Dogma sentral biologi molekuler

Dogma sentral biologi molekuler menjelaskan mengenai proses perubahan gen dari DNA menjadi RNA, dan RNA menjadi protein.[1][2][3] Dogma ini menjelaskan bagaimana proses pembacaan materi genetik menjadi protein yang berperan di setiap tahap metabolisme di dalam tubuh suatu organisme.[2]

Sejarah

Frasa ini pertama kali dicetuskan oleh Francis Crick pada tahun 1958.[1][2]

Mekanisme

Dogma sentral biologi molekuler terbagi atas 3 tahapan besar, yaitu replikasi, transkripsi, dan translasi.[1] Ketiga tahap ini memungkinkan penyalinan materi genetik menjadi protein.[1][2][3]

Replikasi

Artikel utama: Replikasi DNA

Mekanisme terjadinya replikasi (a: strands, b: leading strand, c: lagging strand, d: helikase, e: primer, f: Fragmen Okazaki).

Replikasi merupakan proses duplikasi DNA menjadi DNA dengan bantuan DNA polimerase.[1][3] DNA memiliki struktur antiparalel. Beberapa jenis protein dan enzim yang terlibat dalam replikasi DNA adalah helikase, single strand DNA-binding protein, primase, DNA polimerase, girase, dan ligase.[1][2] Pada tahap awal, kompleks helikase-primase akan membuka rantai ganda DNA menjadi 2 rantai tunggal leading strand dan lagging strand.[4][5] Namun, DNA merupakan struktur yang stabil sehingga memiliki kecenderungan untuk kembali ke struktur rantai ganda.[4][5] single strand DNA-binding protein berperan untuk mencegah kedua rantai tunggal yang telah terpisah kembali menyatu.[4][5] Selanjutnya, DNA polimerase tidak dapat mulai bekerja bila tidak ada daerah RNA yang dikenalinya.[4] Daerah primer RNA ini akan dibuat oleh primase.[4][5] Ketika primase telah memasang daerah primer yang dikenali DNA polimerase, maka DNA polimerase akan memulai sintesis DNA baru dengan arah 5'->3'. Karena DNA memiliki struktur antiparalel, maka pada rantai utama, pola sintesis rantai ganda akan berjalan dari arah 3'->5' (terjadi pada leading strand).[4][5] Tidak seperti leading strand yang proses replikasi langsung dilakukan, pada lagging strand yang memiliki konformasi 5'->3', DNA polimerase tidak dapat langsung bekerja karena akan menghasilkan struktur DNA yang paralel.[4][5] Oleh karena itu, diperlukan fragmen Okazaki. Fragmen ini akan diletakkan oleh primase pada jarak beberapa basa di depan sehingga replikasi dapat dilakukan dengan arah 5'->3'.[4][5] Hal ini akan terus berulang, sehingga replikasi DNA berjalan secara setahap demi setahap.[4][5] Enzim ligase berperan untuk menyambungkan fragmen Okazaki dengan hasil replikasi DNA.[4][5] Fungsi utama dari replikasi adalah untuk menggantikan sel yang tua dengan sel yang baru dan segar. Selain itu, replikasi juga berperan dalam penurunan sifat dari orang tua ke anaknya.[6]

Transkripsi

Artikel utama: Transkripsi (genetik)

Mekanisme terjadinya transkripsi

Transkripsi merupakan proses perubahan DNA menjadi RNA dengan bantuan RNA polimerase.[1][7] Transkripsi terjadi di nukleus dan hasil RNA akan dibawa menuju sitoplasma untuk tahap translasi.[7] Perbedaan DNA dan RNA adalah keberadaan gugus basa Timin (T) pada DNA yang digantikan oleh gugus basa Urasil (U).[7] Tiga tahapan utama transkripsi adalah:

1. Penempelan RNA polimerase pada DNA (Inisiasi)

   RNA polimerase akan menempel pada bagian DNA yang diikat oleh promotor. strand yang akan menjadi cetakan adalah rantai anti-sense sedangkan rantai sense tidak akan mengalamin proses transkripsi.[7] Dari lokasi inilah transkripsi akan berlangsung dan cetakan RNA dibuat.[7]

2. Elongasi

   Proses elongasi membutuhkan beberapa jenis faktor transkripsi. Pada proses ini akan terjadi pemanjangan hasil transkripsi DNA.[7]

3. Terminasi[7]

   Transkripsi akan berakhir bila RNA polimerase bertemu dengan terminator yang menyebabkan lepasnya RNA polimerase dari rantai anti-sense DNA.[7]

Translasi

Artikel utama: Translasi (genetik)

Translasi merupakan proses sintesis RNA menjadi protein dengan bantuan ribosom.[1][2][3] Pada eukariot, proses ini terjadi di retikulum endoplasma sedangkan pada prokariot proses ini terjadi di sitoplasma.[1][2][3] Tidak semua RNA dapat disintesis menjadi protein, salah satu jenis RNA yang tidak dapat ditranslasi adalah mRNA.[1][2][3]

Referensi

1. (Inggris) Fitzgerald-Hayes M, Reichman F. 2010. DNA and Biotechnology. London:Elsevier.
2. (Inggris) Bettelheim F, Brown W, Campbell M, Farrell S. 2010. Introduction to General, Organic and Biochemistry. Belmont:Cengage Learning.
3. (Inggris) Golan DW, Tashjian AH, Armstrong EJ, Armstrong AW. 2012. Principles of Pharmacology: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy. Philadelphia:Lippincott Williams and Wilkins.
4. (Inggris) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26850/
5. (Inggris) Kornberg A, Baker TA. 2005. DNA Replication, Second Edition. University Science Books.
6. (Inggris) Nasheuer HP. 2009. Genome Stability and Human Diseases, Fifth Edition. New York:Springer.
7. (Inggris) Beljanski M. 2013. The Regulation of DNA Replication and Transcription. New York:DemosMedical.