Pengendalian Proses Transkripsi


Dalam proses transkripsi, RNA disintesis menggunakan DNA sebagai cetakan. Transkripsi pada dasarnya adalah proses penyalinan urutan nukleotida yang terdapat pada molekul DNA. Dalam proses transkripsi, hanya salah satu untaian DNA yang disalin menjadi urutan nukleotida RNA (transkrip RNA). Urutan nukleotida pada transkrip RNA bersifat komplemeter dengan urutan DNA template, tetapi identik dengan urutan nukleotida DNA pada untaian pengkode (coding strand).
Proses transkripsi dapat dibagi ke dalam beberapa tahapan, yaitu:
1.      Pengenalan promoter
Pada tahapan ini, RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA, ikatan hidrogen dilelehkan, dan menciptakan gelembung transkripsi. Daerah yang dibutuhkan oleh RNA polimerase membentuk kompleks dengan rantai ganda DNA disebut promotor. 
2.      Inisiasi
Tahapan inisiasi mendeskripsikan pembentukan ikatan nukleotida pertama dalam RNA. Enzim RNA polimerase tetap berada di daerah promotor sambil mensintesis  nukleotida pertama. Tahapan pengawalan berakhir apabila ensim mampu mensintesis rantai RNA baru melewati batas panjang ini.
3.      Elongasi
Tahapan elongasi adalah selang selama enzim bergerak sepanjang DNA cetakan dan memperpanjang rantai RNA. Sambil ia bergerak, ia membuka rantai ganda DNA dan menyingkapkan sandi rantai tunggal DNA dengan nukleotida-nukleotida yang menuju ujung 3' dari rantai RNA yang sedang mengalami pemanjangan, membentuk molekul hibrida RNA-DNA di daerah yang dibuka gulungannya.
4.      Terminasi
Tahapan terminasi melibatkan pengakuan titik dimana tidak ada lagi basa yang ditambahkan ke dalam rantai. Untuk mengakhiri transkripsi, pembentukan ikatan fosfodiester harus dihentikan, dan kompleks transkripsi harus dibubarkan. DNA kembali ke keadaan rantai ganda, RNA dan enzim dibebaskan. Urutan basa nukleotida dalam DNA yang digunakan agar terjadinya pengakhiran transkripsi disebut terminator.


Pengendalian transkripsi:
Sintesis RNA dipercepat reaksinya oleh enzim RNA polymerase. Transkripsi dimulai ketika enzim tersebut berinteraksi dengan suatu daerah khusus berlokasi di pangkal suatu gen. Daerah khusus ini disebut promotor. Dari titik ini, enzim RNA polymerase bergerak sepanjang rantai cetakan, mensintesis RNA, sampai mencapai suatu urutan pengakhiran (terminator). Arah transkripsi bergerak dari ujung 5' ke ujung 3'.
Transkripsi secara ekslusif dikerjakan oleh RNA polimerase, namun demikian gen ditranskripsi bukan tanpa diskriminasi oleh enzim tersebut. Protein-protein lain, yang disebut faktor transkripsi, bertindak mengatur transkripsi. Mereka menentukan apakah suatu gen siap ditranskripsi atau tidak.
Ada dua hal penting yang patut diperhatikan sehubungan dengan pengendalian transkripsi: (1) Bagaimana RNA polimerase menemukan daerah promotor dan protein-protein lain melakukan pengikatan spesifik dengan urutan tertentu basa nukleotida di daerah promotor; (2) Bagaimana protein-protein regulator berinteraksi dengan RNA polimerase dan dengan protein pengatur yang lain mengaktifkan atau merepresi tahapan-tahapan spesifik dalam pengawalan, pemanjangan, dan pengakhiran dari tahapan-tahapan transkripsi.
Mekanisme transkripsi pada eukariot pada dasarnya menyerupai mekanisme pada prokariot. Proses transkripsi diawali (diinisiasi) oleh proses penempelan faktor-faktor transkripsi dan kompleks enzim RNA polimerase pd daerah promoter. RNA polimerase eukariot tidak menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter, melainkan melalui perantaraan protein-protein lain, yg disebut faktor transkripsi. Proses transkripsi dan translasi tidak berlangsung secara serentak. Transkripsi berlangsung di dalam nukleus, sedangkan translasi berlangsung di dalam sitoplasma (ribosom).
Mekanisme transkripsi pada prokariot diorganisasikan dalam struktur operon. Contohnya adalah operon lac (operon yg mengendalikan kemampuan metabolisme laktosa pada bakteri Escherichia coli). Adanya sistem operon karena satu promotor mengendalikan seluruh gen struktural. Saat ditranskripsi, operon lac menghasilkan satu mRNA yg membawa kode-kode genetik untuk polipeptida yg berbeda. mRNA polisistronik, artinya dalam satu transkrip dapat terkandung lebih dari satu rangkaian kodon (sistron) untuk polipeptida yang berbeda. Pada prokariot tidak ada intron (sekuens penyisip) dan RNA polimerase menempel secara langsung pada DNA di daerah promoter tanpa melalui suatu ikatan dengan protein lain. Pada prokariot, proses transkripsi dan translasi berlangsung hampir secara serentak, artinya sebelum transkripsi selesai dilakukan, translasi sudah dapat dimulai.

Elemen-elemen regulator:
a.       Promoter: merupakan tempat tertentu pada molekul DNA yang mempunyai urutan basa spesifik untuk pengikatan RNA polimerase dan inisiasi transkripsi. Promoter yang berbeda akan dikenali oleh faktor sigma RNA polymerase yang berbeda pula. Faktor sigma (σ) yang paling umum dijumpai pada E. coli adalah σ70 (disebut demikiankarena mempunyai berat molekul 70 kDa). Pengikatan faktor σ pada RNA polymerase inti akan mengubah enzim tersebut menjadi holoenzim. Faktor σ memegang peranan yang penting dalam pengenalan promoter tetapi tidak diperlukan untuk elongasi.
b.      Enhancer: dapat menstimulasi suatu gen melalui protein yang melekat pada elemen tersebut. Enhancer dapat bekerja tanpa tergantung posisi atau orientasi, artinya bahwa jika lokasi orientasi enhancer tersebut dibalik maka sekuens enhancer tersebut masih tetap berfungsi untuk menstimulasi ekspresi suatu gen. Enhancer dapat meningkatkan traskripsi hanya dalam kondisi tertentu seperti misalnya ketika ada hormon.
c.       Silencer: fungsinya mengikat protein dan menghambat transkripsi.
d.      Response elements: sisi pengenalan dari faktor transkripsi tertentu, umumnya terletak dalam 1 kb dari transcriptional start site.