Kode genetik sering disebut “rencana induk” karena berisi instruksi yang dibutuhkan sel untuk mempertahankan dirinya sendiri. Kita sekarang tahu bahwa ada lebih dari instruksi ini dari sekedar urutan huruf dalam kode nukleotida. Sebagai contoh, sejumlah besar bukti menunjukkan bahwa kode ini adalah dasar untuk produksi berbagai molekul, termasuk RNA dan protein. Penelitian juga menunjukkan bahwa instruksi yang disimpan dalam DNA “dibaca” dalam dua langkah transkripsi dan translasi. Dalam transkripsi, sebagian dari template DNA untai ganda menimbulkan molekul RNA untai tunggal. Dalam beberapa kasus, molekul RNA itu sendiri adalah “produk jadi” yang memenuhi fungsi penting di dalam sel. Namun, seringkali transkripsi molekul RNA diikuti oleh langkah translasi, yang pada akhirnya menghasilkan produksi molekul protein. Transkripsi Mikrograf elektron menunjukkan untaian kromatin hitam pada latar belakang abu-abu. Benang kromatin terlihat seperti garis vertikal tipis. Garis horizontal bercabang dari garis vertikal ke kiri dan kanan; garis-garis horizontal menyerupai cabang-cabang pohon pinus. Struktur melingkar hitam gelap di ujung setiap cabang adalah tombol terminal dan berisi mesin pengolah RNA. Proses transkripsi dapat divisualisasikan dengan mikroskop elektron, pada kenyataannya, pertama kali diamati menggunakan metode ini pada tahun 1970. Dalam mikrograf elektron awal ini, molekul DNA muncul sebagai batang’, dengan banyak cabang’ RNA bergabung bersama. . Ketika DNAse dan RNA se enzim yang mendegradasi DNA dan RNA, masing-masing ditambahkan ke molekul, penerapan DNAse menghilangkan struktur batang, sedangkan penggunaan RNA menghilangkan cabang. DNA beruntai ganda, tetapi hanya satu untai yang berfungsi sebagai cetakan untuk transkripsi pada waktu tertentu. String template ini disebut string non-coding. Unstpped strand disebut coding strand karena urutannya akan sama dengan molekul RNA baru. Pada kebanyakan organisme, untai DNA yang berfungsi sebagai cetakan untuk satu gen dapat menjadi untai non-variabel untuk gen lain dalam kromosom yang sama. Proses transkripsi Proses transkripsi dimulai ketika enzim yang disebut RNA polimerase RNA pol mengikat untai DNA template dan mulai mengkatalisis produksi RNA komplementer. Polimerase adalah enzim besar yang terdiri dari sekitar selusin subunit, dan ketika mereka aktif dalam DNA, mereka sering menjadi kompleks dengan faktor lain juga. Dalam banyak kasus, faktor-faktor ini menunjukkan gen mana yang ditranskripsi. Tahapan transkripsi Langkah pertama dalam transkripsi adalah inisiasi, ketika RNA pol bergabung dengan DNA gen saat ini dalam urutan khusus yang disebut promotor. Pada bakteri, promotor umumnya terdiri dari tiga unsur urutan, sedangkan pada eukariota, ada hingga tujuh unsur. Pada prokariota, sebagian besar gen memiliki urutan yang disebut kotak Pribnow, dengan urutan konsensus TATAAT terletak sekitar sepuluh pasangan basa dari situs yang berfungsi sebagai lokasi inisiasi transkripsi. Tidak semua kotak Pribnow memiliki urutan nukleotida yang tepat ini ; nukleotida ini hanya yang paling umum ditemukan di setiap situs. Meskipun substitusi memang terjadi, setiap kotak, bagaimanapun, sangat mirip dengan konsensus ini. Banyak gen juga memiliki urutan konsensus TTGCCA pada posisi 35 basa hulu dari situs awal, dan beberapa memiliki apa yang disebut unsur hulu, yang merupakan wilayah kaya AT dari 40 hingga 60 nukleotida di hulu yang meningkatkan laju transkripsi. Dalam kedua kasus, setelah mengikat, “enzim inti” dari RNA pol mengikat subunit lain yang disebut subunit sigma untuk membentuk holoezim yang mampu membuka heliks ganda DNA untuk memfasilitasi akses ke gen. Subunit sigma menyampaikan spesifisitas promotor ke RNA polimerase; yaitu, ia bertanggung jawab untuk memberi tahu RNA polimerase di mana harus mengikat. Ada beberapa subunit sigma berbeda yang mengikat promotor yang berbeda dan dengan demikian membantu menghidupkan dan mematikan gen saat kondisi berubah. Promotor eukariotik lebih kompleks daripada rekan prokariotik mereka, sebagian karena eukariota memiliki ketiga kelas RNA polimerase yang disebutkan di atas yang mentranskripsi set gen yang berbeda. Banyak gen eukariotik juga memiliki urutan penambah, yang dapat ditemukan pada jarak yang cukup jauh dari gen yang mereka pengaruhi. Urutan penambah mengontrol aktivasi gen dengan mengikat protein aktivator dan mengubah struktur 3-D DNA untuk membantu “menarik” RNA pol II, sehingga mengatur transkripsi. Karena DNA eukariotik dikemas secara hermetis seperti kromatin , transkripsi juga memerlukan sejumlah protein khusus yang membantu membuat untai cetakan dapat diakses. Penghentian transkripsi Urutan terminasi Rho-independen menghentikan transkripsi. Terminator independen Rho berisi pengulangan terbalik diikuti oleh ekor adenin. Ketika pengulangan terbalik ditranskripsi pada akhir urutan mRNA, pengulangan terbalik dapat membentuk loop jepit rambut, menyebabkan RNA polimerase menghentikan transkripsi. Ketika ikatan putus antara pasangan basa adenin-urasil di ekor adenin, mRNA dilepaskan dan transkripsi terganggu. Urutan pengulangan terbalik pada akhir gen memungkinkan urutan RNA yang baru ditranskripsi untuk melipat menjadi loop jepit rambut. Ini mengakhiri transkripsi dan merangsang pelepasan untai mRNA dari mesin transkripsi. Urutannya Urutan terminator ditemukan di dekat ujung urutan non-coding. Bakteri memiliki dua jenis urutan ini. Dalam terminator rho-independen, urutan pengulangan terbalik ditranskripsi; mereka kemudian dapat melipat kembali diri mereka sendiri dalam loop jepit rambut, menyebabkan RNA pol berhenti dan transkripsi dilepaskan. Di sisi lain, terminator yang bergantung pada rho menggunakan faktor yang disebut rho, yang secara aktif melepaskan hibrid DNA-RNA yang terbentuk selama transkripsi, sehingga melepaskan RNA yang baru disintesis. Pada eukariota, penghentian transkripsi terjadi dengan proses yang berbeda, tergantung pada polimerase yang digunakan. Untuk gen pol I, transkripsi dihentikan menggunakan faktor terminasi, melalui mekanisme yang mirip dengan terminasi rho-dependent pada bakteri. Transkripsi gen pol III berakhir setelah menyalin urutan penghentian yang mencakup peregangan poliurasil, dengan mekanisme yang menyerupai penghentian prokariotik rho-independen. Namun, penghentian transkrip pol II lebih kompleks. Transkripsi gen pol II dapat berlanjut untuk ratusan atau bahkan ribuan nukleotida di luar akhir urutan noncoding. Untai RNA kemudian dibelah oleh kompleks yang tampaknya berasosiasi dengan polimerase. Pembelahan tampaknya digabungkan dengan penghentian transkripsi dan terjadi dalam urutan konsensus. MRNA pol II matang dipoliadenilasi pada ujung 3 , menghasilkan ekor poli A; proses ini mengikuti pembagian dan juga dikoordinasikan dengan penghentian. Baik poliadenilasi dan terminasi menggunakan urutan konsensus yang sama, dan saling ketergantungan proses ditunjukkan pada akhir 1980-an oleh karya beberapa kelompok. Sekelompok ilmuwan yang bekerja dengan gen globin tikus menunjukkan bahwa pengenalan mutasi pada urutan konsensus AATAAA, yang diketahui diperlukan untuk penambahan poli A, menghambat poliadenilasi dan penghentian transkripsi. Mereka mengukur tingkat penghentian dengan menghibridisasi transkrip ke mutan urutan konsensus poli A yang berbeda dengan transkrip tipe liar, dan dapat melihat penurunan sinyal hibridisasi, menunjukkan bahwa penghentian yang tepat dihambat. Oleh karena itu, mereka menyimpulkan bahwa poliadenilasi diperlukan untuk terminasi Logan et al., 1987. Kelompok lain memperoleh hasil serupa dengan menggunakan sistem mono virus, SV40 virus simian 40. Mereka memperkenalkan mutasi di situs poli A, menyebabkan mRNA terakumulasi ke tingkat yang jauh di atas tipe liar Connelly dan Manley, 1988. Hubungan eksisi dan pemutusan hubungan Hubungan yang tepat antara spin-off dan penghentian belum ditentukan. Satu caral mengasumsikan bahwa pemisahan itu sendiri memicu penghentian; lain mengusulkan bahwa aktivitas polimerase dipengaruhi ketika melewati urutan konsensus di situs pembelahan, mungkin melalui perubahan terkait faktor pengaktif transkripsi. Oleh karena itu, penelitian di bidang transkripsi prokariotik dan eukariotik masih difokuskan untuk mengungkap detail molekuler dari proses kompleks ini, data yang akan memungkinkan kita untuk lebih memahami bagaimana gen ditranskripsi dan dibungkam.