Pengertian
RNA duta adalah molekul dalam sel yang membawa kode dari DNA di nukleus ke situs sintesis protein di sitoplasma (ribosom). Molekul yang akhirnya dikenal dengan nama lain mRNA (RNA messenger) pertama kali dijelaskan pada 1956 oleh ilmuwan Elliot Volkin dan Lazarus Astrachan. Selain mRNA, ada dua jenis RNA utama lainnya: ribosomal RNA (rRNA) dan transfer RNA (tRNA). RNA duta membawa “instruksi manual” tentang cara membangun dan mempertahankan tubuh. RNA duta mentransfer informasi dari DNA ke mesin sel yang membuat protein. Agar setiap sel mempertahankan strukturnya dan melakukan semua fungsinya, ia harus terus menerus memproduksi bagian-bagian khusus sel-sel (protein).
Di dalam setiap nukleus, protein multi subunit yang disebut RNA polimerase II (RNAP II) membaca DNA dan secara bersamaan membuat “pesan” atau transkrip, yang disebut RNA duta (mRNA), dalam proses yang disebut transkripsi. Molekul mRNA terdiri dari untaian molekul yang relatif pendek, tunggal yang terdiri dari adenin, sitosin, guanin dan basa urasil yang disatukan oleh tulang punggung fosfat gula. Ketika RNA polimerase selesai membaca bagian DNA, salinan pra-mRNA diproses untuk membentuk mRNA matang dan kemudian ditransfer keluar dari inti sel. Ribosom membaca mRNA dan menerjemahkan pesan ke dalam protein fungsional dalam proses yang disebut translasi. Bergantung pada struktur dan fungsi protein yang baru disintesis, itu akan dimodifikasi lebih lanjut oleh sel, diekspor ke ruang ekstra-seluler, atau akan tetap berada di dalam sel. Diagram di bawah ini menunjukkan transkripsi (DNA-> RNA) yang terjadi di inti sel di mana RNAP adalah enzim RNA polimerase II yang mensintesis RNA.
Prekursor mRNA mengandung intron dan ekson. Intron dihapus sebelum translasi, sedangkan kode ekson untuk urutan asam amino protein. Untuk membuat mRNA yang matang, mesin sel menghilangkan intron “yang tidak dapat diterjemahkan” dari pra-mRNA, hanya menyisakan sekuens ekson yang dapat diterjemahkan dalam mRNA.
Jenis mRNA
Pre-mRNA dan hnRNA
Prekursor mRNA (pre-mRNA) adalah transkrip utama mRNA eukariotik karena berasal dari templat DNA. Pre-mRNA adalah bagian dari kelompok RNA yang disebut RNA nuklir heterogen (hnRNA). hnRNA mengacu pada semua RNA untai tunggal yang terletak di dalam inti sel tempat transkripsi terjadi (DNA-> RNA) dan pra-mRNA membentuk sebagian besar asam ribonukleat ini. Pre-mRNA mengandung urutan yang perlu dihapus atau “disebarkan” sebelum diterjemahkan ke dalam protein. Urutan ini dapat dihapus melalui aktivitas katalitik RNA itu sendiri, atau melalui aksi struktur multi-protein yang disebut spliceosome. Setelah langkah pemrosesan ini, pra-mRNA dianggap sebagai transkrip mRNA yang matang.
mRNA monosistronik
Sebuah molekul mRNA monosistronik mengandung sekuens ekson yang mengkode protein tunggal. Kebanyakan mRNA eukariotik adalah monosistronik.
mRNA Bisistronik
Sebuah molekul mRNA bikistronik mengandung sekuens pengkodean ekson untuk dua protein.
mRNA polikistronik
Sebuah molekul mRNA polikistronik mengandung sekuens pengkodean ekson untuk beberapa protein. Sebagian besar mRNA bakteri dan bakteriofag (virus yang hidup di inang bakteri) adalah polikistronik.
Perbedaan
Perbedaan mRNA Prokariotik dan Eukariotik. mRNA prokariotik polikistronik mengandung banyak situs untuk memulai dan mengakhiri sintesis protein. Eukariota hanya memiliki satu situs untuk inisiasi translasi dan mRNA eukariotik terutama monosistronik. Prokariota kekurangan organel dan amplop nukleus yang terdefinisi dengan baik, dan oleh karena itu terjemahan mRNA dapat digabungkan dengan transkripsi mRNA di sitoplasma. Pada eukariota, mRNA ditranskripsikan pada kromosom dalam nukleus, dan setelah diproses, dialirkan melalui pori-pori nukleus dan ke dalam sitoplasma.
Tidak seperti prokariota, translasi pada eukariota hanya terjadi setelah transkripsi selesai. MRNA parsarotik terus terdegradasi oleh ribonuklease, enzim yang memotong RNA. Sebagai contoh, waktu paruh mRNA dalam E. Coli adalah sekitar dua menit. MRNA bakteri berumur pendek untuk memungkinkan fleksibilitas dalam menyesuaikan dengan kondisi lingkungan yang berubah dengan cepat. MRNA Eukariotik lebih stabil secara metabolik. Misalnya, prekursor sel darah merah mamalia (retikulosit), yang telah kehilangan nukleusnya, mensintesis hemoglobin selama beberapa hari dengan menerjemahkan mRNA yang ditranskripsikan ketika nukleus masih ada. Terakhir, mRNA dari prokariota mengalami pemrosesan minimal. Pada eukariota, pre-mRNA harus menjalani proses sebelum diterjemahkan, yang melibatkan penghilangan intron, penambahan kepala 5′ serta ekor poli-adenilat 3′ sebelum mRNA matang terbentuk dan siap untuk diterjemahkan.
Fungsi mRNA
Fungsi utama mRNA adalah bertindak sebagai perantara antara informasi genetik dalam DNA dan urutan asam amino protein. mRNA mengandung kodon yang melengkapi urutan nukleotida pada DNA cetakan dan mengarahkan pembentukan asam amino melalui aksi ribosom dan tRNA. mRNA juga mengandung beberapa daerah pengaturan yang dapat menentukan waktu dan tingkat penerjemahan. Selain itu, memastikan bahwa hasil terjemahan secara teratur karena mengandung situs untuk docking ribosom, tRNA serta berbagai protein pembantu.
Protein yang diproduksi oleh sel memainkan berbagai peran, baik sebagai enzim, molekul struktural atau sebagai mesin transportasi untuk berbagai komponen seluler. Beberapa sel juga dikhususkan untuk mensekresikan protein, seperti kelenjar yang memproduksi enzim pencernaan atau hormon yang mempengaruhi metabolisme seluruh organisme.
Terjemahan mRNA
mRNA dapat diterjemahkan pada ribosom bebas di sitoplasma dengan bantuan molekul transfer RNA (tRNA) dan beberapa protein yang disebut inisiasi, elongasi dan faktor terminasi. Protein yang disintesis pada ribosom bebas di sitoplasma sering digunakan oleh sel di sitoplasma itu sendiri atau ditargetkan untuk digunakan di dalam organel intraseluler. Alternatifnya, protein yang harus disekresikan mulai diterjemahkan ke dalam sitoplasma tetapi segera setelah beberapa residu pertama diterjemahkan, protein spesifik mengangkut seluruh mesin terjemahan ke membran retikulum endoplasma (RE). Beberapa asam amino awal tertanam di membran RE dan sisa protein lainnya dilepaskan ke ruang interior RE. Urutan pendek dihapus dari protein yang perlu disekresikan dari sel, sedangkan yang dimaksudkan untuk membran internal mempertahankan peregangan pendek sebagai jangkar membran.
Contoh Gangguan Terkait Proses mRNA
Lebih dari 200 penyakit dikaitkan dengan cacat dalam pemrosesan pra-mRNA menjadi mRNA. Mutasi pada mesin DNA atau splicing secara besar-besaran mempengaruhi akurasi penyambungan pre-mRNA. Sebagai contoh, urutan DNA abnormal dapat menghilangkan, melemahkan atau mengaktifkan situs sambatan tersembunyi di pra-mRNA. Demikian juga jika mesin splicing tidak berfungsi dengan benar, spliceosome dapat memotong pra-mRNA secara tidak benar terlepas dari urutannya. Mutasi ini menghasilkan pemrosesan preMMRA ke mRNA yang akan mengkodekan protein yang rusak. MRNA-mRNA abnormal itu sendiri kadang-kadang juga merupakan target untuk penghancuran mRNA yang dimediasi oleh nonsense serta degradasi ko-transkripsional dari pre-mRNA yang baru lahir. Sel-sel yang berasal dari pasien dengan berbagai penyakit termasuk progeria, kanker payudara dan cystic fibrosis menampilkan cacat penyambungan RNA, dengan kanker dan penyakit neuropatologi menjadi yang paling umum.
