Protein merupakan suatu polipeptida yang tersusun atas rantai panjang asam amino yang merupakan hasil dari sintesis kode dari informasi genetik suatu DNA.
Di dalam tubuh makhluk hidup, protein terbentuk dari mekanisme kerja yang disebut dengan sintesis protein.
Pengertian Sintesis Protein
Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti “yang paling utama”) adalah senyawa organik komplek berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida.
Sel-sel tubuh mensintesa protein untuk keperluan sel-sel itu sendiri atau untuk keperluan tubuh lainnya. Protein-protein tersebut antara lain:
1. Protein struktural, merupakan protein yang membentuk bagian struktur dari sel, protein membran plasma, membran organel, mikrofilamen, centriol, dan yang lainnya.
2. Enzim-enzim yang mengatur berbagai reaksi kimia di dalam sel.
3. Protein yang disekresikan ke luar sel seperti hormon dan antibodi.
Berbagai sel memiliki berbagai protein yang menentukan sifat-sifat fisik dan kimiawi sel dan membedakan satu sel dari sel-sel lainnya, misalnya sel otot banyak mengandung aktin dan myosin sedangkan sel syaraf tidak.
Tahapan Proses Sintesis Protein
Sintesa protein yang dilakukan oleh sel-sel tubuh dilakukan melalui dua tahap yaitu transkripsi dan translasi.
1. Transkripsi
Di satu pihak DNA sebagai sumber informasi terdapat dalam inti, sedang di lain pihak sintesis protein, yang membutuhkan informasi, berlangsung dalam sitoplasma. Bagaimana mengatasi kesenjangan tempat dalam sel ini tanpa perlu dilakukan transportasi DNA dari inti ke sitoplasma?
Untuk mengatasi hal tersebut, DNA dalam bentuk “sandi” perlu disalin dalam bentuk sandi lain yang dapat dibawa ke sitoplasma. Messenger RNA (mRNA) merupakan molekul salinan sandi yang terbentuk. mRNA sendiri memiliki arti sebagai pembawa pesan atau informasi. Peristiwa ini disebut dengan transkripsi.
Singkatnya proses sintesis protein yang terjadi melalui beberapa tahap yaitu transkripsi DNA menjadi mRNA. Kemudian dilanjutkan dengan tahap translasi mRNA menjadi polipeptida yang terjadi di dalam ribosom.
Pada proses transkripsi melalui beberapa tahap yang harus dilewati, yaitu:
a. Inisiasi atau Permulaan
Pada tahap ini, RNA polymerase menempel pada daerah pangkal transkripsi atau yang biasa disebut dengan daerah promoter untuk memulai terjadinya transkripsi. Kemudian RNA polymerase berikatan dengan kumpulan protein yang ada sampai akhirnya membentuk kompleks inisiasi transkripsi. Selanjutnya RNA polymerase membuka untaian DNA yang dobel helix.
b. Elongasi atau Pemanjangan
Pada tahap elongasi transkripsi yang terjadi adalah setelah rantai DNA yang dobel helix terbuka, selanjutnya RNA polymerase menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA yang sesuai dengan pasangan basa nitrogennya yaitu dari arah 5’ ke 3’ sampai terjadi pemanjangan RNA. Selanjutnya setelah terjadi pemanjangan RNA maka akan membentuk pasangan basa adenin (A) dengan Urasil (U).
c. Terminasi atau Pengakhiran
Pada tahap terminasi sebagai bagian dari proses transkripsi yang terjadi yaitu: proses terminasi berlangsung pada daerah terminator. Yang mana daerah terminator ini mempunyai susunan DNA yang memiliki fungsi untuk menghentikan proses transkripsi.
Kemudian rantai DNA akan menyatu kembali dengan RNA polymerase. Bagian mRNA yang sudah terbentuk selanjutnya akan terlepas dari DNA. Messenger RNA (mRNA) adalah RNA yang memiliki kodon (kode genetik) dari hasil transkripsi basa nitrogen pada DNA yang mana merupakan cetakan untuk menjadi urutan asam amino polipeptida yang telah mengkode suatu protein tertentu.
Selanjunta mRNA akan keluar melalui pori-pori nukleus dari inti sel untuk kemudian masuk ke dalam sitosol.
2. Translasi
Translasi merupakan proses di mana informasi urutan triplet basa nitrogen pada m-RNA digunakan untuk menentukan urutan pembentukan asam amino pada suatu protein yang dibentuk. Proses translasi terjadi di dalam ribosom, pada tahap ini sel harus bisa menerjemahkan kode genetik kodon yang terbentuk.
Kodon sendiri merupakan tiga nukleotida pada urutan mRNA yang bisa diartikan untuk membentuk urutan asam amino yang mana urutan asam amino ini dapat mengkode protein spesifik.
Sama seperti proses transkripsi, pada tahap translasi juga melalui beberapa tahapan seperti:
a. Inisiasi atau Permulaan
Pada tahap translasi yang pertama adalah terjadinya proses inisiasi, yaitu ujung dari mRNA yang sudah keluar dari inti sel kemudian berikatan dengan ribosom unit kecil dengan bantuan enzim dan GTP. Peristiwa ini yang umum disebut dengan kodon inisiasi.
Kodon inisiasi ini yaitu AUG yang mana berfungsi untuk memberikan sinyal dalam memulai proses translasi.
Selanjutnya tRNA atau disebut juga dengan RNA transfer dengan anti kodonnya yaitu UAC yang mana membawa asam amino metionin menempel pada kodon inisiasi AUG. tRNA dengan anti kodon UAC sebenarnya merupakan komplementer dari kodon AUG. RNA transfer sendiri memiliki fungsi untuk mengantarkan informasi genetik yang dibawa oleh mRNA dari sitoplasma ke ribosom untuk selanjutnya dibuat menjadi protein.
b. Elongasi atau Pemanjangan
mRNA yang membawa kodon, satu persatu akan diartikan oleh asam amino. Yang mana asam amino berikutnya akan ditambahkan dari asam amino pertama atau metionin secara bertahap. Kemudian metionin ini akan segera di lepas dari ribosom sehingga tRNA dapat kembali ke sitoplasma untuk melaksanakan fungsinya kembali. Selanjutnya RNA transfer akan kembali datanng untuk berpasangan dengan kodon mRNA yang selanjutnya.
Kemudian masing-masing dari asam amino tersebut akan digabungkan oleh RNA transfer. Sehingga gabungan asam amino tersebut akan membentuk suatu rantai polipeptida yang dikatalisasi oleh rRNA (ribosomal RNA). rRNA ini dapat ditemukan pada ribosom sub unit besar yang memiliki fungsi sebagai enzim untuk membentuk ikatan peptida yang berfungsi untuk menyambungkan polipeptida dari setiap asam amino.
c. Terminasi atau Pengakhiran
Ketika salah satu kodon stop mRNA yaitu UAA, UAG, atau UGA melekat pada ribosom maka proses translasi telah berakhir. Karena polipeptida atau protein yang terbentuk akan terlepas dari ribosom sehingga akan terjadi pelepasan sub unit ribosom yaitu sub unit besar dan sub unit kecil.
Protein yang sudah disintensis selanjutnya akan mengalami proses post-translasi. Yang mana pada tahap ini, protein mampu berikatan dengan karbohidrat atau akan dipecah kembali menjadi beberapa polipeptida.
Ribosom Sebagai Tempat Terjadinya Sintesis Protein
Ribosom memfasilitasi perpasangan spesifik anti kodon tRNAdengan kodon mRNA selama sintesis protein. Ribosom tersusun atas dua subunit, yaitu sub unit besar dan sub unit kecil. Subunit ribosom terbuat dari protein dan molekul RNA yang disebut RNA ribosom (ribosomal RNA), atau rRNA.
Pada eukariota, sub unit itu dibuat di nukleolus. Gen RNA ribosom pada DNA kromosom ditranskripsi, dan DNA diproses serta dirakit dengan protein-protein yang di impor dari sitoplasma. Subunit ribosom yang dihasilkan kemudian diekspor melalui pori-pori nukleus kesitoplasma.
Pada bakteri maupun eukariota, sub unit besar dan kecil bergabung membentuk ribosom fungsional hanya ketika melekat ke molekul mRNA. Sekitar dua-pertiga massa ribosom terdiri atas rRNA, yang bisa terdiri atas tiga molekul (pada bakteri) atau empat (pada eukariota).
Karena sebagian besar sel mengandung ribuan ribosom, rRNA adalah tipe RNA selular yang paling banyak.Walaupun ribosom bakteri dan eukariota memiliki struktur dan fungsi yang sangat mirip, ribosom eukariota sedikit lebih besar dan memiliki komposisi molekular yang agak berbeda dari ribosom bakteri.
Struktur ribosom mencerminkan fungsinya yang mempertemukan mRNA dengan tRNA yang mengangkut asam amino.
Daftar Pustaka
Campbell, Neil A, & Reece, Jane B. (2008). Biologi Jilid 1 Ed. 8. Jakarta: Erlangga.
Suharsono, Egi N. (2018). Biologi Sel. Tasikmalaya: LPPM Universitas Siliwangi.