Wikipedia

Kodon stop

Kodon stop (Inggris: stop codon) atau disebut juga "kodon terminasi" atau "kodon berhenti", di dalam molekuler biologi merupakan sebuah kode genetik atau kodon (nukleotida triplet dalam messenger RNA) yang menandakan penghentian proses translasi pada protein.[1] Kebanyakan kodon dalam mRNA berhubungan dengan penambahan asam amino ke rantai polipeptida yang tumbuh, dan pada akhirnya dapat menjadi protein. Kodon stop akan memberi sinyal penghentian proses ini dengan mengikat faktor pelepas, yang menyebabkan sub-unit ribosom terlepas, melepaskan rantai asam amino.

Kodon stop (titik merah) dari mitokondria DNA manusia gen MT-ATP8, dan start Kodon (lingkaran biru) pada gen MT-ATP6. Untuk setiap triplet nukleotida (tanda kurung siku), asam amino yang sesuai diberikan (kode satu huruf), baik di +1 di dalam bingkai untuk MT-ATP8 (warna merah) atau di +3 bingkai untuk MT-ATP6 (warna biru). Di wilayah genom ini, dua gen tumpang tindih.

Properti

sunting

Standar kodon

sunting

Dalam kode genetik standar, ada tiga jenis kodon terminasi yang berbeda, yakni:

Kodon Kode Standar
(Translasi tabel 1) 		Nama
DNA RNA
TAG UAG STOP = Ter (*) "amber"
TAA UAA STOP = Ter (*) "ochre"
TGA UGA STOP = Ter (*) "opal" (atau "umber")

Kodon stop alternatif

sunting

Terdapat variasi pada kode genetik standar, dan kodon stop alternatif yang telah ditemukan dalam genom mitokondria dari vertebrata,[2] Scenedesmus obliquus,[3] dan Thraustochitrid.[4]

Tabel kodon stop alternatif dan perbandingan dengan kode genetik standar
Kode Genetik Tabel
Translasi 		Kodon Translasi
dengan kode ini 		Translasi standar
DNA RNA
Vertebrate mitochondrial 2 AGA AGA STOP = Ter (*) Arg (R)
AGG AGG STOP = Ter (*) Arg (R)
Scenedesmus obliquus mitochondrial 22 TCA UCA STOP = Ter (*) Ser (S)
Thraustochytrium mitochondrial 23 TTA UUA STOP = Ter (*) Leu (L)
sifat biokimia Amino-acid Nonpolar Polar Basic Acidic Penghentian: stop kodon

Penugasan ulang kodon stop

sunting

Kode genetik inti fleksibel seperti yang diilustrasikan oleh varian kode genetik, akan menugaskan kembali kodon stop standar menjadi asam amino.[5]

Tabel syarat kodon stop dan perbandingan dengan kode genetik standar
Kode genetik Tabel
translasi 		Kodon Syarat
translasi 		Standar translasi
DNA RNA
Nuklir Karaorelict 27 TGA UGA Ter (*) or Trp (W) Ter (*)
Nuklir Condylostoma 28 TAA UAA Ter (*) or Gln (Q) Ter (*)
TAG UAG Ter (*) or Gln (Q) Ter (*)
TGA UGA Ter (*) or Trp (W) Ter (*)
Nuklir Blastocrithidia 31 TAA UAA Ter (*) or Glu (E) Ter (*)
TAG UAG Ter (*) or Glu (E) Ter (*)

Translasi

sunting

Pada 2007, kodon UGA diidentifikasi sebagai kodon yang mengkode selenosistein (Sec) dan ditemukan pula di 25 selenoprotein yang terdapat pada situs aktif protein. Kodon UAG dapat juga diterjemahkan ke dalam pirolisis (Pyl) dengan cara yang sama, dan terjemahan kodon ini diaktifkan oleh kedekatan elemen SECIS (SElenoCysteine Incorporation Sequence) atau Urutan Penggabungan SElenoCysteine.[6]

Distribusi genomik

sunting

Distribusi kodon stop dalam genom suatu organisme bersifat tidak acak dan dapat dihubungkan dengan konten GC.[7][8] Sebagai contoh, dalam genom K-12 E. coli, terdapat 2.705 kodon stop TAA (63%), 1.257 kodon stop TGA (29%), dan 326 kodon stop TAG (8%), dengan konten GC sebesar 50.8%.[9] Selain itu, substrat untuk kodon stop yaitu faktor pelepas 1 atau faktor pelepas 2, menunjukkan korelasi yang kuat dengan kelimpahan kodon stop ini.[8]

Sebuah studi skala besar terhadap bakteri dengan berbagai konten GC yang bervariasi menemukan bahwa frekuensi kodon stop TAA menurun seiring dengan meningkatkan konten GC, sedangkan frekuensi kodon stop TGA meningkat dengan konten GC yang lebih tinggi. Sebaliknya, frekuensi kodon stop TAG, yang biasanya paling jarang digunakan dalam genom, tampaknya tidak terpengaruh oleh konten GC.[10]

Pengenalan

sunting

Pengenalan kodon stop terhadap bakteri telah dikaitkan dengan sebutan 'antikodon tripeptida',[11] motif asam amino yang sangat dilestarikan di RF1 (PxT) dan RF2 (SPF). Walaupun hal ini telah didukung oleh sebuah studi struktural, namun terbukti bahwa hipotesis antikodon tripeptida merupakan sebuah penyederhanaan yang berlebihan.[12]

Sistem pemberian istilah

sunting

Secara historis, kodon stop memiliki beragam nama yang berbeda, dan semuanya memiliki kaitan dengan kelas mutan yang berbeda namun semuanya berperilaku sama. Mutan ini terlebih dahulu diisolasi dalam bakteriofag (T4 dan lambda), virus yang menginfeksi bakteri Escherichia coli. Mutasi pada gen virus akan melemahkan kemampuan infeksi, dan ada kemungkinan akan menciptakan virus yang mampu menginfeksi dan tumbuh hanya dalam varietas E. coli tertentu.

Mutasi amber (UAG)

sunting

Mutasi amber merupakan rangkaian mutasi nonsense pertama yang ditemukan, kemudian diisolasi oleh Richard H. Epstein dan Charles Steinberg, lalu diberikan nama sesuai nama teman mereka yang juga seorang mahasiswa pascasarjana, Caltech Harris Bernstein, yang nama belakangnya dalam bahasa Jerman berarti "amber" (cf. Bernstein).[13][14]

Virus dengan mutasi amber memiliki ciri kemampuan untuk menginfeksi hanya strain bakteri tertentu, dan dikenal sebagai penekan amber. Bakteri ini akan membawa mutasinya sendiri berguna untuk pemulihan fungsi pada virus mutan. Contoh, mutasi pada tRNA yang mengenali kodon stop amber dan memungkinkan terjadi translasi untuk "membaca" kodon dan menghasilkan protein berukuran penuh. Maka bentuk protein akan pulih normal dan "menekan" terjadinya mutasi amber.[15]

Mutasi ochre (UAA)

sunting

Mutasi ochre merupakan mutasi kodon stop kedua yang telah ditemukan. Apabila warna-warna kuning-oranye-coklat memiliki asosiasi dengan mutasi amber, maka skodon stop yang diberi nama "ochre" ini, merupakan pigmen mineral yang memiliki asosisasi warna oranye-kemerahan-coklat.[14]

Virus mutan ochre memiliki kemiripan sifat dengan mutan amber yakni dapat memulihkan kemampuan infeksi dalam strain bakteri penekan tertentu. Kumpulan penekan oker berbeda dari penekan kuning, sehingga mutan oker disimpulkan sesuai dengan triplet nukleotida yang berbeda. Melalui serangkaian eksperimen mutasi yang membandingkan mutan ini satu sama lain dan kodon asam amino lain yang diketahui, Sydney Brenner menyimpulkan bahwa mutasi kuning dan oker berhubungan dengan triplet nukleotida "UAG" dan "UAA".[16]

Mutasi opal atau umber (UGA)

sunting

Kodon stop ketiga dan terakhir dalam kode genetik standar ditemukan segera setelah itu, dan sesuai dengan triplet nukleotida "UGA".[17] Untuk terus mencocokkan dengan tema mineral berwarna, kodon stop ketiga kemudian dikenal sebagai '"opal"' , yang merupakan sejenis silika yang menunjukkan berbagai warna.[14] Mutasi nonsens yang menciptakan kodon stop prematur ini kemudian disebut mutasi opal atau mutasi umber.

Mutasi

sunting

Nonsense

sunting

Mutasi nonsense adalah perubahan dalam urutan DNA yang memperkenalkan kodon stop prematur, dan menyebabkan protein yang dihasilkan dipendekkan secara tidak normal. Hal ini sering menyebabkan hilangnya fungsi protein, karena bagian penting dari rantai asam amino tidak terbentuk lagi. Secara terminologi, kodon stop disebut juga dengan kodon nonsense.

Nonstop

sunting

Sebuah mutasi nonstop adalah mutasi titik yang terjadi pada kodon stop. Mutasi nonstop menyebabkan translasi lanjutan untai mRNA ke wilayah yang seharusnya tidak diterjemahkan. Mutasi nonstop dikaitkan dengan berbagai penyakit bawaan, termasuk diantaranya Hiperplasia adrenal kongenital (disingkat HAK, sebuah penyakit keturunan yang membuat penampilan fisik seorang wanita tampak lebih maskulin (ambigous genitalia)),[18] Disgenesis mesenkim segmen anterior,[19] Fibrosis kistik[20] dan ensefalomiopati neurogastrointestinal mitokondria.[21]

Penghentian tersembunyi

sunting
 
Contoh penghapusan basa tunggal yang membentuk kodon stop.

Penghentian tersembunyi (hidden stop) adalah kodon non-stop yang akan dibaca sebagai kodon stop apabila frameshift ed +1 atau −1. Stop ini akan diterjemahkan sebelum waktunya apabila terjadi pergeseran bingkai yang sesuai (seperti karena slip RNA ribosom) sebelum hidden stop terjadi. Kodon yang dapat membentuk hidden stop lebih sering digunakan pada genom dibandingkan dengan kodon sinonim yang mengkode asam amino. rRNA yang tidak stabil pada suatu organisme berkorelasi dengan frekuensi hidden stop yang lebih tinggi.[22] Namun hipotesis ini tidak dapat divalidasi tanpa bukti data yang lebih banyak.[23]

Pembacaan translasi

sunting

Penekanan kodon stop atau disebut juga pembacaan translasi dapat terjadi apabila dalam terjemahan kodon stop diartikan sebagai kodon sense, yaitu ketika asam amino (standar) dikodekan oleh kodon stop. TRNA yang bermutasi dapat menjadi penyebab pembacaan, tetapi juga disebabkan oleh nukleotida tertentu yang berada dekat dengan kodon stop. Pembacaan atau translasi sangat umum terjadi pada virus dan bakteri, bahkan telah ditemukan sebagai prinsip pengaturan gen pada manusia, ragi, bakteri dan drosophila.[24][25] Jenis pembacaan translasi endogennya merupakan variasi dari kode genetik, karena kodon stop merupakan kode untuk asam amino. Untuk kasus enzim malate dehidrogenase pada manusia, kodon stop akan dibaca dengan frekuensi sekitar 4%.[26]

Referensi

sunting
  1. ^ Griffiths AJF, Miller JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart WM (2000). "Chapter 10 (Molecular Biology of Gene Function): Genetic code: Stop codons". An Introduction to Genetic Analysis. W.H. Freeman and Company. 
  2. ^ Barrell, B. G.; Bankier, A. T.; Drouin, J. (1979-11-08). "A different genetic code in human mitochondria". Nature (dalam bahasa Inggris). 282 (5735): 189–194. doi:10.1038/282189a0. ISSN 0028-0836. PMID 226894. 
  3. ^ A. M. Nedelcu, R. W. Lee, G. Lemieux, M. W. Gray, G. Burger (June 2000). "The complete mitochondrial DNA sequence of Scenedesmus obliquus reflects an intermediate stage in the evolution of the green algal mitochondrial genome". Genome Research. 10 (6): 819–831. doi:10.1101/gr.10.6.819. PMC 310893  . PMID 10854413. 
  4. ^ Wideman, Jeremy G.; Monier, Adam; Rodríguez-Martínez, Raquel; Leonard, Guy; Cook, Emily; Poirier, Camille; Maguire, Finlay; Milner, David S.; Irwin, Nicholas A. T.; Moore, Karen; Santoro, Alyson E. (2019-11-25). "Unexpected mitochondrial genome diversity revealed by targeted single-cell genomics of heterotrophic flagellated protists". Nature Microbiology (dalam bahasa Inggris). 5 (1): 154–165. doi:10.1038/s41564-019-0605-4. hdl:10871/39819  . ISSN 2058-5276. PMID 31768028. 
  5. ^ Swart, Estienne Carl; Serra, Valentina; Petroni, Giulio; Nowacki, Mariusz (2016). "Genetic Codes with No Dedicated Stop Codon: Context-Dependent Translation Termination". Cell. 166 (3): 691–702. doi:10.1016/j.cell.2016.06.020. PMC 4967479  . PMID 27426948. 
  6. ^ Papp, Laura Vanda; Lu, Jun; Holmgren, Arne; Khanna, Kum Kum (2007). "From Selenium to Selenoproteins: Synthesis, Identity, and Their Role in Human Health". Antioxidants & Redox Signaling. 9 (7): 775–806. doi:10.1089/ars.2007.1528. PMID 17508906. 
  7. ^ Povolotskaya IS, Kondrashov FA, Ledda A, Vlasov PK (2012). "Stop codons in bacteria are not selectively equivalent". Biology Direct. 7: 30. doi:10.1186/1745-6150-7-30. PMC 3549826  . PMID 22974057. 
  8. ^ a b Korkmaz, Gürkan; Holm, Mikael; Wiens, Tobias; Sanyal, Suparna (2014). "Comprehensive Analysis of Stop Codon Usage in Bacteria and Its Correlation with Release Factor Abundance". The Journal of Biological Chemistry. 289 (44): 775–806. doi:10.1074/jbc.M114.606632. PMC 4215218  . PMID 25217634. 
  9. ^ "Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655, complete genome [Genbank Accession Number: U00096]". GenBank. NCBI. Diakses tanggal 2020-11-23. 
  10. ^ Wong, Tit-Yee; Fernandes, Sanjit; Sankhon, Naby; Leong, Patrick P; Kuo, Jimmy; Liu, Jong-Kang (2008). "Role of Premature Stop Codons in Bacterial Evolution". Journal of Bacteriology. 190 (20): 6718–6725. doi:10.1128/JB.00682-08. PMC 2566208  . PMID 18708500. 
  11. ^ Ito, Koichi; Uno, Makiko; Nakamura, Yoshikazu (1999). "A tripeptide 'anticodon' deciphers stop codons in messenger RNA". Nature. 403 (6770): 680–684. doi:10.1038/35001115. PMID 10688208. 
  12. ^ Korkmaz, Gürkan; Sanyal, Suparna (2017). "R213I mutation in release factor 2 (RF2) is one step forward for engineering an omnipotent release factor in bacteria Escherichia coli". Journal of Biological Chemistry. 292 (36): 15134–15142. doi:10.1074/jbc.M117.785238. PMC 5592688  . PMID 28743745. 
  13. ^ Stahl FW (1995). "The amber mutants of phage T4". Genetics. 141 (2): 439–442. PMC 1206745  . PMID 8647382. 
  14. ^ a b c Lewin, Benjamin; Krebs, Jocelyn E.; Goldstein, Elliott S.; Kilpatrick, Stephen T. (2011-04-18). Lewin's Essential GENES (dalam bahasa Inggris). Jones & Bartlett Publishers. ISBN 978-1-4496-4380-5. 
  15. ^ Robin Cook. "Amber, Ocher, and Opal Mutations Summary". World of Genetics. Gale. 
  16. ^ Brenner, S.; Stretton, A. O. W.; Kaplan, S. (1965). "Genetic Code: The 'Nonsense' Triplets for Chain Termination and their Suppression". Nature. 206 (4988): 994–8. Bibcode:1965Natur.206..994B. doi:10.1038/206994a0. PMID 5320272. 
  17. ^ Brenner, S.; Barnett, L.; Katz, E. R.; Crick, F. H. C. (1967). "UGA: A Third Nonsense Triplet in the Genetic Code". Nature. 213 (5075): 449–50. Bibcode:1967Natur.213..449B. doi:10.1038/213449a0. PMID 6032223. 
  18. ^ Pang S.; Wang W.; et al. (2002). "A novel nonstop mutation in the stop codon and a novel missense mutation in the type II 3beta-hydroxysteroid dehydrogenase (3beta-HSD) gene causing, respectively, nonclassic and classic 3beta-HSD deficiency congenital adrenal hyperplasia". J Clin Endocrinol Metab. 87 (6): 2556–63. doi:10.1210/jc.87.6.2556. PMID 12050213. 
  19. ^ Doucette, L.; et al. (2011). "A novel, non-stop mutation in FOXE3 causes an autosomal dominant form of variable anterior segment dysgenesis including Peters anomaly". European Journal of Human Genetics. 19 (3): 293–299. doi:10.1038/ejhg.2010.210. PMC 3062009  . PMID 21150893. 
  20. ^ Guimbellot, Jennifer; Sharma, Jyoti; Rowe, Steven M. (November 2017). "Toward inclusive therapy with CFTR modulators: Progress and challenges". Pediatric Pulmonology. 52 (S48): S4–S14. doi:10.1002/ppul.23773. ISSN 1099-0496. PMC 6208153  . PMID 28881097. 
  21. ^ Torres-Torronteras, J.; Rodriguez-Palmero, A.; et al. (2011). "A novel nonstop mutation in TYMP does not induce nonstop mRNA decay in a MNGIE patient with severe neuropathy" (PDF). Hum. Mutat. 32 (4): E2061–E2068. doi:10.1002/humu.21447. PMID 21412940. 
  22. ^ Seligmann, Hervé; Pollock, David D. (2004). "The Ambush Hypothesis: Hidden Stop Codons Prevent Off-Frame Gene Reading". DNA and Cell Biology. 23 (10): 701–5. doi:10.1089/1044549042476910. PMID 15585128. 
  23. ^ Cavalcanti, Andre; Chang, Charlotte H.; Morgens, David W. (2013). "Ambushing the ambush hypothesis: predicting and evaluating off-frame codon frequencies in Prokaryotic Genomes". BMC Genomics. 14 (418): 1–8. doi:10.1186/1471-2164-14-418. PMC 3700767  . PMID 23799949. 
  24. ^ Namy O, Rousset JP, Napthine S, Brierley I (2004). "Reprogrammed genetic decoding in cellular gene expression". Molecular Cell. 13 (2): 157–68. doi:10.1016/S1097-2765(04)00031-0. PMID 14759362. 
  25. ^ Schueren F, Lingner T, George R, Hofhuis J, Gartner J, Thoms S (2014). "Peroxisomal lactate dehydrogenase is generated by translational readthrough in mammals". eLife. 3: e03640. doi:10.7554/eLife.03640. PMC 4359377  . PMID 25247702. 
  26. ^ Hofhuis J, Schueren F, Nötzel C, Lingner T, Gärtner J, Jahn O, Thoms S (2016). "The functional readthrough extension of malate dehydrogenase reveals a modification of the genetic code". Open Biol. 6 (11): 160246. doi:10.1098/rsob.160246. PMC 5133446  . PMID 27881739. 
Diperoleh dari "https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kodon_stop&oldid=26418451"