KODE GENETIKA
Gen tertentu membawa
informasi yang dibutuhkan untuk membuat protein dan informasi itulah yang
disebut sebagai kode genetik. Dengan kata lain, kode genetik
adalah cara pengkodean urutan nukleotida pada DNA atau RNA utnuk menentukan
urutan asam amino pada saat sintesis protein. Informasi pada kode genetik
ditentukan oleh basa nitrogen pada rantai DNA yang akan menentukan susunan asam
amino. Dalam tahun 1968 nirenberg, khorana dan Holley menerima hadiah nobel
untuk penelitian mereka yang sukses menciptakan kode-kode genetik yang hingga
sekarang kita kenal. Seperti kita ketahui asam amino dikenal ada 20 macam. Yang
menjadi masalah bagaimana 4 basa nitrogen ini dapat mengkode 20 macam asam
amino yang diperlukan untuk mengontrol semua aktifitas sel?
Para peneliti melakukan penelitian pada bakteri E. Coli mula mula digunakan basa nitrogen singlet maka diper oleh 4 asam amino saja yang dapat diterjemahkan padahal ke 20 asam amino ini harus diterjemahkan semua agar protein yang dihasilkan dapat digunakan, kemudian para ilmuwan mencobalagi dengan kodon duplet dan baru dapat untuk menterjemahlkan 16 asam amino ini pun belum cukup juga.
Para peneliti melakukan penelitian pada bakteri E. Coli mula mula digunakan basa nitrogen singlet maka diper oleh 4 asam amino saja yang dapat diterjemahkan padahal ke 20 asam amino ini harus diterjemahkan semua agar protein yang dihasilkan dapat digunakan, kemudian para ilmuwan mencobalagi dengan kodon duplet dan baru dapat untuk menterjemahlkan 16 asam amino ini pun belum cukup juga.
Kebanyakan organisme mempunyai kode genetik
yang sama. Perkecualian adalah pada genom mitokondria yang sering menggunakan
kode genetik yang tidak standard. Kodon 5′-UGA-3′ yang normalnya mengkode untuk
terminasi, pada mitokondria bisa didapatkan di posisi internal di mana sintesis
protein belum diharapkan untuk berhenti. Pada mitokondria manusia ,5′-UGA-3′
mengkode untuk triptofan.
Kode genetik menunjukan
bagaimana informasi urutan protein disimpan di dalam asam nukleat dan
memberikan petunjuk bagaimana informasi tersebut diterjemahkan kedalam protein.
Semenjak tahun 1960an semakin nyata bahwa ada paling sedikit tiga residu
nukleotida DNA diperlukan untuk mengkode untuk masing-masing asam amino. Empat
huruf kode DNA (A, T, G, dan C) dalam grup dua huruf menghasilkan 42 =16
kombinasi yang berbeda, tidak cukup untuk mengkode 20 asam amino. Empat basa
tiga huruf menghasilkan 43 =64 kombinasi yang berbeda. Genetik eksperimen awal
membuktikan bahwa tidak hanya kode genetik atau kodon untuk asam amino berupa
susunan tiga huruf (triplet) dari nukleotida tetapi juga bahwa kodon tidak
tumpang-tindih dan tidak ada jeda antara kodon residu asam amino yang berurutan
(Gb. 26-3, 26-4). Susunan asam amino protein kemudian digambarkan oleh suatu
susunan yang linier dari kodon triplet yang berdekatan. Kodon yang pertama pada
susunan metapkan suatu kerangka pembacaan(reading frame), di mana kodon yang
baru memulai pada setiap tiga residu nukleotida. Pada skema ini, ada tiga
kerangka pembacaan yang mungkin untuk setiap urutan DNA yang diberi, dan
masing-masing secara umum akan memberi suatu urutan berbeda terhadap kodon (Gb.
26-5).
Tiap triplet yang mewakili
informasi bagi suatu asam amino tertentu dinyatakan sebagai kodon.Kode genetika
bersifat degeneratif dikarenakan 18 dan 20 macam asam amino ditentukan oleh
lebih dari satu kodon, yang disebut kodon sinonimus.Hanya metionin dan
triptofan yang memiliki kodon tunggal.Kodon sinonimus tidak ditempatkan secara
acak, tetapi dikelompokkan.Kodon sinnonimus memiliki perbedaan pada urutan basa
ketiga.
Kunci organisasi informasi genetika dalam protein
dapat ditemukan pada kodon dan pada susunan kodon pada kerangka
pembacaan(reading frame). Perlu diingat bahwa tanpa tanda baca atau isyarat
diperlukan untuk menandai ujung kodon dan permulaan kodon berikutnya. Kerangka
pembacaan harus ditetapkan dengan benar pada permulaan molekul mRNA dan lalu
dipindahkan secara berurutan dari satu triplet ke triplet berikutnya. Jika
kerangka pembacaan awal diputus oleh satu atau dua basa, atau jika ribosom
tanpa sengaja melompati suatu nukleotida dalam mRNA, semua kodon berikutnya akan
berantakan dan akan menjurus kepada pembentukan protein "missense"
dengan susunan asam amino yang kacau.
Beberapa kodon memiliki fungsi khusus. Kodon
inisiasi, AUG, menandakan awal dari rantai polipeptida. AUG tidak hanya adalah
kodon inisiasi dari prokaryota dan eukaryot tetapi juga mengkode residu Met
pada posisi internal polipeptida. Dari 64 triplet nukleotida yang mungkin, tiga
(UAA, UAG, dan UGA) tida mengkode asam amino yang dikenal (Gb. 26-7); ketiganya
dikenal sebagai kodon penghentian
(termination)
(juga disebut stop codon atau nonsense codon), yang secara normal
menandai
akhir sintesis rantai polipeptida. Ketiga kodon penghentian dinamai "
nonsense
codon " karena kodon-kodon ini pertama kali ditemukan berasal dari mutasi
basa
tunggal bakteri E.coli di mana rantai polipeptida tertentu diakhiri
secara prematur.
Barangkali ciri kode genetik yang paling mencolok
adalah degenerate (degenerasi), maksudnya suatu asam amino yang diuji
bisa dispesifikasi lebih dari satu kodon. Hanya metionin dan triptofan yang
mempunyai kodon tunggal. Degenerasi tidak berarti tak sempurna; kode genetik
jelas karena tidak ada kodon yang mengkode asam amino lebih dari satu. Perlu
diketahui bahwa degenerasi kode tidaklah seragam.
Kode genetik yang tidak standard juga
didapatkan pada genom nuklear eukariot tingkat rendah. Seringkali modifikasi
tersebut ditemui pada sekelompok kecil organisme dan biasanya melibatkan
penggantian kode pada kodon terminasi. Pada prokariot modifikasi kode genetik
jarang terjadi tetapi ada contoh yang diketahui yaitu pada spesies Mycoplasma.
Tipe variasi kode genetik yang lebih penting pada genom nuklear adalah yang
mengakibatkan protein yang disintesis mengandung selenosistein. Tipe ini
terdapat pada kebanyakan organisme baik prokariot maupun eukariot termasuk
manusia karena selenosistein terdapat di mana-mana. Selenosistein di kode oleh
5′-UGA-3′ yang juga masih digunakan untuk sebagai kodon terminasi pada organisme
yang bersangkutan. Kodon 5′-UGA-3′ yang mengkode selenosistein dibedakan dengan
kodon terminasi dengan adanya struktur tusuk konde (hairpin loop) pada mRNA
yang letaknya di daerah downstream kodon selenosistein pada prokariot dan pada
daerah 3′ yang tidak ditranslasi (misalnya bagian mRNA setelah kodon terminasi)
pada eukariot. Pengenalan kodon memerlukan interaksi antara hairpin dan suatu
protein khusus yang terlibat dalam translasi mRNA ini.