Lac Operon Ara Operon [PDF]

Citation preview

Tugas Enzimologi Nama :Yuli Lestari NIM



:10505002



Lac Operon Pengaturan (pengendalian) pada suatu gen atau operon melibatkan aktivitas suatu gen regulator. Pengendalian positif pada suatu operon tersebut dapat diaktifkan oleh produksi ekspresi gen regulator. Sebaliknya, apabila operon dinonaktifkan oleh produk ekspresi gen regulator merupakan pengendalian negatif. Produk gen regulator ada 2, yaitu aktivator dan represor. Aktivator berperan dalam pengendalian positif, sedangkan represor dalam pengendalian negatif. Produk keduanya bekerja dengan menempel pada sisi pengikatan protein regulator pada daerah promoter gen yg diaturnya. Pengikatan aktivator atau represor pada promoter ditentukan oleh keberadaan suatu molekul efektor yg biasanya berupa molekul kecil, misalnya asam amino, gula atau metabolit serupa lainnya. Molekul efektor yg mengaktifkan ekspresi suatu gen disebut induser, sedangkan yg bersifat menekan ekspresi suatu gen disebut represor.



Pengaturan Negatif pada Sistem Ekspresi Gen Prokariot Represor ini menempel pd daerah operator (lacO) yg terletak disebelah promoter. Operator lac berukuran sekitar 28 pasang basa. Penempelan menyebabkan RNA polimerase tidak dpt melakukan transkripsi gen-gen struktural (lacZ, lacY dan lacA) sehingga operon mengalami represi. Selama tidak ada laktosa di dlm sel, akan terus terjadi proses represi. Inilah yg disebut sebagai mekanisme efisiensi selular (energi selular dihemat). Jika glukosa telah benar-benar habis, maka sel melakukan metabolisme laktosa dengan cara mengaktifkan sistim operon laktosa. Proses pengaktifan operon laktosa ini disebut sebagai induksi. Selama tidak ada proses induksi, molekul represor yg dikode oleh lacI akan selalu menempel pd operator lac. Represor yg dikode oleh lacI merupakan molekul protein allosterik yg mempunyai sisi pengikatan yg berbeda untuk DNA dan molekul induser.



Protein allosterik berarti protein yg mempunyai dua sisi pengikatan dengan molekul lain. Jika protein tsb berikatan dengan suatu molekul, maka hal ini akan mengubah bentuk protein pd sisi yg lain sehingga mengubah interaksinya dengan molekul kedua. Molekul inducer dapat terikat pd represor yg berada dlm keadaan bebas di dlm sel maupun pd saat represor terikat pd DNA. Dengan adanya inducer (laktosa yg diubah menjadi allolaktosa) maka molekul inducer akan menempel pd represor. Penempelan tsb akan mengubah secara allosterik konformasi molekul represor sehingga represor tidk dpt menempel lagi pada operator. Dengan demikian, daerah operator dlm keadaan bebas sehingga dpt dilewati oleh RNA polimerase untuk melakukan transkripsi. Hasil transkripsi berupa enzim β-galaktosidase dan permease galaktosida yg akan digunakan untuk metabolisme laktosa. Selain itu, juga dihasilkan enzim transasetilase thiogalaktosida Pengaturan Positif pada Sistem Ekspresi Gen Prokariot Dlm sistem ini, operon lac diaktifkan kembali setelah sebelumnya ditekan sampai level paling dasar. Pengendalian positif memberikan keuntungan bagi sel karena operon laktosa tetap dlm keadaan non-aktif selama masih tersedia glukosa dlm jumlah banyak. Dlm operon lac, penghilangan represor dari operator tidak cukup untuk mengaktifkan operon tsb sehingga diperlukan suatu sistem yang bekerja secara positif (mempercepat) proses pengaktifan operon. Pada E. coli, suatu kompleks protein regulator (CAP =catabolite activator protein) dan suatu molekul efektor (cAMP) diduga mampu melakukan perubahan pada struktur DNA atau berinteraksi langsung dengan RNA polimerase. Interaksi kompleks tersebut dengan RNA polimerase menyebabkan ikatan RNA polimerase dengan promoter menjadi lebih kuat. Ikatan yang kuat dengan promoter akan membentuk kompleks promoter terutup (closed promoter complex) yg selanjutnya akan menjadi kompleks terbuka yg siap melakukan transkripsi. Pengikatan RNA polimerase pada promoter tersebut difasilitasi oleh kompleks CAP-cAMP melalui interaksi protein-protein, pembengkokan DNA atau keduanya. Pembengkokan DNA (DNA bending) mendekatkan hubungan antara kompleks CAP-cAMP dengan RNA polimerase.



Ara Operon Ara operon digunakan untuk kedua pengendalian, yaitu pengendalian positif dan negatif. Operon ini terdiri dari 3 gen struktural (AraA, AraB, AraD) untuk mengkode enzim yang dibutuhkan untuk mengubah arabinose. Gen ke empat yakni digunakan untuk mengkode protein (AraC) dalam pengendalian gen struktural.



Operon ini terdiri dari 3 gen struktural (AraA, AraB, AraD) untuk mengkode enzim yang dibutuhkan untuk mengubah arabinose. Gen ke empat yakni digunakan untuk mengkode protein (AraC) dalam pengendalian gen struktural. Pengendalian protein (AraC) dibutuhkan untuk transkipsi 3 gen struktural (AraA, AraB, AraD). Ikatan yang terjadi dapat menghalangi transkipsi, sebagai pengendalian. Saat level Ara C rendah, transkipsi terjadi dan kelebiahn AraC disintesis kembali.



AraC berikatan dengan operon di lain site, menginhibisi proses transkipsi untuk ketiga gen struktural. Kemudian gen tersebut tidak aktif seperti biasa.



Disaat Arabinose datang, ikatan dengan AraC menyebabkan perubahan bentuk. Perubahan bentuk tersebut mendorong pengikatan RNA polymerase kepada DNA, kemudian transkipsi terjadi.