Tahapan Sintesis Protein

Sebagai penyusun tubuh makhluk hidup, protein dapat ditemukan antara lain sebagai enzim, hormon, pigmen keratin, dan hemoglobin. Jenis dan rangkaian asam amino yang menyusun protein berbeda antara protein yang satu dan protein yang lainnya.S enyawa-senyawa sebagai bahan dan pelaksana sintesis protein antara lain DNA, RNA duta, RNA transfer, RNA ribosom, dan enzim RNA – polimerase, energi yang digunakan di dalam melakukan sintesis protein adalah berupa ATP. Secara garis besar, tahapan proses sintesis protein antara lain seperti berikut.

A. Transkripsi
Transkripsi adalah pembentukan RNA dengan menggunakan enzim RNA polimerase dan berlangsung di dalam sitoplasma. Pada tahapan transkripsi menghasilkan 3 macam RNA  yaitu RNA m, RNA t, dan RNA r. Transkripsi diawali dengan membukanya rantai ganda DNA. Sebuah rantai tunggal berfungsi sebagai rantai cetakan atau rantai sense, rantai yang lain dari pasangan DNA ini disebut rantai anti sense. Transkripsi ini hanya terjadi pada segmen DNA yang mengandung kelompok gen tertentu saja. Sehingga nukleotida nukleotida pada rantai sense yang akan ditranskripsi menjadi molekul RNA dikenal sebagai unit transkripsi. Transkripsi meliputi 3 tahapan, yaitu tahapan inisiasi, elongasi, dan terminasi.

1) Inisiasi (Permulaan)
Pada transkripsi dikenal promoter yaitu daerah DNA sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk memulai transkripsi. RNA polimerase melekat atau berikatan dengan promoter, setelah promoter berikatan dengan kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi. Kumpulan antara promoter, RNA polimerase, dan faktor transkripsi ini disebut kompleks inisiasi transkripsi. Selanjutnya, RNA polimerase membuka rantai ganda DNA.

2) Elongasi (Pemanjangan)
Setelah membuka pilinan rantai ganda DNA, RNA polimerase ini kemudian menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dengan arah 5´ ke 3´. RNA mengalami pertumbuhan memanjang seiring dengan pembentukan pasangan basa nitrogen DNA. Pembentukan RNA analog dengan pembentukan pasangan basa nitrogen pada replikasi. Pada RNA tidak terdapat basa pirimidin timin (T), melainkan urasil (U). RNA akan membentuk pasangan basa urasil dengan adenin pada rantai DNA. Tiga macam basa yang lain, yaitu adenin, guanin, dan sitosin dari DNA akan berpasangan dengan basa komplemennya masing-masing sesuai dengan pengaturan pemasangan basa. Adenin berpasangan dengan urasil dan guanin dengan sitosin.
3) Terminasi (Pengakhiran)
Penyusunan untaian nukleotida RNA yang telah dimulai dari daerah promoter berakhir di daerah terminator. Setelah transkripsi selesai, rantai DNA menyatu kembali seperti semula dan RNA polimerase segera terlepas dari DNA. Akhirnya, RNA terlepas dan terbentuklah RNA m yang baru.

Pada sel prokariotik, RNA hasil transkripsi dari DNA, langsung berperan sebagai RNA m. Sementara itu, RNA hasil transkripsi gen pengkode protein pada sel eukariotik, akan menjadi RNA m yang fungsional (aktif ) setelah melalui proses tertentu terlebih dahulu. Pada rantai tunggal RNA m terdapat beberapa urut-urutan basa nitrogen yang merupakan komplemen (pasangan) dari pesan genetik (urutan basa nitrogen) DNA. Setiap tiga macam urutan basa nitrogen pada nukleotida RNA m hasil transkripsi ini disebut sebagai triplet atau kodon.

3. Translasi
Translasi merupakan proses penerjemahan beberapa triplet atau kodon dari RNA m menjadi asam asam amino yang akhirnya membentuk protein. Urutan basa nitrogen yang berbeda pada setiap triplet, akan diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda. Misalnya, asam amino fenilalanin diterjemahkan dari triplet UUU (terdiri dari 3 basa urasil), asam amino triptofan (UGG), asam amino glisin (GGC), dan asam amino serin UCA.

Sebanyak 20 macam asam amino yang diperlukan untuk pembentukan protein merupakan hasil terjemahan triplet dari RNA m. Selanjutnya, dari beberapa asam amino (puluhan, ratusan, atau ribuan) tersebut dihasilkan rantai polipeptida spesifik dan akan membentuk protein spesifik pula. Langkah-langkah pada proses translasi adalah sebagai berikut:

1) Inisiasi Translasi
Ribosom, sebagai tempat pembuatan protein terdiri atas dua bagian yang disebut subunit kecil dan subunit besar. Ribosom sub unit kecil mengikatkan diri  pada RNA m yang telah membawa sandi bagi asam amino yang akan dibuat, serta mengikat pada bagian inisiator RNA t. Selanjutnya, molekul besar ribosom juga ikut terikat bersama ketiga molekul tersebut membentuk kompleks inisiasi.

Molekul-molekul RNA t mengikat dan memindahkan asam amino dari sitoplasma menuju ribosom dengan menggunakan energi GTP dan enzim. Bagian ujung RNA t yang satu membawa antikodon, berupa triplet basa nitrogen. Sementara, ujung yang lain membawa satu jenis asam amino dari sitoplasma. Kemudian, asam amino tertentu tersebut diaktifkan oleh RNA t tertentu pula dengan menghubungkan antikodon dan kodon (pengkode asam amino) pada RNA m. Kodon pemula pada proses translasi adalah AUG, yang akan mengkode pembentukan asam amino metionin. Oleh karena itu, antikodon RNA t yang akan berpasangan dengan kodon pemula adalah UAC. RNA t tersebut membawa asam amino metionin pada sisi pembawa aminonya.

2) Elongasi
Tahap pengaktifan asam amino terjadi kodon demi kodon sehingga dihasilkan asam amino satu demi satu. Asam-asam amino yang telah diaktifkan oleh kerja RNA t sebelumnya, dihubungkan melalui ikatan peptida membentuk polipeptida pada ujung RNA t pembawa asam amino.
Misalnya, RNA t membawa asam amino fenilalanin, maka antikodon berupa AAA kemudian berhubungan dengan kodon RNA m UUU. Fenilalanin tersebut dihubungkan dengan metionin membentuk peptida. Melalui proses elongasi, rantai polipeptida yang sedang tumbuh tersebut semakin panjang akibat penambahan asam amino.

3) Terminasi
Proses translasi berhenti setelah antikodon yang dibawa RNA t bertemu dengan kodon UAA, UAG, atau UGA. Dengan demikian, rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah membentuk protein fungsional.