Dogma sentral biologi molekuler menjelaskan mengenai proses perubahan gen dari DNA menjadi RNA, dan RNA menjadi protein.[1][2][3] Dogma ini menjelaskan bagaimana proses pembacaan materi genetik menjadi protein yang berperan di setiap tahap metabolisme di dalam tubuh suatu organisme.[2]
Sejarah
Frasa ini pertama kali dicetuskan oleh Francis Crick pada tahun 1958.[1][2]
Mekanisme
Dogma sentral biologi molekuler terbagi atas 3 tahapan besar, yaitu replikasi, transkripsi, dan translasi.[1] Ketiga tahap ini memungkinkan penyalinan materi genetik menjadi protein.[1][2][3]
Mekanisme terjadinya replikasi (a: strands, b: leading strand, c: lagging strand, d: helikase, e: primer, f: Fragmen Okazaki).
Replikasi merupakan proses duplikasi DNA menjadi DNA dengan bantuan DNA polimerase.[1][3] DNA memiliki struktur antiparalel. Beberapa jenis protein dan enzim yang terlibat dalam replikasi DNA adalah helikase, single strand DNA-binding protein, primase, DNA polimerase, girase, dan ligase.[1][2]
Pada tahap awal, kompleks helikase-primase akan membuka rantai ganda DNA menjadi 2 rantai tunggal leading strand dan lagging strand.[4][5] Namun, DNA merupakan struktur yang stabil sehingga memiliki kecenderungan untuk kembali ke struktur rantai ganda.[4][5]single strand DNA-binding protein berperan untuk mencegah kedua rantai tunggal yang telah terpisah kembali menyatu.[4][5] Selanjutnya, DNA polimerase tidak dapat mulai bekerja bila tidak ada daerah RNA yang dikenalinya.[4] Daerah primer RNA ini akan dibuat oleh primase.[4][5] Ketika primase telah memasang daerah primer yang dikenali DNA polimerase, maka DNA polimerase akan memulai sintesis DNA baru dengan arah 5'->3'. Karena DNA memiliki struktur antiparalel, maka pada rantai utama, pola sintesis rantai ganda akan berjalan dari arah 3'->5' (terjadi pada leading strand).[4][5] Tidak seperti leading strand yang proses replikasi langsung dilakukan, pada lagging strand yang memiliki konformasi 5'->3', DNA polimerase tidak dapat langsung bekerja karena akan menghasilkan struktur DNA yang paralel.[4][5] Oleh karena itu, diperlukan fragmen Okazaki. Fragmen ini akan diletakkan oleh primase pada jarak beberapa basa di depan sehingga replikasi dapat dilakukan dengan arah 5'->3'.[4][5] Hal ini akan terus berulang, sehingga replikasi DNA berjalan secara setahap demi setahap.[4][5] Enzim ligase berperan untuk menyambungkan fragmen Okazaki dengan hasil replikasi DNA.[4][5]
Fungsi utama dari replikasi adalah untuk menggantikan sel yang tua dengan sel yang baru dan segar. Selain itu, replikasi juga berperan dalam penurunan sifat dari orang tua ke anaknya.[6]
Transkripsi merupakan proses perubahan DNA menjadi RNA dengan bantuan RNA polimerase.[1][7] Transkripsi terjadi di nukleus dan hasil RNA akan dibawa menuju sitoplasma untuk tahap translasi.[7] Perbedaan DNA dan RNA adalah keberadaan gugus basa Timin (T) pada DNA yang digantikan oleh gugus basa Urasil (U).[7] Tiga tahapan utama transkripsi adalah:
Penempelan RNA polimerase pada DNA (Inisiasi)
RNA polimerase akan menempel pada bagian DNA yang diikat oleh promotor. strand yang akan menjadi cetakan adalah rantai anti-sense sedangkan rantai sense tidak akan mengalamin proses transkripsi.[7] Dari lokasi inilah transkripsi akan berlangsung dan cetakan RNA dibuat.[7]
Elongasi
Proses elongasi membutuhkan beberapa jenis faktor transkripsi. Pada proses ini akan terjadi pemanjangan hasil transkripsi DNA.[7]
^ abcdefghij(Inggris) Fitzgerald-Hayes M, Reichman F. 2010. DNA and Biotechnology. London:Elsevier.
^ abcdefgh(Inggris) Bettelheim F, Brown W, Campbell M, Farrell S. 2010. Introduction to General, Organic and Biochemistry. Belmont:Cengage Learning.
^ abcdef(Inggris) Golan DW, Tashjian AH, Armstrong EJ, Armstrong AW. 2012. Principles of Pharmacology: The Pathophysiologic Basis of Drug Therapy. Philadelphia:Lippincott Williams and Wilkins.