Regulasi Inisiasi Transkripsi pada Eukariota: Mekanisme Kompleks Pengendalian Gen

Table of Contents

 

INFOLABMED.COM - Inisiasi transkripsi merupakan tahap kritis dalam ekspresi gen pada eukariota, di mana proses ini dikendalikan oleh sejumlah elemen pengatur yang bekerja sama dengan RNA polimerase II. 

Proses ini memungkinkan ekspresi gen yang spesifik dan tepat waktu, yang sangat penting untuk mempertahankan fungsi seluler dan respons terhadap sinyal eksternal. 

Artikel ini akan membahas secara rinci mekanisme yang terlibat dalam regulasi inisiasi transkripsi pada eukariota, termasuk elemen pengatur dan protein yang terlibat dalam pengendalian ekspresi gen.

Promoter dan Elemen Pengatur dalam Inisiasi Transkripsi

Promoter yang dikenali oleh RNA polimerase II merupakan pusat dari pengaturan transkripsi pada eukariota. 

Baca juga : Pengendalian Resistensi Antimikroba (AMR) di Rumah Sakit: Langkah-Langkah dan Tantangan

Di dalam promoter ini, terdapat urutan-urutan penting seperti kotak TATA dan Inr (initiator sequence) yang membentuk inti promoter. 

Namun, regulasi transkripsi tidak hanya bergantung pada inti promoter, melainkan juga pada berbagai elemen pengatur lainnya yang terletak di wilayah yang lebih jauh dari titik awal transkripsi.

Setiap gen pada eukariota mungkin memiliki sejumlah elemen pengatur yang beragam, tergantung pada sinyal internal dan eksternal yang mempengaruhi sel tersebut. 

Sebagai contoh, gen insulin manusia diketahui memiliki lebih dari 10 elemen pengatur meskipun kontrol gen ini tergolong sederhana. 

Elemen-elemen pengatur ini bisa bertindak sebagai modul pengubah ekspresi gen secara temporer atau sebagai modul spesifik yang hanya aktif pada jenis sel tertentu, seperti pada sel beta pankreas untuk gen insulin.

Aktivator dan Repressor Transkripsi

Sebagian besar protein yang berikatan dengan elemen pengatur di eukariota adalah aktivator transkripsi, yang bertugas meningkatkan efisiensi inisiasi transkripsi. 

Aktivasi ini diperlukan karena kompleks inisiasi RNA polimerase II biasanya tidak terbentuk secara efisien. 

Sebaliknya, repressor transkripsi pada eukariota relatif jarang jika dibandingkan dengan bakteri. 

Aktivasi transkripsi diatur oleh berbagai sinyal dari luar sel yang dikirim ke inti untuk mempengaruhi ekspresi gen.

Baca juga : Pengembangan Kompetensi Pembelajaran untuk ATLM: Meningkatkan Kualitas Tenaga Laboratorium Medis

Sebagai contoh, protein Hsp70 yang dikenali oleh modul kejutan panas (heat shock module) akan mengaktifkan transkripsi pada situasi stres seluler seperti paparan suhu tinggi. 

Protein Hsp70 akan membantu sel memperbaiki kerusakan dan melindungi sel dari stres lebih lanjut. 

Selain itu, ada juga modul yang spesifik untuk jenis sel tertentu, seperti yang ditemukan pada gen insulin, di mana ekspresi insulin hanya terjadi pada sel beta pankreas.

Peran Enhancer dalam Regulasi Transkripsi

Selain elemen pengatur yang terletak dekat dengan promoter, terdapat juga enhancer, yaitu wilayah DNA yang berperan dalam meningkatkan ekspresi gen. 

Enhancer dapat berada jauh dari gen yang diaturnya, namun tetap efektif berkat fleksibilitas DNA yang memungkinkan kontak antara protein pengikat enhancer dan kompleks inisiasi transkripsi.

Enhancer biasanya mengontrol lebih dari satu gen, sehingga aktivitas transkripsional pada eukariota lebih kompleks daripada yang terjadi pada bakteri. 

Meskipun RNA polimerase pada bakteri cenderung memiliki afinitas kuat terhadap promoternya, hal ini tidak berlaku pada eukariota. Kompleks inisiasi RNA polimerase II membutuhkan aktivasi oleh protein tambahan agar proses transkripsi berjalan efektif.

Transmisi Sinyal dari Luar Sel ke Inti

Proses transkripsi pada eukariota berlangsung di dalam inti sel, tetapi ekspresi gen sering kali dikendalikan oleh sinyal dari luar sel. 

Sinyal-sinyal ini bisa berupa hormon atau faktor pertumbuhan yang melewati membran sel dan masuk ke dalam sitoplasma. 

Hormon steroid, seperti estrogen atau androgen, merupakan contoh molekul yang mampu menembus membran sel dan berikatan dengan reseptor spesifik di dalam sitoplasma. 

Setelah berikatan, reseptor yang teraktivasi ini akan bergerak menuju inti dan mengikat elemen respons hormon pada wilayah pengatur gen yang sesuai.

Sebaliknya, sinyal lain yang tidak bisa menembus membran sel harus berikatan dengan reseptor permukaan sel, yang menginduksi perubahan konformasi pada reseptor tersebut. 

Perubahan ini mengaktifkan rangkaian reaksi biokimia di dalam sel yang akhirnya mempengaruhi transkripsi gen.

Sebagai contoh, sistem kinase MAP (mitogen-activated protein) merespons sinyal dari luar sel seperti mitogen yang merangsang pembelahan sel.

 Aktivasi reseptor mitogen memicu serangkaian fosforilasi yang pada akhirnya mengaktifkan kinase MAP, yang kemudian bergerak ke inti untuk mengaktifkan serangkaian faktor transkripsi melalui fosforilasi.

Kompleks Mediator dan Aktivasi Transkripsi

Salah satu komponen kunci dalam aktivasi transkripsi pada eukariota adalah kompleks mediator. 

Mediator ini berfungsi sebagai penghubung antara protein aktivator yang terikat pada elemen pengatur dan kompleks inisiasi transkripsi di promoter. 

Pada organisme seperti ragi, mediator terdiri dari 21 subunit yang membentuk tiga domain utama: kepala, tengah, dan ekor. 

Domain ekor berinteraksi dengan protein aktivator, sementara domain tengah dan kepala berinteraksi dengan kompleks inisiasi.

Mediator pada eukariota yang lebih tinggi, seperti manusia, lebih kompleks dengan lebih dari 30 subunit, menunjukkan bahwa setiap mediator mungkin memiliki variasi komposisi subunit yang merespons berbagai aktivator.

Artikel ini hanya untuk tujuan informasi. Untuk nasihat atau diagnosis medis, konsultasikan dengan profesional.***