Meskipun DNA menyimpan informasi untuk sintesis protein dan RNA melakukan instruksi yang dikodekan dalam DNA, sebagian besar aktivitas biologis dilakukan oleh protein. Sintesis protein yang akurat sangat penting untuk berfungsinya sel dan organisme. Tiga jenis molekul RNA melakukan fungsi yang berbeda tetapi kooperatif dalam sintesis protein.
Tiga peran RNA dalam sintesis protein. Messenger RNA (mRNA) diterjemahkan menjadi protein oleh aksi bersama transfer RNA (tRNA) dan ribosom, yang terdiri dari banyak protein dan dua molekul RNA ribosom utama (rRNA)
Tiga peran RNA dalam sintesis protei
- Messenger RNA (mRNA) membawa informasi genetik yang disalin dari DNA dalam bentuk serangkaian “kata-kata” kode tiga-basa, yang masing-masingnya menentukan asam amino tertentu
- Transfer RNA (tRNA) adalah kunci untuk menguraikan kata-kata kode dalam mRNA. Setiap jenis asam amino memiliki jenis tRNA sendiri, yang mengikat dan membawanya ke ujung rantai polipeptida yang sedang tumbuh jika kata kode selanjutnya pada mRNA membutuhkannya. TRNA yang benar dengan asam amino yang melekat dipilih pada setiap langkah karena setiap molekul tRNA spesifik mengandung urutan tiga basa yang dapat dipasangkan dengan kata kode komplementer dalam mRNA.
- Ribosomal RNA (rRNA) berhubungan dengan satu set protein untuk membentuk ribosom. Struktur kompleks ini, yang secara fisik bergerak di sepanjang molekul mRNA, mengkatalisasi perakitan asam amino menjadi rantai protein. Mereka juga mengikat tRNA dan berbagai molekul aksesori yang diperlukan untuk sintesis protein. Ribosom terdiri dari subunit besar dan kecil, yang masing-masing mengandung molekul rRNA atau molekul sendiri.
Penerjemahan adalah seluruh proses dimana urutan basa mRNA digunakan untuk memesan dan untuk bergabung dengan asam amino dalam protein. Tiga jenis RNA berpartisipasi dalam jalur sintesis protein esensial ini di semua sel; pada kenyataannya, pengembangan tiga fungsi RNA yang berbeda mungkin adalah kunci molekuler dari asal usul kehidupan.
Sintesis semua rantai protein dalam sel prokariotik dan eukariotik dimulai dengan asam amino metionin. Pada sebagian besar mRNA, kodon awal (inisiator) yang menentukan metionin aminoterminal ini adalah AUG. Dalam beberapa mRNA bakteri, GUG digunakan sebagai inisiator kodon, dan CUG kadang-kadang digunakan sebagai kodon inisiator untuk metionin dalam eukariota.
Tiga kodon UAA, UGA, dan UAG tidak menentukan asam amino tetapi merupakan sinyal berhenti (terminator) yang menandai terminal karboksil rantai protein di hampir semua sel. Urutan kodon yang berjalan dari situs awal tertentu ke kodon terminasi disebut kerangka baca. Susunan linear tepat ribonukleotida dalam kelompok tiga dalam mRNA menentukan urutan linier yang tepat dari asam amino dalam protein dan juga menandakan di mana sintesis rantai protein dimulai dan berhenti.
Karena kode genetik adalah kode triplet komaless dan tumpang tindih, mRNA tertentu secara teoritis dapat diterjemahkan dalam tiga kerangka bacaan yang berbeda. Memang beberapa mRNA telah terbukti mengandung informasi yang tumpang tindih yang dapat diterjemahkan dalam kerangka bacaan yang berbeda, menghasilkan polipeptida yang berbeda (Gambar 4-21).
Akan tetapi, sebagian besar mRNA dapat dibaca hanya dalam satu bingkai karena kodon penghambat yang ditemui dalam dua kerangka pembacaan lainnya mengakhiri terjemahan sebelum protein fungsional diproduksi. Pengaturan pengkodean yang tidak biasa lainnya terjadi karena frameshifting.
Dalam hal ini mesin sintesis protein dapat membaca empat nukleotida sebagai satu asam amino dan kemudian melanjutkan membaca kembar tiga, atau dapat membuat cadangan satu basa dan membaca semua kembar tiga yang berhasil dalam kerangka baru sampai penghentian rantai terjadi. Frameshifts ini bukan peristiwa umum, tetapi beberapa lusin contoh seperti itu diketahui.
Peran RNA dalam Sintesis Protein
Dalam semua sel hidup, proses menerjemahkan informasi genetik dari DNA ke dalam protein yang melakukan sebagian besar pekerjaan dalam sel dilakukan oleh mesin molekuler yang terbuat dari kombinasi RNA dan protein. Anehnya, itu adalah RNA, dan bukan protein, yang melakukan pekerjaan kritis dalam mesin pembuat protein ini, yang disebut ribosom. Bentuk dasar dan inti fungsional ribosom dibentuk oleh RNA. RNA telah dipertahankan selama lebih dari satu miliar tahun evolusi: RNA ribosom pada bakteri dan manusia sangat mirip.
Jenis kedua RNA, disebut messenger RNA atau mRNA, memindahkan informasi genetik dari DNA ke ribosom. Messenger RNA menyediakan cetak biru bagi ribosom untuk membangun protein. Asam amino adalah blok bangunan protein. Setiap asam amino dalam protein dikirim ke ribosom dengan jenis RNA lain: transfer RNA (tRNA). Ribosom menggunakan informasi dalam RNA kurir untuk menghubungkan bersama transfer asam amino terikat RNA dalam urutan yang benar untuk membuat setiap jenis protein yang berbeda dalam sel: sel manusia menghasilkan hampir 100.000 jenis protein yang berbeda, masing-masing dengan RNA kurirnya yang unik. urutan.
Dyskeratosis congenita Peran sentral RNA dalam sintesis protein diilustrasikan oleh fakta bahwa banyak antibiotik yang digunakan untuk melawan infeksi berikatan dengan RNA ribosom bakteri dan menghambat produksi protein seluler. Ini mencegah bakteri tumbuh. Kesalahan dalam produksi atau urutan komponen RNA dari mesin sintesis protein juga dapat menyebabkan penyakit pada manusia, termasuk, anemia Diamond Blackfan, yang disebabkan oleh cacat dalam produksi ribosom, Dyskeratosis congenita, yang disebabkan oleh cacat pada struktur RNA ribosom, dan beberapa bentuk diabetes, miopati dan ensefalopati karena mutasi dalam transfer RNA.