Kontrol ekspresi gen pada eukaryot

Tidak semua gen dapat diekspresikan dalam waktu bersamaan

·         Sebagian dari produk gen diperlukan oleh semua sel setiap saat. Gen esensial semacam ini diekspresikan oleh semua sel.

·         Gen yang lain, hanya diperlukan oleh sel tertentu atau pada waktu khusus tertentu, ekspresi dari gen “inducible” ini secara ketat dikontrol didalam setiap sel.

·         Sebagai contoh: Sel-sel b pankreas, membuat insulin melalui ekspresi gen insulin. Seandainya neuron mengekspresikan  insulin,maka dipastikan muncul masalah.

Pengaturan ekspresi pada Eukaryot

·         Sebagian dari cara umum pengaturan gen pada prokaryot juga digunakan pada eukaryote, namun tidak ada sistem ‘operon’ pada eukaryot.

·         Gen eukaryote di kontrol secara individual dan masing-masing gen memiliki sekuen pengontrol khusus yang berada mendahului sisi ‘start’ dimulainya transkripsi.

·         Disamping itu, juga terdapat beberapa cara tambahan untuk mengontrol ekspresi gen eukaryote

Eukaryot memiliki genome yang besar dan kompleks

·         The human genome (genome manusia) adalah sekitar 3 x 10⁹ base pairs, atau ≈ 1 m DNA

·         Karena diploid, masing-masing nucleus mengandung 6 x 10⁹ base pairs atau ≈ 2 m DNA

·         Beberapa gen yg sekelompok berada saling berdekatan dalam kromosom yg sama.

·         Gen-gen dengan fungsi2 yang saling terkait terdistribusi secara random di keseluruhan genom.

·         Pada eukaryot lebih kompleks dibandikan pada prokaryote

·         Perbedaan utama: adanya membran inti pada eukaryote yang mencegah terjadinya transkripsi dan translasi secara simultan seperti yang terjadi pada prokaryote.

·         Pada prokaryote, kontrol inisiasi transkripsi merupakan titik kontrol utama, sedangkan pada eukaryote, pengaturan ekspresi gen dikontrol hampir secara ekuivalen pada beberapa titik kontrol.

Overview mekanisme pengaturan. Produk gen A adalah enzim A yang disintesis scr ‘constitutive’ dan mengendalikan suatu reaksi. Enzim B jg disintesis secara constitutive, tetapi aktivitasnya dapat diinhibisi. Sintesis produk gen C dapat dicegah melalui kontrol pada level translasi. Sintesis produk gen C dapat dicegah melalui kontrol pada level trankripsi. 

                                                                                                                                                                                    

Why is Gene Regulation Necessary?

• The cardinal rule of existence for any organism is economy.

• By switching genes off when they are not needed, cells can prevent resources from being wasted. There should be natural selection favouring the ability to switch genes on and off.

• A typical human cell normally expresses about 3% to 5% of its genes at any given time.

• Cancer results from genes that do not turn off properly. Cancer cells have lost their ability to regulate mitosis, resulting in uncontrolled cell division.

DNA dalam pak dengan densitas tinggi tidak dapat diekspresikan

·         Karena ukurannya, maka DNA eukaryote harus di pak.

·         Heterochromatin, merupakan bentuk pak DNA dengan densitas paling tinggi, tidak dapat ditranskripsikan, dengan demikian maka tidak ada ekspresi gen.

Hanya satu subset dari gen-gen yang diekspresikan setiap saat

·         Memerlukan energi yang tinggi untuk mengekspresikan gen.

·         Dengan demikian maka merupakan suatu pemborosan apabila ekspresi semua gen dilakukan setiap saat.

·         Melalui cara ekspresi gen secara diferensial ini, sel dapat merespond terhadap perubahan-perubahan lingkungan.

·         Ekspresi diferensial, memungkinkan sel-sel untuk terspesialisasi pada organisme-organisme multiseluler.

·         Ekspresi diferensial juga memungkinkan organisme untuk dapat berkembang

Tiga macam RNA Polymerase pada eukaryote

1.      RNA Polymerase I - menyusun rRNA pada nucleolus

2.      RNA Polymerase II – menyusun mRA pada nucleoplasm

3.      RNA Polymerase III – menyusun tRNA pada nucleoplasm