Situs pengikat ribosom (SPR), atau dikenal sebagai ribosome binding site (RBS) dalam bahasa Inggris, adalah sekuens nukleotida yang terletak di bagian hulu kodon mulai pada transkrip mRNA. Fungsi utama situs ini adalah merekrut ribosom selama tahap inisiasi proses translasi. Pada umumnya, SPR mengacu pada sekuens di bakteri, meskipun situs masuk internal ribosom telah ditemukan pada mRNA dari sel eukariota atau virus yang menginfeksi eukariota. Rekrutmen ribosom pada eukariota pada umumnya dimediasi oleh tudung '5 yang ada pada mRNA eukariota.
Prokariota
suntingSPR pada prokariota merupakan suatu wilayah yang terletak di bagian hulu kodon mulai. Wilayah pada mRNA ini memiliki sekuens konsensus 5'-AGGAGG-3' yang juga dikenal sebagai sekuens Shine-Dalgarno (SD).[1] Sekuens komplementernya (CCUCCU), yang disebut anti-Shine-Dalgarno (ASD), terdapat pada ujung 3' dari daerah 16S pada subunit ribosom yang lebih kecil (30S). Saat ribosom menemukan sekuens Shine-Dalgarno, bagian ASD-nya akan berpasangan basa dengan sekuens tersebut, dan setelahnya proses translasi pun dimulai.[2][3]
Pada Arkea, ditemukan variasi dari sekuens 5'-AGGAGG-3' berupa daerah 5'-GGTG-3' yang sangat terkonservasi, terletak 5 pasangan basa di hulu situs mulai. Di samping itu, beberapa daerah inisiasi bakteri tertentu, seperti rpsA pada E. coli, justru tidak memiliki sekuens SD yang dapat dikenali sama sekali.[4]
Pengaruh terhadap laju inisiasi translasi
suntingKetika proses transkripsi masih berlangsung, ribosom prokariota sudah mulai menerjemahkan transkrip mRNA. Artinya, translasi dan transkripsi berjalan secara paralel. mRNA bakteri umumnya bersifat polisistronik dan mengandung lebih dari satu situs pengikat ribosom. Di antara seluruh tahapan sintesis protein pada prokariota, inisiasi translasi merupakan tahap yang paling ketat regulasinya.[5]
Laju translasi dipengaruhi oleh dua faktor:
- kecepatan perekrutan ribosom ke RBS
- Tingkat kemampuan ribosom yang direkrut untuk memulai translasi
Urutan RBS memengaruhi kedua faktor tersebut.
Faktor yang memengaruhi laju rekrutmen ribosom
suntingProtein ribosom S1 berikatan dengan sekuens adenin yang terletak di hulu RBS. Semakin tinggi konsentrasi adenin di hulu RBS, semakin tinggi pula laju rekrutmen ribosom.[5]
Faktor yang memengaruhi efisiensi inisiasi translasi
suntingTingkat komplementaritas antara sekuens SD pada mRNA dengan ASD pada ribosom sangat berpengaruh terhadap efisiensi inisiasi translasi. Semakin tinggi komplementaritasnya, semakin tinggi pula efisiensi inisiasinya.[6] Namun, hal ini hanya berlaku sampai batas tertentu. Komplementaritas yang terlalu tinggi justru dapat menurunkan laju translasi karena ribosom menjadi terlalu erat terikat sehingga sulit untuk bergerak ke arah hilir.[6]
Jarak optimal antara RBS dan kodon mulai bersifat bervariasi, bergantung pada bagian sekuens SD yang dikodekan dalam RBS yang bersangkutan serta jaraknya terhadap situs mulai dari sekuens SD konsensus. Jarak yang optimal akan meningkatkan laju inisiasi translasi begitu ribosom sudah terikat.[6] Selain itu, sebuah studi juga menemukan bahwa komposisi nukleotida di daerah penyela turut memengaruhi laju inisiasi translasi.[7]
Protein kejut panas
suntingStruktur sekunder yang terbentuk pada RBS dapat memengaruhi efisiensi translasi mRNA dan umumnya bersifat menghambat translasi. Struktur sekunder ini terbentuk melalui ikatan hidrogen antarpasangan basa mRNA dan sensitif terhadap suhu. Pada suhu yang lebih tinggi dari biasanya (~42°C), struktur sekunder RBS pada protein kejut panas akan terurai, sehingga ribosom dapat berikatan dan memulai translasi. Mekanisme ini memungkinkan sel untuk merespons kenaikan suhu.[5]
Eukariota
suntingTudung '5
suntingRekrutmen ribosom pada eukariota terjadi ketika faktor inisiasi eukariota elF4F dan protein pengikat poli(A) (PABP) mengenali mRNA bertudung '5 dan merekrut kompleks ribosom 43S pada lokasi tersebut.[8]
Inisiasi translasi terjadi setelah ribosom direkrut, yaitu pada kodon mulai (digarisbawahi) yang terdapat dalam sekuens konsensus Kozak ACCAUGG. Karena sekuens Kozak sendiri tidak terlibat dalam proses rekrutmen ribosom, sekuens ini tidak dianggap sebagai situs pengikat ribosom.[2][8]
Situs masuk ribosom internal (IRES)
suntingRibosom eukariota diketahui dapat mengikat transkrip tanpa melibatkan tudung 5', yakni melalui sekuens yang disebut situs masuk ribosom internal. Proses ini tidak bergantung pada keseluruhan set faktor inisiasi translasi (walaupun bergantung pada jenis IRES-nya) dan umumnya ditemukan pada translasi mRNA virus.[9]
Anotasi gen
suntingIdentifikasi SPR dilakukan untuk menentukan letak situs inisiasi translasi pada sekuens niranotasi, lazim disebut sebagai prediksi terminal-N. Hal ini terutama berguna ketika terdapat beberapa kodon mulai di sekitar kemungkinan situs mulai dari sekuens koding protein.[10][11]
Identifikasi RBS cukup sulit dilakukan karena sekuens-sekuens ini cenderung sangat terdegenerasi.[12] Salah satu pendekatan untuk mengidentifikasi RBS pada E. coli adalah dengan menggunakan jaringan saraf tiruan.[13] Pendekatan lainnya adalah dengan menggunakan metode sampling Gibbs.[10]
Lihat juga
sunting- Situs pengikatan ribosom operon alfa
- Terjemahan eukariotik
- Translasi bakteri
- Terjemahan Archaea
- Prediksi gen
Referensi
sunting- ^ Shine, J.; Dalgarno, L. (1975-03-06). "Determinant of cistron specificity in bacterial ribosomes". Nature. 254 (5495): 34–38. Bibcode:1975Natur.254...34S. doi:10.1038/254034a0. PMID 803646. S2CID 4162567.
- ^ a b "Ribosomal Binding Site Sequence Requirements". www.thermofisher.com. Diakses tanggal 2015-10-16.
- ^ "Help:Ribosome Binding Site - parts.igem.org". parts.igem.org. Diakses tanggal 2015-10-16.
- ^ Omotajo, Damilola; Tate, Travis; Cho, Hyuk; Choudhary, Madhusudan (2015-08-14). "Distribution and diversity of ribosome binding sites in prokaryotic genomes". BMC Genomics. 16 (1): 604. doi:10.1186/s12864-015-1808-6. ISSN 1471-2164. PMC 4535381. PMID 26268350.
- ^ a b c Laursen, Brian Søgaard; Sørensen, Hans Peter; Mortensen, Kim Kusk; Sperling-Petersen, Hans Uffe (2005-03-01). "Initiation of Protein Synthesis in Bacteria". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 69 (1): 101–123. doi:10.1128/MMBR.69.1.101-123.2005. ISSN 1092-2172. PMC 1082788. PMID 15755955.
- ^ a b c De Boer, Herman A.; Hui, Anna S. (1990-01-01). "[9] Sequences within ribosome binding site affecting messenger RNA translatability and method to direct ribosomes to single messenger RNA species". Dalam Enzymology, BT - Methods in (ed.). Gene Expression Technology. Methods in Enzymology. Vol. 185. Academic Press. hlm. 103–114. doi:10.1016/0076-6879(90)85011-C. ISBN 9780121820862. PMID 2199771.
- ^ Stormo, Gary D.; Schneider, Thomas D.; Gold, Larry M. (1982-05-11). "Characterization of translational initiation sites in E. coli". Nucleic Acids Research. 10 (9): 2971–2996. doi:10.1093/nar/10.9.2971. ISSN 0305-1048. PMC 320669. PMID 7048258.
- ^ a b Hellen, Christopher U. T.; Sarnow, Peter (2001-07-01). "Internal ribosome entry sites in eukaryotic mRNA molecules". Genes & Development. 15 (13): 1593–1612. doi:10.1101/gad.891101. ISSN 0890-9369. PMID 11445534.
- ^ Pisarev, Andrey V.; Shirokikh, Nikolay E.; Hellen, Christopher U.T. (2005). "Translation initiation by factor-independent binding of eukaryotic ribosomes to internal ribosomal entry sites". Comptes Rendus Biologies. 328 (7): 589–605. doi:10.1016/j.crvi.2005.02.004. PMID 15992743.
- ^ a b Hayes, William S.; Borodovsky, Mark (1998). "Deriving ribosomal binding site (RBS) statistical models from unannotated DNA sequences and the use of the RBS model for N-terminal prediction" (PDF). Pacific Symposium on Biocomputing. 3: 279–290. Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 2015-12-08. Diakses tanggal 2015-12-04.
- ^ Noguchi, Hideki; Taniguchi, Takeaki; Itoh, Takehiko (2008-12-01). "MetaGeneAnnotator: Detecting Species-Specific Patterns of Ribosomal Binding Site for Precise Gene Prediction in Anonymous Prokaryotic and Phage Genomes". DNA Research. 15 (6): 387–396. doi:10.1093/dnares/dsn027. ISSN 1340-2838. PMC 2608843. PMID 18940874.
- ^ Oliveira, Márcio Ferreira da Silva; Mendes, Daniele Quintella; Ferrari, Luciana Itida; Vasconcelos, Ana Tereza Ribeiro (2004). "Ribosome binding site recognition using neural networks". Genetics and Molecular Biology. 27 (4): 644–650. doi:10.1590/S1415-47572004000400028. ISSN 1415-4757.
- ^ Stormo, Gary D. (2000-01-01). "DNA binding sites: representation and discovery". Bioinformatics. 16 (1): 16–23. doi:10.1093/bioinformatics/16.1.16. ISSN 1367-4803. PMID 10812473.
