Strategi Lain untuk Mengatur Ekspresi Gen

Table of Contents

 

INFOLABMED.COM - Ekspresi gen adalah proses kompleks yang mengatur aktivitas gen dalam suatu organisme, memungkinkan sel untuk merespon perubahan lingkungan dan mempertahankan fungsinya. 

Sementara inisiasi transkripsi sering dianggap sebagai langkah utama dalam mengontrol ekspresi gen, ada banyak mekanisme lain yang terlibat dalam proses ini. 

Artikel ini membahas beberapa strategi lain yang digunakan oleh sel, terutama pada bakteri, untuk mengatur ekspresi gen, termasuk modifikasi RNA dan mekanisme kontrol lainnya.

Modifikasi RNA pada Bakteri

Salah satu strategi lain yang menarik dalam regulasi ekspresi gen adalah modifikasi RNA polimerase pada bakteri. 

RNA polimerase merupakan enzim yang bertanggung jawab untuk memulai transkripsi DNA menjadi RNA. 

Baca juga : Memahami Proses Inisiasi Transkripsi pada Bakteri dan Eukariota

Pada beberapa bakteri, terdapat lebih dari satu jenis subunit sigma (σ) dalam RNA polimerase, yang memungkinkan enzim ini mengenali promotor yang berbeda untuk mengaktifkan serangkaian gen yang beragam.

Sebagai contoh, pada Escherichia coli, subunit sigma standar disebut σ70, yang mengenali promotor konsensus dan menginisiasi transkripsi untuk sebagian besar gen. 

Namun, dalam kondisi seperti heat shock, subunit sigma lain, σ32, dihasilkan untuk mengaktifkan gen-gen yang membantu bakteri bertahan dari stres panas. 

Dengan cara ini, satu perubahan sederhana pada struktur RNA polimerase dapat mengaktifkan berbagai gen secara bersamaan.

Strategi ini juga ditemukan pada bakteri lain seperti Klebsiella pneumoniae, yang menggunakan subunit σ54 untuk mengatur ekspresi gen terkait fiksasi nitrogen. 

Contoh paling kompleks adalah pada Bacillus subtilis, yang menggunakan serangkaian subunit sigma untuk mengontrol perubahan dari pertumbuhan normal menjadi pembentukan spora. 

Perubahan ini terjadi secara bertahap melalui pergantian subunit sigma, mengatur ekspresi gen yang terlibat dalam proses sporulasi.

Antiterminasi: Mengabaikan Sinyal Terminasi Transkripsi

Mekanisme lain yang digunakan oleh bakteri untuk mengatur ekspresi gen adalah antiterminasi, di mana RNA polimerase mengabaikan sinyal terminasi transkripsi dan melanjutkan proses elongasi RNA. 

Antiterminasi dikendalikan oleh protein antiterminator yang melekat pada DNA dan kemudian berpindah ke RNA polimerase.

Baca juga : Ekspresi Gen pada Berbagai Jenis Organisme: Memahami Perbedaan dan Kompleksitasnya

Salah satu contoh antiterminasi adalah pada siklus infeksi bakteriofag λ yang menginfeksi E. coli. Setelah bakteriofag masuk ke dalam sel inangnya, RNA polimerase bakteri memulai transkripsi dari dua promotor awal. 

Transkripsi ini menghasilkan protein N, yang berfungsi sebagai antiterminator. 

N protein mencegah terminasi transkripsi awal, memungkinkan bakteri untuk menghasilkan mRNA yang mengkode protein-protein yang diperlukan untuk tahap infeksi selanjutnya.

Mekanisme antiterminasi ini menunjukkan bagaimana bakteri dapat mengontrol ekspresi gen mereka secara efisien, memastikan protein-protein yang diperlukan diproduksi pada waktu yang tepat.

Attenuasi: Mengontrol Ekspresi Gen Berdasarkan Ketersediaan Asam Amino

Attenuasi adalah strategi lain yang digunakan oleh bakteri, terutama untuk mengontrol ekspresi operon biosintesis asam amino. 

Attenuasi melibatkan hubungan antara transkripsi dan translasi, yang terjadi bersamaan dalam sel bakteri.

Contoh terbaik dari attenuasi adalah operon triptofan pada E. coli. Ketika level triptofan dalam sel rendah, ribosom yang terlibat dalam translasi terhambat, memungkinkan transkripsi untuk terus berjalan dan menghasilkan mRNA yang mengkode enzim biosintesis triptofan. 

Namun, jika kadar triptofan cukup, ribosom dapat dengan cepat menyelesaikan translasi, yang menyebabkan terbentuknya sinyal terminasi dan menghentikan transkripsi.

Dalam bakteri lain seperti Bacillus subtilis, attenuasi dimediasi oleh protein pengikat RNA yang disebut TRAP, yang mengatur ekspresi gen berdasarkan ketersediaan triptofan.

Jika triptofan tersedia, TRAP menempel pada mRNA dan menghentikan transkripsi, mencegah produksi lebih lanjut dari enzim yang terlibat dalam biosintesis triptofan.

Regulasi Inisiasi Translasi

Selain mengontrol inisiasi transkripsi, beberapa organisme juga mengatur inisiasi translasi.

Pada E. coli, operon gen ribosomal diatur oleh protein ribosomal yang berfungsi ganda: mereka dapat mengikat RNA ribosomal atau mengikat mRNA untuk menghambat inisiasi translasi. 

Dengan demikian, produksi protein ribosomal diatur sesuai dengan kebutuhan ribosom dalam sel.

Pada eukariota, contoh menarik regulasi translasi terjadi pada mRNA feritin, protein penyimpan besi. 

Ketika besi tidak tersedia, sintesis feritin dihambat oleh protein yang mengikat elemen respon besi pada mRNA feritin. Ketika besi tersedia, protein ini dilepaskan, dan translasi feritin dapat dimulai.

Ekspresi gen tidak hanya diatur pada tahap inisiasi transkripsi, tetapi juga pada berbagai tahapan lain dalam jalur ekspresi gen. 

Modifikasi RNA, antiterminasi, attenuasi, dan regulasi translasi adalah beberapa mekanisme yang memungkinkan sel untuk mengontrol sintesis produk gen secara efisien.

Meskipun masing-masing mekanisme ini tidak selalu berfungsi sebagai titik kontrol utama, mereka memiliki pengaruh besar terhadap laju sintesis produk gen, yang pada akhirnya memengaruhi fungsi dan adaptasi sel.

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