Bingung baca operon? Begini penjelasan gampangnya
PERHATIAN! Untuk mengerti bab tentang operon, teman-teman harus mengerti dulu bab tentang ekspresi gen
BAKTERI DAPAT BERESPON TERHADAP PERUBAHAN LINGKUNGAN DENGAN MEREGULASI TRANSKRIPSI
Selain feedback inhibition, regulasi transkripsi gen dapat mengatur produksi enzim ketika kebutuhan metabolik berubah.
Contoh feedback inhibition: A --> B --> C --> D --> E Untuk A ke B membutuhkan sebuah enzim, B ke C juga membutuhkan sebuah enzim, begitu seterusnya. Jika metabolit E sudah terlalu banyak, maka sel tidak perlu lagi mensintesis E. Cara penghambatan dengan feedback inhibition adalah dengan menghambat enzim yang mengubah A --> B (di awal jalur). Mengapa menghambatnya lebih baik di awal (misal enzim A-->B bukannya D-->E)?
Jawabannya mirip dengan analogi ini.
Untuk membuat kue itu ribet kan, butuh beli telur, tepung, nanti diaduk-aduk pakai alat lalu dipanggang. Nah, lebih nyesek mana kalau misalnya kamu udah campurin semua adonan ke cetakan kue tinggal di masukin ke oven terus temen kamu bawa pulang kue yang dia beli.... ATAU kamu baru mau pergi ke pasar beli telur lalu temen kamu udah bawa pulang kue nya. Tentu kamu bakal lebih nyesek dan sakit hati kalau yang pilihan pertama kan :)
Operon
Pada bakteri, gen-gen untuk enzim yang berbeda dari suatu jalur metabolik yang sama dapat dikelompokkan bersama menjadi satu unit transkripsi dan memiliki 1 promoter saja. Umumnya 1 mRNA = 1 polipeptida. Tetapi, ini 1 mRNA bisa lebih dari 1 polipeptida. Namanya disebut juga polisistronik.
Kalau eukariotik tidak polisistronik, mungkin disebabkan oleh ukuran genomnya yang jauh lebih besar dari bakteri.
Nah, operon itu sendiri adalah segmen DNA yang menyangkut gen, promoter serta operator. Definisi:
Operator = segmen dari DNA yang ada di atau dekat promoter yang dapat mengontrol akses RNA polymerase ke gen.
Represor = protein yang menempel pada operator spesifik, dan tugasnya adalah memblokir penempelan RNA polymerase, sehingga mengnon-aktifkan operon.
Gen regulatory = gen regulatory adalah gen-gen yang mengkodekan protein represor.
Korepresor = aktivitias dari protein represor dapat ditentukan dengan keberadaan korepresor. Misal: pada represor operon Trp (tryptophan), keberadaan tryptophan akan membuat represor aktif.
Trp operon = bagian DNA yang mengatur biosintesis triptofan. Logikanya, kalau di lingkungan sudah banyak asam amino triptofan, buat apa lagi si bakteri menyintesisnya bukan?
Pada trp operon, asam amino triptofan bertindak sebagai korepresor yang menempel pada represor Trp, mengubahkannya menjadi bentuk aktif yang memiliki afinitas yang tinggi pada operator lalu mematikan operon ini.
Ketika asam amino triptofan menurun, represor triptofan tidak lagi terikat oleh korepresornya (triptofan), sehingga berada dalam fase inaktif. Represor tidak bisa menempel pada operator, akibatnya RNA polymerase memiliki akses di sana dan transkripsi dapat berjalan.
Sekarang kita liat dua tipe operon yang diregulasi dengan represor (regulasi negatif)
Operon yang inducible dan repressible
Transkripsi dari operon repressible (artinya: mampu direpresikan) contohnya trp operon, diinhibisi ketika molekul spesifik dalam kasus ini, triptofan menempel dan MENGAKTIFKAN represor.
Transkripsi dari operon inducible (artinya: mampu diinduksi/distimulasi) contohnya operon lac, distimulasi ketika molekul spesifik dalam kasus ini alolaktosa menempel pada represor dan MENGHAMBAT REPRESOR.
Regulasi gen secara positif: Contoh: operon lac
Perhatikan kuva diauxic ini. Terdapat substrat x dan substrat y. Keduanya bisa digunakan bakteri untuk tumbuh. Tapi si bakteri kenapa pakai substrat X dulu??? Karena lebih mudah untuk dipecah dan digunakan mungkin itu jawabannya.
Pada kehidupan nyata, hal ini pun bisa terjadi pada bakteri ketika ditumbuhkan pada kondisi kaya laktosa dan glukosa. Laktosa adalah disakarida sedangkan glukosa adalah monosakarida. Substrat glikolisis adalah glukosa bukan? Berarti untuk masuk glikolisis lebih mudah pake glukosa yang ada daripada harus memecah laktosa itu jadi glukosa dan galaktosa. Gampangnya gini: kalau udah ada nasi putih berkelimpahan, ngapain lagi harus masak nasi sekarang? Nanti tunggu nasinya abis baru bikin deh.
Oke balik ke operon., E. coli lebih suka menggunakan glukosa. Saat konsentrasi glukosa di sekitarmnya menurun, transkripsi dari operon untuk jalur metabolik lainnya bisa ditingkatkan melalui aksi protein regulatori yang dinamakan CAP (catabolite activator protein), yang merupakan aktivator (LAWANNYA REPRESOR).
Ketika glukosa rendah, cyclicAMP (cAMP) terakumulasi di dalam sel dan mengikat CAP (aktivator), mengubah bentuknya menjadi bentuk aktif. CAP aktif akan mengikat bagian promoter dan menstimulasi pengikatan RNA polymerase (ketika CAP mengikat promoter, CAP menjadikan promoter tempat yang lebih “enak” buat RNA polymerase nempel di situ alias meningkatkan afinitas promoter terhadarp RNA polymerase)
Regulasi operon lac menyangkut kontrol positif (dengan aktivator yang diaktivasi jika CAP ditempeli cAMP) dan negatif (dengan repressor yang diinaktivasi dalam keberadaan laktosa).
Kalau teman-teman masih bingung, bisa menonton video-video tutorial Operon dari Boozeman Science atau Khan Academy. Tetap semangat menempuh OSK! Selamat belajar.
Referensi:
Campbell Biology, 9th Edition
http://userpages.umbc.edu/~lrowan1/operons.html
Gambar diperoleh dari Google Image.
