asam nukleat, protein, aliran info genetik 2010.pdf
TRANSCRIPT
Asam nukleat dan Protein Aliran informasi genetikPustaka:Glick, BR and JJ Pasternak, 2003, Molecular Biotechnology: Principles and Applications of Recombinant DNA, ASM Press, Washington DC, hal. 23-46 dan 75-78Groves MJ, 2006, Pharmaceutical Biotechnology, 2nd ed., CRC, Taylor & Francis, hal. 5 – 29
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 22
ASAM NUKLEAT, POLIPEPTIDA DAN PROTEIN
http://laxmi.nuc.ucla.edu:8248/M248_98/intro/DNA.gif
DEBBIE S. RETNONINGRUMSEKOLAH FARMASIINSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 33
ASAM NUKLEAT
DNA dan RNAPolimer/PolinukleotidaMonomer : nukleotidaKomponen : gula, fosfat, basa
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 44www.esb.utexas.edu/ mabrybio211/chapter05/ch5.htm
Struktur Nukleotida dan Polinukleotida
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 55
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 66
Tulang punggung :Fosfat-gulaBasa dalam untaiAntiparalel
Polaritas : 5’→3’ vs 3’→5’
Komplemen :Pasangan basa(C=O dan N-H basaantar polinukleotida)
Ikatan fosfodiester(antar nukleotida)
DNADNA
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 77
KROMOSOM VS PLASMID
KROMOSOM VS PLASMID
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 88
SEL
DNA : menyimpan dan mentransmisi informasi
genetik
RNA : berperan dalam ekspresi informasi genetik
Protein : hasil dari ekspresi informasi genetik
memiliki fungsi tertentu
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 99
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1010
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1111
Gula: deoksiribosa
Basa: AGCT
Untai ganda
Prokariot: sitoplasma
Eukariot: inti
Penyimpan informasi
Gula: ribosa
Basa: AGCU
Untai tunggal
Prokariot: sitoplasma
Eukariot: inti dansitoplasma
Hasil transkripsi
DNA vs RNA
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1212
POLIPEPTIDAPOLIPEPTIDA
PROTEINPROTEINPolimer
Monomer : asamamino (20 aa)
Polaritas :Ujung N - Ujung C
Ikatan peptida
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1313
Asam Amino
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1414
Amino acid One letter symbol Three letter symbolalanine A Alaarginine R Argasparagine N Asnaspartic acid D Aspcysteine C Cysglutamic acid E Gluglutamine Q Glnglycine G Glyhistidine H Hisisoleucine I Ileleucine L Leulysine K Lysmethionine M Metphenylalanine F Pheproline P Proserine S Serthreonine T Thrtryptophan W Trptyrosine Y Tyrvaline V Val
Asam amino
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1515
Urutan asam amino insulin manusia
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1616
Urutan asam amino Interferon α 2a
• MCDLPQTHSLGSRRTLMLLAQMLRISLFSCLKDRH DFGFPQEEFGNQFQKAETIPVLHEM IQQIFNLFST KDSSAAWDET LLDKFYTELY QQ LNDLEACVIQGV GVTETPLMKEDSILAV RKY FQRITLYLKEKKYSPCA WEVVRAEIMRSFS LSTNLQESLRSKE
• panjang 165 asam amino
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1717
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1818
Struktur primer Protein
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 1919
Heliks α: Ala, Phe, Leu (sering)Arg, Glu, Pro (jarang)
Lembaran β: Gly, Ala, SerPro: merusak
β-turn: Pro, gly
Struktur sekunder Protein
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2020
Struktur sekunder Protein• Heliks kolagen: left-handed helix
• Urutan yang mempunyai kecenderungan membentuk heliks kolagen: Gly-X-YX= sering kali pro
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2121
Struktur sekunder vs tersier
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2222
STRUKTUR TERSIER:HELIKS αLEMBARAN ββ-BEND
Interaksi non-kovalen:Ikatan vam der waalsInteraksi elektrostatikIkatan hidrogenInteraksi hidrofob
Ikatan disulfida
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2323
Struktur kuarterner Protein
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2424
STRUKTUR KUARTENER• Asosiasi dua atau lebih rantai polipeptida
• Dapat rantai polipeptida yang sama atau berbeda (homodimer vs heterodimer)
• Terdiri atas subunit / monomer
• Interaksi non kovalen (lemah):– Interaksi hidrofob– Ikatan hidrogen– Interaksi van der waals– Ikatan disulfida
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2525
KLASIFIKASI PROTEIN
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2626
NukleotidaPolaritas 5’ – 3’IkatanfosfodiesterPenyimpaninformasi
Asam aminoPolaritas N – CIkatan peptida
Hasil ekspresi DNA
Asam nukleat vs Protein
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2727
SENYAWA TERAPEUTIK• PROTEIN: INSULIN, INTERFERON,
STREPTOKINASE, ERITROPOEITIN, ANTIBODI MONOKLONAL, HBsAg
• DNA: TERAPI GEN, DNA ANTISENS, OLIGONUKLEOTIDA, VAKSIN DNA
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2828
ALIRAN INFORMASI ALIRAN INFORMASI GENETIKGENETIK
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 2929
PRODUK BIOTEKNOLOGI FARMASI
• ASAM NUKLEAT (DNA DAN RNA)
• PROTEIN (OBAT, VAKSIN, KIT DETEKSI): HASIL TRANSKRIPSI DAN TRANSLASI MATERI GENETIK
• PEPTIDA (LEBIH PENDEK DARI PROTEIN)
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3030
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3131
MENGAPA INFORMASI TENTANG TRANSKRIPSI PENTING?
• PROTEIN INGIN DIPEROLEH DALAM JUMLAH BESAR
• SALAH SATU STRATEGI ADALAH MENINGKATKAN EFISIENSI TRANSKRIPSI
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3232
TRANSKRIPSI• SINTESIS RNA (mRNA, rRNA, tRNA)
MENGGUNAKAN INFORMASI PADA DNA– RNA POLIMERASE (PROTEIN)– PROKARIOT (SITOPLASMA) ; EUKARIOT (INTI)– PROMOTOR (KUAT vs LEMAH)– TERMINATOR (KUAT vs LEMAH)
• OPERATOR (REGULASI)• SITUS AKTIVATOR (REGULASI)
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3333
mRNA
TRANSKRIPSI
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3434
TRANSKRISPI DAN BIOTEKNOLOGI
• PROMOTOR DAN TERMINATOR KUAT
• PROMOTOR DAN TERMINATOR DIKENALI OLEH RNA POLIMERASE INANG
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3535
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3636
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3737
TRANSKRIPSI BALIK
• KEBALIKAN TRANSKRIPSI• RNA → DNA (cDNA)• REVERSE TRANSKRIPTASE• VIRUS (RETROVIRUS, HIV) dan
virus hepatitis B
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3838
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 3939
TRANSLASI• SINTESIS POLIPEPTIDA MENGGUNAKAN
INFORMASI YANG ADA PADA mRNA
• CETAKAN mRNA (tRNA dan rRNA TIDAK DITRANSLASI TETAPI BERFUNGSI LANGSUNG)
• LOKASI DI RIBOSOM
• KOMPONEN YANG DIBUTUHKAN– mRNA– RIBOSOM BINDING SITE (RBS) UNTUK
PROKARIOT– AUG (KODON START)– UAA, UGA, UAG (KODON STOP)
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4040
Translasi
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4141
Kodon stop Kodon start
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4242
Promotor
Komponen transkripsi: promotor, terminator, situs inisiasitranskripsi
Komponen translasi: RBS, kodon start, kodon stop
Inisiasitranskripsi
Coding sequence
terminator
5’
3’
3’
5’
RBS
Kodon start
Kodon stop
ORGANISASI GEN PROKARIOT
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4343
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4444
Eukariot vs Prokariot
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4545
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4646
ORGANISASI GEN EUKARIOT
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4747
TRANSKRIPSI (EUKARIOT)
• HASIL TRANSKRIPSI: RNA PRIMER (INTRON DAN EKSON)
• PENAMBAHAN CAP DAN EKOR POLI A
• PENGHILANGAN INTRON (SPLICING)
• RNA MATANG DIKIRIM KELUAR INTI SIAP DITRANSLASI DI SITOPLASMA
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4848
MENGAPA INFO MENGENAI TRANSKRIPSI PADA EUKARIOT PENTING?
• PROTEIN DARI EUKARIOT BANYAK DIGUNAKAN SEBAGAI PROTEIN TERAPEUTIK
• INFORMASI PADA PROTEIN TERLETAK PADA mRNA MATANG TANPA INTRON
• MULAI BEKERJA DARI mRNA MATANG →DNA
SekolahSekolah FarmasiFarmasi ITBITB BioteknologiBioteknologi FarmasiFarmasi -- FA 4202FA 4202 Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik Asam Nukleat, Protein, Aliran info genetik 4949
TRANSKRIPSI BALIK• MASALAH PADA EUKARIOT ADALAH GEN
MENGANDUNG INTRON DAN EKSON
• SINTESIS DNA MENGGUNAKAN MRNA SEBAGAI CETAKAN
• DNA HASIL SINTESIS DISEBUT cDNA (TIDAK MENGANDUNG INTRON)
• KATALISIS OLEH REVERSE TRANSKRIPTASE