RNA Pelaksana Sintesa Protein

ASAM nukleat dalam sel ada dua macam: DNA dan RNA (ribo-nucleic acid, asam ribo-nukleat). Seperti halnya DNA, dan RNA adalah polimer nukleotida. Monomer nukleotida itu dibina atas tiga gugus molekul:
1) gula ribosa atau S; 2) posfat atau P; 3) basa-N atau B. Ringkasnya: P-S-B. Bedanya dari DNA ialah: 1) gulanya terdiri dari ribosa, tidak mengalami deoksigenasi; 2) basa timin (T) pada DNA digantikan oleh urasil (U); 3) banyak urutan basa nukleotidanya jauh lebih sedikit dari DNA; 4) terdiri dari utas tunggal, tidak berpasangan seperti DNA; 5) terentang lurus, tidak berpilin seperti DNA; 6) disintesa dari DNA, pada umumnya.

Satu gen struktur, gen yang menyintesa protein, bisa beberapa kali lebih panjang dari pada RNA yang dicetaknya. Karena satu molekul DNA itu memiliki urutan selang atau intervening sequences yang tidak ikut membina RNA. Selain itu DNA suatu gen memiliki urutan berulang pula, dan urutan berulang ini membuat gen itu jadi panjang sekali. DNA dalam sel bersusun dalam bentuk utas double dan berpasangan. Basa tiap utas yang berpasangan membentuk komplemen menurut rumus A-T, G-C. Tapi RNA berupa utas tunggal, karena itu basanya tidak membentuk pasangan.

Namun, pada tempat lengkungan bisa juga basa itu berpasangan, jika bersifat komplemen dan setentang, yaitu A-U dan
G-C (Ingat T pada DNA digantikan U pada RNA). Pada umumnya memang RNA itu terentang lurus dan tidak berpilin.

ADA juga yang melengkung membentuk seperti huruf U atau jepit rambut. Pada lengkungan itu terbentuk perpasangan basa yang komplemen seperti halnya pada DNA yang double helix. Meski asam nukleat dalam bentuk utas tunggal secara kimia kurang stabil, namun para ahli berpendirian sama bahwa asal mula kehidupan milyaran tahun lalu terdiri dari RNA. Jadi DNA itu belakangan muncul dibandingkan dengan RNA.
***

RNA bertugas sebagai pelaksana fungsi DNA untuk menumbuhkan dan memelihara karakter lewat kedua proses: replikasi dan transkripsi. Replikasi bertujuan untuk pembelahan atau perbaikan sel, sedangkan transkripsi bertujuan untuk sintesa protein dan bahan organik lain dalam sel. Untuk tugas itu RNA dibagi atas 3 macam: 1) RNAm; 2) RNAr; 3) RNAt. m = messenger, pembawa perintah atau berita; r = ribosom; t = transfer, pengangkut.

Di antara ketiga macam RNAm adalah yang pemegang peran menentukan dalam sintesa protein. Dalam transkripsi urutan basa pada salah satu utas DNA, yaitu yang memiliki urutan 5′-3′, dicetakkan pada RNAm, dan pencetakan itu menurut rumus perpasangan basa DNA dalam keadaan dua utas berpasangan. T pada DNA mencetak A pada RNA, A mencetak U, G mencetak C, dan C mencetak G, menurut rumus: A-U, G-C. Maka jika utas DNA berurutan AATGGCATTGCGGCA misalnya maka yang dicetakkan pada RNAm ialah berurutan UUACCGUAACGCCGU.

Di antara ketiga macam RNA, RNAm pulalah yang paling panjang urutan basanya. Terdiri dari beberapa ratus sampai sekitar seribu basa. RNAm ini terentang lurus, tidak membentuk lengkungan pelipatan. Tiga tiga serangkai urutan basa pada DNA, yang dibaca sejak dari depan, yaitu arah 5′-3′, disebut kodongen.

Kodogen artinya yang mengkode atau yang menyandi. Tiga serangkai urutan basa yang dicetakkan pada RNAm di tengah kodogen itu disebut kodon, artinya kode atau sandi. Urutan basa pada DNA di atas yang dimaksud dengan kodogen ialah: AAT, GGC, ATT, GCG, GCA. Kodon yang dicetakkan pada RNAm ialah UUA, CCG, UAA, CGC, CGU. Satu kodon dalam sintesa protein akan menyandi satu asam amino.

Ada 20 macam asam amino yang membina protein dalam sel atau produk sel, dan tiap macam memiliki kodon tertentu. Ada 4 macam basa yang membina kodon, dan secara matematika kemungkinan kombinasi ke-4 basa itu membina satu kodon ialah 34 atau 64. Jadi jumlah kodon ialah 64. Karena hanya ada 20 macam asam amino yang akan dirangkaikan maka satu macam asam amino berarti disandi oleh sekitar 2-4 macam kodon. Di antara yang 64 macam kodon itu ada tiga yang khusus bertindak sebagai kodon stop atau kodon terminasi. Artinya jika transkripsi sampai pada kodon itu maka pencetakan RNAm berhenti.

RNAr dan RNAt adalah urutan pendek dan biasa melengkung, bahkan pada RNAr membentuk lilitan. RNAr seperti namanya terdapat dalam riboson. RNAr itu ada tiga macam pula, satu panjang dua pendek. Yang panjang terdiri dari sekitar 1.500 nukleotida, yang pendek 120 dan 160 nukleotida. Ketiganya membina subunit ribosom. Yang panjang membina subunit besar, yang pendek keduanya membina subunit kecil. RNAt terdiri dari sekitar 70 basa nukleotida, selalu membentuk lengkungan bentuk huruf U, dan secara keseluruhan ada juga menyebut seperti daun. Pada salah satu puncak lengkungan bentuk U itu terdapat tiga basa berurutan. Urutan basa itu disebut anti-kodon.

Ketika sintesa protein berlangsung maka anti-kodon dari tiap RNAt ini akan berikatan (berpasangan) dengan kodon pada RNAm. Urutan basa berseberangan dengan anti-kodon berikatan dengan asam amino. Perikatan itu terjadi dengan macam asam amino tertentu, dan ditentukan pula oleh urutan anti-kodon-nya. Karena asam amino yang akan dirangkaian pada RNAm bergantung kepada macam kodon demikian pulalah halnya dengan macam asam amino yang berikatan dengan RNAt. Tegasnya RNAt mengikat dan mengangkut asam amino tertentu, dan macam RNAt itu ditentukan oleh macam anti-kodon. RNAt mengangkut asam amino ke riboson, tempat dilangsungkannya sintesa protein. Di sana sudah terentang menunggu RNAm yang akan mengatur urutan asam amino yang akan diuntaikan. Berarti mengatur RNAt mana yang masuk ke riboson lebih dulu, dan yang lain menunggu di luar.

Ketiga macam RNA ditranskripsi oleh gen-gen tertentu. Hanya saja ketiga macam RNAr yang membina ribosom itu dalam pengamatan mutakhir ditranskripsi oleh satu macam gen saja. Cuma dalam proses pematangan mengalami pemotongan-pemotongan. Gen RNAr dan RNAt terdiri dari beberapa duplikat, karena RNA ini perlu banyak ditranskripsi.

Khusus RNAr banyak terdapat sekitar apa yang disebut nukleolus atau anak inti. Ini adalah butiran kecil yang sering ditemukan dalam inti sel hewan, sebagai kumpulan berbagai kromatin yang sama-sama bekerja mentranskripsi RNAr. Jadi di daerah nukleolus beberapa kromatin memiliki gen mencetak RNAr. Berarti gen RNAr memiliki banyak duplikat dan letaknya tersebar pada beberapa kromatin.
***

SETELAH transkripsi selesai RNA mengalami proses pematangan. RNA mentah itu disebut RNA transkrip. Yang kita catat sebagai contoh dalam proses pematangan ialah RNAm, karena inilah yang terpanjang dan memegang peranan menentukan sintesa protein. RNAm itu memiliki dua daerah yang keduanya berselang-seling, yaitu ekson dan intron. Ekson adalah daerah atau fragmen RNA transkrip yang akan menjadi RNAm, diangkut ke sitoplasma, dan bekerja untuk mensintesa protein. Sedangkan intron tetap tinggal dalam inti. Tetapi, ia aktif bekerja untuk menyambung-nyambungkan ekson pada kedua ujung-pangkal fragmennya.

Enzim yang mengkatalisa penyambungan asam nukleat disebut ligase. Jadi intron di sini dianggap sebagai enzim ligase (disebut ribozim), meski ada para ahli biokimia menyebut bahwa istilah enzim tidak cocok untuk molekul yang bekerja untuk mengkatalisa perangkaian fragmen-fragmen molekulnya sendiri.

Satu gen struktur terdiri dari sekitar 5.000 bp, sedangkan RNAm terdiri dari sekitar 1.000 basa saja. Panjang RNA tidak lagi disebut dalam satuan bp, karena basanya di sini tidak berpasangan lagi, karena terdiri dari utas tunggal (bp = base pair, pasangan basa). Berarti hanya 20 persen DNA suatu gen aktif mensintesa protein. Intron di dalam DNA dikira bertindak sebagai sekat pengaman ekson-ekson, ibarat isolator. Namun anehnya batas antara intron dengan akson sesewaktu bisa bergeser satu atau beberapa basa. Daerah tak bertuan ini disebut daerah konsensus.

Oleh karena itu, bisa terbentuk fragmen ekson yang lebih pendek atau lebih panjang dari biasa. Jika ada 1-2 basa konsensus yang biasanya milik intron terbawa ke ekson sebelahnya, berarti eksonnya jadi lebih panjang dari biasa.

Sebaliknya bisa juga 1-2 basa konsensus yang biasanya ikut ke ekson tetap tinggal dalam inti, menyambung dengan intron. Makin panjang ekson berarti makin banyak kodon, berarti makin panjang pula protein yang dibentuk. Tapi bisa juga terjadi meski ekson baru itu lebih panjang dari sebelumnya, kebetulan nanti di tempat itu terbentuk kodon stop. Maka sintesa protein pun nanti akan berhenti di situ. Berarti protein yang terbentuk lebih pendek dari biasa, dan sering sekali tidak bisa berfungsi atau merosot fungsinya.

Namun, ada pakar menyebut bahwa terjadinya pergeseran beberapa basa intron dengan ekson dalam proses pematangan adalah proses yang normal, dan dengan cara ini terbentuk berbagai variant sejenis protein. Misalnya variasi berbagai protein yang membina serat miosin dalam sel otot, yang membuat otot pada berbagai organ tubuh memiliki variasi sifat dan perilaku dan khusus hanya dimiliki oleh organ bersangkutan.

NAMUN, pergeseran basa antara ekson dan intron itu bisa juga menyebabkan mutasi, kalau kodon baru yang terbentuk menyandi asam amino yang beda sekali dengan yang asal. Ini terdapat pada beberapa variant thalassemia, yaitu penyakit keturunan anemia berat. Penderitanya memiliki eritrosit atau sel darah merah yang pendek umur dan rapuh, sehingga dalam peredaran darah mudah bergumpal dan hancur.

Oleh karena itu, orang penderita kurang darah yang amat parah, menyebabkan sumsum tulang dan limpa, sebagai tempat membikin eritrosit baru, jadi aktif sekali. Ini menyebabkan tulang jadi kurang berfungsi sebagai alat penunjang tubuh, dan limpa orangnya bengkak dan keras. Penyakit ini diturunkan oleh kedua orangtua, jadi masing-masing orangtua itu memiliki alel resesif thalassemia. Pada anak kedua alel ini bertemu sehingga tertentu thalassemia major namanya, yakni thalassemia berat. Pada thalassemia berat ini, jiwa si anak hanya bisa diselamatkan dengan cara transfusi darah yang teratur misalnya 1 x 2 minggu.

Akan tetapi, dengan transfusi yang terus-menerus ini timbul komplikasi, hati sebagai yang ikut berperan untuk memelihara eritrosit, dan eritrosit itu mengandung poros unsur besi (Fe), maka dalam organ ini lama-lama akan bertimbun besi, dan ini bisa mengganggu fungsi organ bersangkutan. Anak thalassemia major umurnya biasanya terbatas, di bawah 10 tahun. Namun mutasi pada proses pematangan RNAm ini hanya sebagian kecil dari penyebab thalassemia. Sebagian besar lainnya terjadi karena mutasi pada gennya sendiri. Yaitu gen globin. Globin adalah protein yang menjadi pembina utama hemoglobin (Hb). Ini adalah pigmen berwarna merah. Merah karena mengandung Fe tadi. Hb terkandung dalam eritrosit dan berfungsi untuk mengikat dan mengangkut oksigen dari paru ke tiap sel tubuh. Oleh mutasi pada gen globin ini maka bisa terjadi hanya sebagian globin yang terbentuk, sebagian lagi tidak terbentuk. Karena macam globin tidak lengkap Hb tidak berfungsi sehingga eritrosit jadi rapuh dan berumur pendek.

***

BANYAK fragmen ekson bervariasi dan bergantung pula pada panjang DNA suatu gen. Ada gen yang eksonnya hanya 2, ada pula yang banyak sekali yaitu mendekati 80. Berarti banyak fragmen intron yang menyeling mereka sekitar sebanyak itu pula, karena antara dua ekson berdekatan diseling oleh satu intron. Umumnya fragmen ekson lebih pendek-pendek dari pada fragmen intron.

Belum jelas apa yang mengatur daerah konsensus antara intron dan ekson. Kenapa sesewaktu terjadi pergeseran 1-2 basa masuk ke ekson atau intron di daerah konsensus, sehingga terbentuk berbagai variant sejenis protein. Bahwa DNA-lah tempat mengatur kehidupan kita kabur jadinya. Karena tampaknya ada lagi materi lain yang mengatur aktivitas DNA itu sendiri.

Dr Wildan Yatim, pakar genetika Universitas Padjadjaran, Bandung

diambil dari Kompas, Jumat, 20 Oktober 2000