STRUKTUR DAN FUNGSI ARN BAMBANG IRAWAN

KOMPETENSI Dapat menjelaskan dan mengambarkan struktur ARN Dapat menjelaskan perbedaan antara struktur ARN dan ADN. Dapat menjelaskan hubungan urutan nukleotida pada ARN dan ADN. Dapat menjebut jenis-jenis ARN. Dapat menjelaskan fungsi masing-masing jenis ARN.

PENGANTAR ADN bukanlah satu-satunya bahan genetik, Ada molekul lain yang juga merupakan bahan genetik dan memiliki struktur sangat mirip dengan ADN yaitu asam ribonukleat atau ARN, (RNA atau ribonucleic acid). ARN berperan utama dalam proses ekspresi informasi tersebut atau ekspresi gen.

STRUKTUR ARN Pada dasarnya struktur ARN sangat mirip dengan struktur ADN. ARN juga merupakan suatu polinukleotida Nukleotioda pada ARN juga tersusun dari komponen gula, gugus fosfat, dan basa nitrogen. Basa nitrogen pada ARN juga ada 4 jenis.

PERBEDAAN DENGAN ADN Gula pentosa pada ARN adalah gula ribose, bukan deoksiribosa Pada ARN tidak terdapat basa timin, sebagai gantinya terdapat basa urasil, basa ini juga dari golongan pirimidin sebagaimana timin. ARN merupakan rantai polinukleotida tunggal, bukan rantai heliks ganda sebagaimana ADN.

GULA RIBOSA Ribosa memiliki struktur sama dengan deoksiribosa, perbedaannya adalah pada atom C-2’ terdapat gugus OH. Pada deoksiribosa oksigen pada gugus OH hilang oleh karena itu disebut deoksiribosa. Komponen dan urutan atom lain dalam gula ribosa ini sama dengan gula deoksiribosa, bahkan tempat perlekatan gugus fosfat dan basa nitrogen pun sama.

URASIL DAN TIMIN Struktur urasil juga sangat mirip dengan timin, karena keduanya termasuk basa pirimidin. Perbedaannya bila C-5 pada timin memiliki gugus CH3 maka pada urasil hanya ada satu H. seperti pada sitosin. Tetapi urasil dan timin berbeda dengan sitosin pada N-3. Urasil setelah berikatan dengan gula menjadi nukleosida disebut uridin. Sebagaimana timin uridin hanya dapat berpasangan dengan adenin.

POLINUKLEOTIDA ARN Rantai polinukleotida ARN dalam keadaan normal bukan merupakan untaian pita ganda sebagaimana ADN. Tetapi hal ini tidak berarti basa nitrogennya kehilangan sifat untuk selalu berpasangan. Bila pita ARN bertemu dengan pita ARN lain yang urutan basanya cocok maka juga akan membentuk pasangan pita. Bahkan dalam keadaan tertentu rantai ARN ini dapat menekuk dan membentuk pita ganda. Semua ARN asalnya merupakan pita komplemen ADN, melalui suatu proses yang disebut transkripsi tersusunlah urutan nukleotida yang akan menjadi pita ARN.

Rantai hipotetis nukleotida ARN segmen nukleotida nomer 4 – 7 dapat berpasangan dengan segmen nukleotida nomer 13 – 16; rantai kemudian menekuk sehingga terbentuk rantai dengan 4 pasang nukleotida yang berpasangan dan satu loop yang dibentuk oleh nukleotida nomer 8 – 12

Contoh model urutan pasangan basa pada pita ADN - ADN, dan pada pita ADN – ARN perhatikan adenosin dari rantai ADN (A) berpasangan dengan uridin (U) dari rantai ARN.

JENIS-JENIS ARN Tiga jenis ARN: ARNr (Asam RiboNukleat ribosom) atau rRNA (ribosomal ribonucleic acid) ARNd (Asam RiboNukleat duta) atau mRNA (mesenger ribonucleic acid) ARNt (Asam RiboNukleat transfer) atau tRNA (transfer ribonucleic acid)

ARNr ARNr merupakan bagian dari ribosom. ARNr memiliki peran enzimatik selama proses sintesis protein. Ada tiga jenis ARNr pada prokariota, dan empat jenis pada eukariota. Prokariota: 5S, 16S, dan 23S; Eukariota adalah 5S, 5,8S, 18S, 28S. Pembagian ARNr ini berdasar pada kecepatan sedimentasi pada saat disentrifus, ukurannya adalah Svedberg coefficient (S). Setiap ribosom memiliki satu salinan (copy) molekul ARNr yang berbeda.

Jenis-jenis ARN dan Karakternya (Klug dan Cummings, 2003)

ARNd Molekul ARNd merupakan molekul perantara atau duta yang membawa informasi genetik pada ADN ke ribosom Informasi tersebut “dibaca” dan kemudian “diterjemahkan” dari bahasa bahan genetik yang tersusun dari nuleotida ke bahasa protein yang tersusun dari asam amino. Keberadaan molekul ini dikemukakan pertama kali oleh Crick dkk tahun 1950, tetapi bukti keberadaannya baru ditemukan pada tahun 1956 oleh Elliot Valkin dan Lazarus Astrachan dari Oak Ridge National Laboratory. ARNd pada umumnya tidak berumur panjang. Tetapi pada Mammalia dapat sampai enam jam. Pengecualian terjadi pada ARNd globin pada retikulosit, hampir stabil.

PROSES PEMASAKAN ARNd Ada tiga langkah proses pemasakan yaitu: Modifikasi kimia pada kedua ujung pita ARNd Penghilangan intron, intron adalah urutan nukleotida yang tidak mengandung informasi genetik. Dalam kasus khusus ada penggantian pada urutan nukleotida tertentu, proses ini dinamakan editing atau penyuntingan.

ARNt ARNt mula-mula dipostulasikan oleh Crick pada tahun 1950, tetapi bukti langsung baru ditemukan pada 1959 oleh Robert Holley. ARNt bertugas membaca urutan nukleotida pada ARNd dan mengalihkannya ke urutan asam amino sehingga dapat tersusun rantai polipeptida berupa protein sesuai seperti yang diharapkan oleh gen. Molekul ini relatif kecil, kebanyakan sekitar 74 – 95 nukleotida. Setiap jenis ARNt juga ada dalam jumlah yang banyak dalam setiap selnya. Molekul ini akan membawa molekul asam amino ke ribosom, dan di dalam ribosom asam amino-asam amino tersebut akan dirangkai menjadi rantai polipeptida.

STRUKTUR ARNt MELIPAT Walaupun jenis ARNt banyak tetapi hampir semuanya memiliki struktur yang sama, perbedaan terutama pada susunan nuleotidanya. Hampir semua molekul ARNt dapat dilipat untuk membentuk pasangan basa Pelipatannya tidak hanya di satu tempat melainkan di beberapa tempat sehingga membentuk struktur seperti daun semanggi (clover leaf ).

Struktur dua dimensi molekul ARNt, struktur sekunder, berdasar model yang diajukan oleh Holley.

LIMA KOMPONEN ARNt Struktur ini tersusun oleh lima komponen yaitu: Lengan aseptor (acceptor arm), bagian ini tempat menempelnya asam amino pada molekul ARNt. Lengan D atau DHU, disebut D atau DHU sebab ujung ansa (loop) bagian ini hampir tidak bervariasi dan komponennya adalah pirimidin yang tidak umum yaitu dihidrourasil (DHU). Lengan antikodon, lengan ini memainkan peran pokok selama membaca kode informasi genetik yang dibawa ARNd. Lengan tambahan, lengan ini bervariasi dan mungkin strukturnya hanya berupa ansa dengan beberapa pasang basa. Lengan TψC, lengan ini disebut demikian sebab urutan nukleotidanya adalah T, ψ, dan C. Lambang ψ digunakan untuk suatu nukleotida yang mengandung basa pseudourasil.

Struktur 3 dimensi ARNt Struktur daun semanggi yang dijelaskan di atas disebut struktur sekunder, karena sudah membentuk struktur yang melekuk. Struktur primer adalah rantai lurus polinukleotida. ARNt juga memiliki struktur tersier

Proses pemasakan Beberapa diantara proses modifikasi ARNt: Metilasi, yaitu penambahan satu atau lebih gugus metil (-CH3) pada komponen basa atau gula dari nukleotida. Penyusunan ulang basa, yaitu pertukaran posisi atom pada purin atau pirimidin, misalnya uridin menjadi pseudouridin. Penjenuhan ikatan ganda, yaitu pertukaran ikatan ganda menjadi ikatan tunggal, misalnya uridin menjadi dihidrouridin. Deaminasi, yaitu menghilangkan gugus amino (-NH2), misalnya guanosin menjadi inosin. Penyisipan sulfur (belerang) pada atom O2 dan guanosin atau uridin, misalnya uridin menjadi 4 – thiouridin. Penambahan gugus yang lebih kompleks, misalnya guanosin ke quenosin.