Semua makhluk hidup membutuhkan protein untuk berbagai fungsi. Di dalam sel, para ilmuwan mendefinisikan ribosom sebagai pembuat protein tersebut. DNA ribosom (rDNA), sebaliknya, berfungsi sebagai kode genetik prekursor untuk protein tersebut dan melakukan fungsi lain juga.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Ribosom berfungsi sebagai pabrik protein di dalam sel organisme. DNA ribosom (rDNA) adalah kode prekursor untuk protein tersebut, dan melayani fungsi penting lainnya di dalam sel.
Apa itu Ribosom?
Seseorang dapat mendefinisikan ribosom sebagai pabrik protein molekuler. Pada bentuknya yang paling sederhana, ribosom adalah jenis organel yang ditemukan dalam sel semua makhluk hidup. Ribosom keduanya dapat mengapung bebas di sitoplasma sel, atau dapat berada di permukaan retikulum endoplasma (RE). Bagian RE ini disebut RE kasar.
Protein dan asam nukleat terdiri dari ribosom. Sebagian besar berasal dari nukleolus. Ribosom terbuat dari dua subunit, satu lebih besar dari yang lain. Dalam bentuk kehidupan yang lebih sederhana seperti bakteri dan archaebacteria, ribosom dan subunitnya lebih kecil daripada bentuk kehidupan yang lebih maju.
Dalam organisme yang lebih sederhana ini, ribosom disebut sebagai ribosom 70S dan terbuat dari subunit 50S dan subunit 30S. The "S" mengacu pada tingkat sedimentasi untuk molekul dalam centrifuge.
Pada organisme yang lebih kompleks seperti manusia, tumbuhan dan jamur, ribosom lebih besar, dan disebut sebagai ribosom 80S. Ribosom tersebut masing-masing terdiri dari subunit 60S dan 40S. Mitokondria memiliki ribosom 70S mereka sendiri, mengisyaratkan kemungkinan kuno bahwa eukariota mengkonsumsi mitokondria sebagai bakteri, namun menyimpannya sebagai simbiosis yang berguna.
Ribosom dapat dibuat dari sebanyak 80 protein, dan sebagian besar massanya berasal dari RNA ribosom (rRNA).
Apa yang Ribosom Lakukan?
Itu fungsi utama ribosom adalah untuk membangun protein. Ini dilakukan dengan menerjemahkan kode yang diberikan dari inti sel melalui mRNA (asam ribonukleat pembawa pesan). Dengan menggunakan kode ini, ribosom akan menghubungkan asam amino yang dibawa olehnya tRNA (transfer asam ribonukleat).
Pada akhirnya polipeptida baru ini akan dilepaskan ke dalam sitoplasma dan dimodifikasi lebih lanjut sebagai protein baru yang berfungsi.
Tiga Langkah Produksi Protein
Meskipun mudah untuk secara umum mendefinisikan ribosom sebagai pabrik protein, ini membantu untuk memahami yang sebenarnya langkah-langkah produksi protein. Langkah-langkah ini harus dilakukan secara efisien dan benar untuk memastikan tidak terjadi kerusakan pada protein baru.
Langkah pertama produksi protein (alias terjemahan) disebut inisiasi. Protein khusus membawa mRNA ke subunit yang lebih kecil dari ribosom, di mana ia masuk melalui celah. Kemudian tRNA disiapkan dan dibawa melalui celah lain. Semua molekul ini menempel di antara subunit yang lebih besar dan lebih kecil dari ribosom, membuat ribosom aktif. Subunit yang lebih besar terutama bekerja sebagai katalis, sedangkan subunit yang lebih kecil bekerja sebagai decoder.
Langkah kedua, pemanjangan, dimulai saat mRNA “dibaca”. tRNA memberikan Asam amino, dan proses ini berulang, memperpanjang rantai asam amino. Asam amino diambil dari sitoplasma; mereka dipasok oleh makanan.
Penghentian merupakan akhir dari pembuatan protein. Ribosom membaca kodon stop, urutan gen yang memerintahkannya untuk menyelesaikan pembentukan protein. Protein yang disebut protein faktor pelepas membantu ribosom melepaskan protein lengkap ke dalam sitoplasma. Protein yang baru dirilis dapat melipat atau dimodifikasi dalam modifikasi pasca-translasi.
Ribosom dapat bekerja dengan kecepatan tinggi untuk menggabungkan asam amino bersama-sama, dan terkadang dapat menggabungkan 200 asam amino dalam satu menit! Protein yang lebih besar membutuhkan waktu beberapa jam untuk terbentuk. Protein yang dibuat ribosom terus melakukan fungsi penting untuk kehidupan, membentuk otot dan jaringan lain. Sel mamalia dapat mengandung sebanyak 10 miliar molekul protein dan 10 juta ribosom! Ketika ribosom menyelesaikan pekerjaannya, subunitnya terlepas dan dapat didaur ulang atau dipecah.
Para peneliti menggunakan pengetahuan mereka tentang ribosom untuk membuat antibiotik baru dan obat-obatan lainnya. Misalnya, ada antibiotik baru yang melakukan serangan yang ditargetkan pada ribosom 70S di dalam bakteri. Ketika para ilmuwan belajar lebih banyak tentang ribosom, lebih banyak pendekatan untuk obat-obatan baru tidak diragukan lagi akan terungkap.
Apa Itu DNA Ribosom?
DNA ribosom, atau asam deoksiribonukleat ribosom (rDNA), adalah DNA yang mengkode protein ribosom yang membentuk ribosom. rDNA ini merupakan bagian yang relatif kecil dari DNA manusia, tetapi perannya sangat penting untuk beberapa proses. Sebagian besar RNA yang ditemukan pada eukariota berasal dari RNA ribosom yang ditranskripsi dari rDNA.
Transkripsi ini rDNA dipasang selama siklus sel. rDNA sendiri berasal dari nukleolus, yang terletak di dalam inti sel.
Tingkat produksi rDNA dalam sel bervariasi tergantung pada tingkat stres dan nutrisi. Ketika ada kelaparan, transkripsi rDNA turun. Ketika ada sumber daya yang melimpah, produksi rDNA meningkat.
DNA ribosom bertanggung jawab untuk mengontrol metabolisme sel, ekspresi gen, respons terhadap stres, dan bahkan penuaan. Perlu ada tingkat transkripsi rDNA yang stabil untuk menghindari kematian sel atau pembentukan tumor.
Sebuah fitur menarik dari rDNA adalah seri besar dari gen berulang. Ada lebih banyak pengulangan rDNA daripada yang dibutuhkan untuk rRNA. Meskipun alasannya tidak jelas, para peneliti berpikir ini mungkin ada hubungannya dengan kebutuhan akan tingkat sintesis protein yang berbeda sebagai titik perkembangan yang berbeda.
Urutan rDNA berulang ini dapat menyebabkan masalah dengan integritas genom. Mereka sulit untuk ditranskripsikan, direplikasi, dan diperbaiki, yang pada gilirannya menyebabkan ketidakstabilan keseluruhan yang dapat menyebabkan penyakit. Setiap kali transkripsi rDNA terjadi pada tingkat yang lebih tinggi, ada peningkatan risiko pecahnya rDNA dan kesalahan lainnya. Regulasi DNA berulang penting untuk kesehatan organisme.
Signifikansi untuk rDNA dan Penyakit
Masalah DNA ribosom (rDNA) telah terlibat dalam sejumlah penyakit pada manusia, termasuk gangguan neurodegeneratif dan kanker. Ketika ada yang lebih besar ketidakstabilan rDNA, masalah terjadi. Hal ini disebabkan oleh urutan berulang yang ditemukan dalam rDNA, yang rentan terhadap peristiwa rekombinasi yang menghasilkan mutasi.
Beberapa penyakit dapat terjadi karena peningkatan ketidakstabilan rDNA (dan sintesis ribosom dan protein yang buruk). Para peneliti telah menemukan bahwa sel-sel dari penderita sindrom Cockayne, sindrom Bloom, sindrom Werner dan ataksia-telangiectasia mengandung peningkatan ketidakstabilan rDNA.
Ketidakstabilan pengulangan DNA juga ditunjukkan di sejumlah penyakit saraf seperti penyakit Huntington, ALS (amyotrophic lateral sclerosis) dan demensia frontotemporal. Para ilmuwan berpikir bahwa neurodegenerasi terkait rDNA muncul dari transkripsi rDNA tinggi yang menghasilkan kerusakan rDNA dan transkrip rRNA yang buruk. Masalah dengan produksi ribosom juga bisa berperan.
Sejumlah kanker tumor padat terjadi untuk menunjukkan penataan ulang rDNA, termasuk beberapa urutan berulang. Nomor salinan rDNA mempengaruhi bagaimana ribosom terbentuk, dan oleh karena itu bagaimana protein mereka berkembang. Peningkatan produksi protein oleh ribosom memberikan petunjuk tentang hubungan antara urutan pengulangan DNA ribosom dan perkembangan tumor.
Harapannya adalah novel itu kanker dapat dibuat terapi yang memanfaatkan kerentanan tumor akibat rDNA berulang.
DNA Ribosom dan Penuaan
Para ilmuwan baru-baru ini menemukan bukti bahwa rDNA juga berperan dalam penuaan. Para peneliti menemukan bahwa seiring bertambahnya usia hewan, rDNA mereka mengalami perubahan epigenetik yang disebut metilasi. Gugus metil tidak mengubah urutan DNA, tetapi mengubah cara gen diekspresikan.
Petunjuk potensial lain dalam penuaan adalah pengurangan pengulangan rDNA. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menjelaskan peran rDNA dan penuaan.
Saat para ilmuwan mempelajari lebih lanjut tentang rDNA dan bagaimana hal itu dapat memengaruhi ribosom dan perkembangan protein, tetap ada hal yang luar biasa menjanjikan obat-obatan baru untuk mengobati tidak hanya penuaan, tetapi juga kondisi yang merusak seperti kanker dan neurologis gangguan.