MAKALAH BIOTEKNOLOGI “INTRON” OLEH : NAMA : DONNA DOROTHY VIVIANA NIM : 151.125.058 KELAS : VI B JURUSAN PENDIDIKAN IPA BIOLOGI FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN INSTITUT AGAMA ISLAM NEGERI (IAIN) MATARAM 2015 KATA PENGANTAR Alhamulilah kami panjatkan kehadirat Allah swt karna limpahan rahmat dan karuniaNYA kami bisa menyelesaikan makalah ini sesuai dengan waktu yg telah di tentukan. Tidak lupa pula salawat beriring salam kami ucapkan pada junjungan besar nabi Muhammad saw yang telah merubah akhlak seluruh umat muslim di dunia. Kami menyadari bahwa dalam makalah ini masih banyak terdapat kekurangan yang memerlukan kritik dan saran bagi pembaca makalah ini. Dan semoga makalah ini bisa bermanfaat bagi pembaca. Mataram, Mei 2015 Penyusun DAFTAR ISI COVER ..................................................... i KATA PENGANTAR ............................................... ii DAFTAR ISI ................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN ..................................................................... A. Latar Belakang .......................................... 1 B. Rumusan masalah ........................................... 1 C. Tujuan .................................................................... 1 BAB II PEMBAHASAN .................................................. A. pengertian ................................................ 2 B. Hipotesis munculnya intron ................................ 3 C. Fungsi intron ..................................................................... 4 D. Pemotongan dan penyambungan RNA ............................ 5 E. Perbedaan Intron dan Ekson ................................... 8 BAB III PENUTUP................................................................ A. Kesimpulan ................................................... 9 DAFTAR PUSTAKA BAB I PENDAHULUAN A. Latar belakang Karakteristik mRNA hasil transkripsi pada jasad eukariotik yakni berupa pre-mRNA (transkrip primer, primary transcript) yang meupakan sekuens yang tidak diterjemahkan atau disebut dengan intron dan adanya sekuens yang diterjemahkan yang disebut dengan ekson. Jumlah ekson biasanya lebih banyak dari pada jumlah intron. Jumlah intron dalan suatu gen sangat bervariasi, meskipun jumlah ekson lebih banyak daripada intron, namun sekuens intron lebih panjang. Peristiwa pemotongan segmen sekuens intron dan pembentukan mRNA matang (mature) dari penggabungan dari berbagai sekuens ekson disebut sebagai peristiwa RNA splicing B. Rumusan Masalah 1. Apa pengertian intron? 2. Apa saja yang menjadi hipotesis munculnya intron? 3. Apa fungsi intron? 4. Bagaimana pemotongan dan penyambungan RNA (Splicing) ? 5. Apa perbedaan intron dan ekson? C. Tujuan 1. Untuk mengetahui pengertian intron. 2. Untuk mengetahui hipotesis munculnya intron. 3. Untuk mengetahui fungsi intron. 4. Untuk mengetahui proses pemotongan dan penyambungan RNA (Splicing). 5. Untuk mengetahui perbedaan intron dan ekson. BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian intron Intron berasal dari singkatan “intragenic regions”, yang merupakan bagian yang tidak berkode dari precursor mRNA (pre-mRNA), yang dibuang sebelum mRNA siap ditranslasi. Ketika intron telah dibuang dari pre-mRNA, hasilnya adalah exon, bagian mRNA yang berkode. Bagian exon lah yang ditranslasi menjadi protein. Intron ditemukan umumnya pada spesies eukariotik, dan jarang ditemukan pada spesies prokariot. Hasil penelitian Deutch dan Long (1999) menyimpulkan bahwa ukuran genome berkorelasi dengan panjang intron per gen, contohnya intron yang ada pada gen hewan invertebrate lebih pendek dibandingkan dengan dengan intron yang ada pada gen manusia, dan lebih panjang dibandingkan dengan jamur. Panjang dan ukuran intron berbeda pula pada satu spesies yang sama dan berbeda pada gen yang berbeda dalam satu individu. Intron sering ditemukan dalam genome eukariotik dalam pasangan AU atau AC. Intron adalah urutan nukleotida yang terdapat dalam gen antara ekson. Urutan nukleotida ini tidak mengkode untuk protein, dan itu berarti intron tidak harus penting untuk proses sintesis protein. Ketika untai RNA messenger (mRNA) dibuat melalui transkripsi DNA pada gen, urutan nukleotida intron dikecualikan. Pengecualian dari urutan intron dari untai mRNA terjadi melalui proses yang disebut RNA splicing; bisa juga melalui cis-splicing ketika hanya ada satu intron digabungkan dengan gen, trans- splicing terjadi ketika ada dua atau lebih intron terkait dengan gen. Sehelai mRNA matang, yang siap untuk kode untuk protein, yang dibentuk setelah mengeluarkan intron dari untai. Karena kedua DNA dan RNA mengandung urutan non-coding ini, istilah intron bisa disebut sebagai urutan nukleotida non-coding DNA dan urutan yang sesuai dalam RNA. Hal ini penting untuk melihat bahwa RNA ribosom (rRNA) dan RNA transfer (tRNA) mengandung gen dengan intron, tetapi mereka akan dihapus ketika gen diekspresikan. Dengan kata lain, intron melalui transkripsi, tetapi tidak melalui translasi. Oleh karena itu, ini disebut urutan translasi DNA. Fungsi langsung dari intron ini sedikit tidak jelas, namun diyakini bahwa ini penting untuk dibentuk untuk diversifikasi, protein namun terkait dari sebuah gen tunggal. Ditambahkannya Intron-dimediasi dari ekspresi gen telah diterima sebagai fungsi penting lain intron. B. Hipotesis Munculnya Intron Intron terdiri dari 4 kelas : intron inti, intro grup I, intron grup II dan intron grup III. Intron inti, atau disebut pula splisiomal intron merupakan bagian intron yang diputus oleh spliceosome. Ada beberapa rangkaian khusus yang mendukung proses identifikasi pemutusan (spalacing) oleh intron ini. Intron I, II dan III merupakan inton yang dengan tanpa spleceosom dalam prosesi splacing dari pre mRNA. Intron I melakukan spacing dengan bantuan nukleosida guanine bebas. Intron grop II dan III proses pemutusan melalui lintasan Lariat, yang mempunyai fungsi yang sama dengan spleceosome, yang kemungkinan merupakan hasil dari evolusi spliceosome. Ada dua hipotesis mengenai mengapa intron terbentuk : 1. Intron- Early (IE) Pada awalnya intron banyak ditemukan pada organism purba/awal prokariotik maupun eukariotik. Kemudian intron menghilang pada organism prokariotik disebabkan untuk efesiensi kelangsungan hidupnya. Fakta yang menjadi dasar teori ini adalah intron memfasilitasi exon sebagai domain dalam pembentukan potein. Model ini memungkinkan adanya evolusi gen baru. 2. Intron-Late (IL). Pada awalnya intron berupa parasit yang memiliki gen yang disebut transposable elemen. Gen ini masuk pada organism yang tidak memiliki intron kemudian terakmulasi sehingga terbentuk dalam rangkain DNA yang ditranskripsi sebagai intron. Model ini didasarkan pada adanya speciomal intron yang ditemui hanya pada organism eukariotik C. Fungsi intron Intron mempunyai beberapa fungsi diantaranya yaitu : 1. Fungsi intron adalah mengatur aktivitas gen, mengatur gen dalam setiap tahap pertumbuhan dan perkembangan suatu organism dan kebutuhan biologis sesaat melalui kontrol ekpresi gen. Intron inti bisa bersifat sebagai katalis dari beberapa reaksi kimia, yang disebut ribozyme. Ribozim memfasilitasi pemotongan intron dengan sendirinya (self splicing), sehingga protein yang ditranslasi menjadi hanya protein yang bermanfaat saja. 2. Struktur stabil yang ada pada intron memungkinkan intron dapat melindungi pre mRNA dari degradasi enzim. 3. Intron menghasilkan variasi fenotipik dengan mengatur atau memfasilitasi trasposisi dari exon. Pembuktian hal ini berasal dari kenyataan bahwa intron berada pada dua batas domain pada molekul DNA, dinamakan Exon shuffling. Mekanisme ini memungkin adanya variasi kombinasi exon baru. 4. Beberapa intron mempunyai fungsi mengontrol rangkaian proses pada kromosom X, hal ini penting dalam menentukan jenis kelamin pada tanaman dan vertebrata. gen Sxl merupakan pengatur utama dalam penetuan jenis kelamin dan fungsinya adalah mengatur intron yang dipotong pada mRNA 5. Intron tidak mempunyai fungsi dalam proses translasi, tapi mempengaruhi peran dalam pengaturan sintesis protein. Intron yang tidak terpotong (unspliced) yang ada dalam mRNA mengakibatkan penyimpangan dalam expresi gen, contohnya terbentuk sel kanker. D. Pemotongan dan Penyambungan RNA (Splicing) Pada organism eukariotik terdapat gen yang organisasinya tersusun atas ekson dan intron, meskipun tidak semua gen eukariotik mempunyai intron. Pada awalnya, gen yang terdiri atas ekson dan intron ditranskripsi meghasilkan pre-mRNA (transkrip primer) karena masih mengandung sekuen intron. Pada tahapan selanjutnya intron akan dipotong dari pre-mRNA dan ekson-ekson yang ada selanjutnya disambung menjadi mRNA yang matang (mature mRNA). Proses pemotongan intron dan penyambungan kembali ekson-ekson disebut sebagai proses penyambungan RNA (RNA splicing). Transkrip mRNA yang sudah matang inilah yang selanjutnya akan ditranslasi. Proses splicing RNA merupakan proses yang sangat akurat. Akurasi proses pemotongan dan penyambungan ditentukan oleh suatu urutan nukleotida yang dikenal sebagai splicing signals. Selain urutan tersebut juga terdapat urutan pada bagian pertemuan antara ekson dengan intron. Sinyal untuk pemotongan intron dan penyambungan ekson pada prekusor mRNA gen-gen pada nukleus sangat beragam yaitu kedua basa intron basa hampir selalu mengandung GU dan dua basa terakhir selalu mengandung AG. Selain itu keseluruhan sekuens consensus sangat penting untuk pemotongan intron dan penyambungan ekson secara tepat. Terjadinya mutasi pada sekuen konsensus dapat menyebabkan splicing abnormal. Sifat lestari ujung 5’ dan 3’ pada sisi pemotongan –penyambungan serta kotak TACTAAC menunjukkan bahwa hal ini mempunyai fungsi sangat penting dalam ekspresi genetik. Mutasi pada bagian tersebut dapat menyebabkan perubahan fenotip pada banyak organism eukariotik, karena bagian ini bertanggungjawab dala pemunculan penyakit menurun pada manusia misalnya kelainan hemoglobin. Proses pemotongan intron dan transkrip RNA terdiri atas tiga tipe yang bebeda yaitu : 1. Mekanisme Splicing Prekurson RNA inti sel Proses splicing menghasilkan suatu struktur cabang yang disebut dengan lariat, yaitu suatu struktur yang bentuknya seperti tali laso. Pada tahap pertama, gugus 2’-OH nukleotida adenine yang ada dalam intron menyerang ikatan fosfodiester yang menghubungkan ekson 1 dengan intron. Hal ini menyebabkan terputusnya ikatan antara ekson 1 dengan intron sehingga dihasilkan ekson 1 yang bebas dan struktur lariat yang merupakan gabungan antara intron dengan ekson 2. Struktur lariat tersebut mempunyai ujung 5’ GU yang berikatan dengan titik percabangan melalui ikatan fosfodiester. Pada tahap kedua, ujung 3’-OH pada ekson 1 menyerang ikatan fosfodiester antara intron dan ekson 2 menghasilkan struktur intron berbentuk lariat dan ekson 1 atau ekson 2 yang bersambungan. Penyambungan antara ekson 1 dan ekson 2 diperantarai oleh gugus fosfat pada ujung 5’ ekson 2. Berdasarkan penelitian pada Khamir, menunjukkan bahwa splicing berlangsung di dalam suatu partikel yang berukuran 40S yang disebut sebagai spliceosome. 2. Mekanisme splicing secara autokatalik Mekanisme ini terjadi pada prekursor rRNA tanpa melibatkan enzim. Lebih jauh telah diketahui pula bahwa mekanisme semacam ini juga terjadi pada pemotongan intron prekursor rRNA, tRNA, mRNA yang ada pada mitokondria dan kloroplas banyak spesies, misalnya pemotongan intron gen 26s rRNA dan tetrahymena. Mekanisme splicing autokatalitik tidak memerlukan energi maupun enzim tetapi melibatkan reaksi transfer ikatan fosfoester tanpa ada ikatan yang hilang. Proses pemotongan intron secara autokatalitik dapat dibedakan menjadi dua yaitu pada gen-gen yang mengandung intron grup I dan intron grup II. Pada intron grup I (misalnya 26s rrn pada tetrahymena), proses splicing melibatkan penambahan nukleotida guanine pada ujung 5’ intron. Guanine tersebut adalah nukleotida yang berasal dari luar, bukan bagian integral intron seperti yang diamati pada splicing menggunakan spliceosome. Pada tahap pertama, nukleotida guanine menyerang nukleotida adenine pada ujung 5’ intron dan melepaskan ekson 1. Pada tahap kedua, ekson 1 menyerang ekson 2 sekaligus melakukan penyambungan ekson 1 dan ekson 2 serta melepaskan intron berbentuk linier. Selanjutnya, dengan proses yang berbeda, intron linier dipotong nukleotidanya sebanyak 19 nukleotida dari ujung 5’ 3. Mekanisme splicing prekursor tRNA Mekanisme splicing prekursor tRNA pada sacchromyces cerevisiae melalui dua tahapan penting. Dalam tahapan pertama, enzim yang disebut splicing edonuklease (tRNA endonucleasse) yang terikat pada membran nukleus melakukan dua pemotongan secara tepat pada kedua ujung intron. Selanjutnya pada tahap ke dua suatu enzim yang disebut splicing ligase (RNA ligase) menyambung kedua bagian tRNA sehingga dihasilkan molekul tRNA yang sedah matang (mature tRNA). Beberapa mekanisme splicing yang dijelaskan adalah mekanisme cis splicing yaitu proses splicing yang melibatkan dua ekson atau lebih yang ada pada gen yang sama. Penelitian pada triphanosoma, protozoa yang memiliki alat gerak flagella, menunjukkan terdapat mekanisme splicing alternatif yang disebut trans-splicing . Pada trans-splicing ekson-ekson yang digabungkan berasal dari gen yang sama, bahkan dapat berasal dari kromosom yang berbeda. Penelitian yang lebih lanjut pada organisme tersebut menunjukkan bahwa semua mRNA mempunyai 35 nukliotida awal (leader), disebut sebagai splicid leader (SL), tetapi gen-gen yang mengkode mRNA tersebut tidak mempunyai urutan komplementer ke 35 nukleotida awal. Gen yang mengkode SL tersebut diketahui berulang sekitar 200 kali pada genon tripanosoma. Gen tersebut hanya mengkode SL ditambah 100 nukleotida yang tersambung pada sl melalui sekeuen splicing konsensus pada ujung 5’. Dengan demikian gen mini tersebut tersusun ekson SL yang pendek dan ujung 5’ suatu intron. E. Perbedaan antara Intron dan Ekson 1. Keduanya urutan nukleotida gen, tetapi ekson yang paling sering diekspresikan saat intron diam. 2. Ekson ditemukan di kedua ujung gen sementara intron selalu ditemukan di dalam gen. 3. Ketika mutasi terjadi, intron kadang-kadang memberikan kontribusi nukleotida tetapi biasanya tidak sebaliknya. 4. Baik DNA dan RNA mengandung intron dan ekson, tetapi RNA matang hanya mengandung ekson dan intron tidak. 5. Fungsi segera ekson adalah untuk mengekspresikan gen sementara tidak jelas untuk intron. BAB III PENUTUP A. Kesimpulan Intron adalah urutan nukleotida yang terdapat dalam gen antara ekson. Urutan nukleotida ini tidak mengkode untuk protein, dan itu berarti intron tidak harus penting untuk proses sintesis protein. Ketika untai RNA messenger (mRNA) dibuat melalui transkripsi DNA pada gen, urutan nukleotida intron dikecualikan. Pengecualian dari urutan intron dari untai mRNA terjadi melalui proses yang disebut RNA splicing; bisa juga melalui cis-splicing ketika hanya ada satu intron digabungkan dengan gen, trans- splicing terjadi ketika ada dua atau lebih intron terkait dengan gen. Tiga tipe pengeluaran intron dari transkrip RNA yaitu pengeluaran intron dari prekursor tRNA, pengeluaran intron dari rRNA secara autokatalik, pengeluaran intron dari pre mRNA, oleh spliceosome. Perbedaan antara intron dan ekson yaitu keduanya urutan nukleotida gen, ekson ditemukan di kedua ujung gen sementara intron selalu ditemukan di dalam gen, DNA dan RNA mengandung intron dan ekson, tetapi RNA matang hanya mengandung ekson dan intron tidak. DAFTAR PUSTAKA Johnson, Albert, 2001 . ikatan Biokimia. Jakarta: Erlangga. Yuwono, T. 2000. Biologi Molekuler. Jakarta: Penerbit Erlangga. http://google-picture-splicing-RNA.htm