAA,UGA,UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada ribosom. Dimana RF₁ yang mengenali kodon UAA atau UAG sehingga rantai kodon tersebut akan terlepas, kemudian RF₂ akan mengenali kodon UAA atau UGA sehingga rantai kodon tersebut terlepas. Proses terminasi ditandai oleh terlepasnya mRNA, tRNA di tapak P, dan rantai polipeptida dari ribosom. Selain itu kedua subunit ribosompun memisah, pada terminasi diperlukan aktivitas dua protein yang berperan sebagai faktor pelepas atau releasing factors, yaitu RF-₁ dan RF-₂ yang bekerja sama dengan RF-₃.