MK Biologi Molekuler - Regulasi Ekspresi Gen Eukariota
Summary
TLDRThe video script delves into gene expression regulation in eukaryotic cells, contrasting it with prokaryotes. It highlights the variability of gene expression depending on cell type and function, even with the same genome. The script explains the role of chromatin modification, transcription control, alternative splicing, mRNA degradation, and post-translational modifications in regulating gene expression. It also touches on the impact of these processes on an organism's response to environmental changes.
Takeaways
- 🧬 Eukaryotic organisms are multicellular and have a different gene expression regulation compared to prokaryotes.
- 🌟 Despite having the same genome, different cells within an organism can express genes differently based on their specific needs and functions.
- 🔍 Gene expression in eukaryotes is regulated by the type of cell, which can influence processes like development, growth, cell differentiation, and metabolism.
- 🧵 Eukaryotic genes consist of exons, introns, enhancers, and promoters, which play a role in the regulation of gene expression.
- 🔑 Chromatin modification, such as DNA methylation and histone acetylation, is crucial for gene expression as it affects the accessibility of DNA for transcription.
- 🔄 Transcription control involves various factors and elements like enhancers and silencers that can either increase or decrease gene expression.
- 🔗 Transcription factors are proteins that bind to DNA and play a significant role in the initiation of transcription.
- ✂️ Alternative splicing allows a single gene to produce different proteins by selectively removing introns and combining exons in various ways.
- 📉 Degradation of mRNA and control of translation are post-transcriptional mechanisms that regulate gene expression by determining which mRNAs are degraded or blocked from translation.
- 🛑 Post-translational control of gene expression includes protein processing, transport, and regulation of enzyme activity, as well as protein degradation through the proteasome.
Q & A
What is the main topic discussed in the script?
-The main topic discussed in the script is the regulation of gene expression in eukaryotes, highlighting the differences between eukaryotic and prokaryotic gene expression.
How does gene expression vary in eukaryotic cells?
-Gene expression in eukaryotic cells varies depending on the cell type, even though all cells contain the same genome. The expression differs based on the needs or functions of each cell type.
What is the role of cell differentiation in gene expression?
-Cell differentiation plays a role in gene expression by allowing cells, despite having the same genetic material, to specialize and perform different functions, thus leading to differential gene expression.
What are the key components of a eukaryotic gene structure?
-The key components of a eukaryotic gene structure include exons, introns, enhancers, proximal control elements, and promoters, which are regulatory sequences that play a role in gene expression.
How does chromatin modification regulate gene expression?
-Chromatin modification regulates gene expression by altering the tightness of the DNA packaging. Methylation of DNA tends to condense chromatin, making it less accessible for transcription, while acetylation of histones loosens chromatin, allowing for transcription to occur.
What is the significance of transcription factors in gene expression control?
-Transcription factors are proteins that bind to specific DNA sequences and regulate the initiation of transcription. They can act as activators or repressors, influencing whether a gene is transcribed or not.
Can you explain the concept of alternative splicing in eukaryotes?
-Alternative splicing is a process in eukaryotes where different combinations of exons and introns are removed from pre-mRNA, leading to the production of different mRNA and protein isoforms from the same gene.
What is the role of RNA degradation in gene expression regulation?
-RNA degradation plays a role in gene expression regulation by determining which mRNA molecules are broken down, thus controlling the availability of mRNA for translation into proteins.
How does post-translational control affect gene expression?
-Post-translational control affects gene expression by modifying proteins after they have been synthesized. This can involve protein folding, modification by enzymes, transport to specific cellular locations, and regulation of enzyme activity through effectors and inhibitors.
What is the function of proteasomes in gene expression regulation?
-Proteasomes function in gene expression regulation by degrading unneeded or damaged proteins. Proteins targeted for degradation are ubiquitinated and then recognized and broken down by proteasomes, which helps in maintaining cellular protein homeostasis.
How does the lifespan of mRNA differ between prokaryotes and eukaryotes?
-In prokaryotes, mRNA has a short lifespan, often degrading within seconds after fulfilling its function, allowing for rapid response to environmental changes. In contrast, eukaryotic mRNA can remain active for hours or even weeks, contributing to a more stable internal environment.
Outlines
🧬 Regulation of Gene Expression in Eukaryotes
This paragraph introduces the topic of gene expression regulation in eukaryotes, contrasting it with prokaryotes. It explains that eukaryotic organisms are multicellular and have a more complex gene expression process due to the presence of introns and exons in their genes. The expression of genes varies depending on the cell type and its function, even though all cells in an organism share the same genome. The paragraph also touches on the role of different cell functions in development, growth, and metabolism. It describes the structure of eukaryotic genes, including exons, introns, enhancers, promoters, and proximal control elements, and how these elements are involved in the regulation of gene expression.
🔬 Chromatin Modification and Transcription Control
This paragraph delves into the first level of gene expression regulation, which involves chromatin modification. It explains that for transcription to occur, the tightly packed chromatin needs to be loosened. DNA methylation and histone acetylation are key processes that affect chromatin structure, with the former condensing chromatin and the latter loosening it. The paragraph also discusses the role of transcription factors in binding to DNA and initiating transcription, as well as the concept of eukromatin and heterochromatin. Additionally, it mentions how enhancers and silencers, which are non-coding DNA sequences, can influence gene expression from a distance.
🌐 Complex Regulation of Transcription and Alternative Splicing
The third paragraph continues the discussion on gene expression by focusing on the transcription initiation complex, which is formed by the interaction of transcription factors, enhancers, and RNA polymerase II. It explains how activators and repressors can either enhance or inhibit transcription. The paragraph also introduces the concept of alternative splicing, where different combinations of exons and introns can be spliced to produce different proteins from the same gene. This process allows for a single gene to code for multiple proteins, adding another layer of complexity to gene expression regulation in eukaryotes.
🛡 Post-Transcriptional and Post-Translational Control of Gene Expression
The final paragraph covers post-transcriptional and post-translational controls of gene expression. It discusses how mRNA degradation and translational blockage can regulate gene expression after transcription. The paragraph explains the role of small RNA molecules, such as siRNA and miRNA, in degrading specific mRNAs and controlling gene expression. It also touches on post-translational modifications, including protein processing, transport, and the regulation of enzyme activity through effectors and inhibitors. The paragraph concludes with a discussion on protein degradation by the proteasome, which is another way to control gene expression at the protein level.
Mindmap
Keywords
💡Eukaryota
💡Gene Expression
💡Cell Differentiation
💡Chromatin
💡Transcription
💡Introns and Exons
💡Alternative Splicing
💡RNA Degradation
💡Translation
💡Post-translational Modifications
💡Proteasome
Highlights
Eukaryotic gene expression regulation is complex due to multicellularity and the need for cell-specific functions.
All cells of an organism contain the same genome, yet gene expression varies based on cell type and function.
Gene expression in eukaryotes is regulated by the cell type, which determines when and which genes are expressed.
Eukaryotic genes consist of exons and introns, with regulatory sequences like enhancers and promoters controlling expression.
Chromatin modification, including DNA methylation and histone acetylation, plays a crucial role in gene expression regulation.
DNA methylation condenses chromatin, inhibiting transcription, while histone acetylation relaxes it, allowing transcription.
Transcription factors bind to DNA to regulate the rate of transcription and can form transcription initiation complexes with RNA polymerase II.
Enhancers and silencers are non-coding DNA sequences that can modulate gene expression from a distance.
Alternative splicing allows a single gene to produce different proteins by selectively including or excluding exons.
RNA degradation and translational control are mechanisms that regulate gene expression post-transcriptionally.
Eukaryotic mRNA has a longer lifespan compared to prokaryotic mRNA, influencing the organism's response to environmental changes.
Small RNA molecules, such as siRNA and miRNA, are involved in the degradation of specific mRNAs, controlling gene expression.
Post-translational control of gene expression includes protein processing, transport, and regulation of enzyme activity.
Protein degradation via the proteasome is a key mechanism for controlling gene expression at the protein level.
The process of ubiquitination targets proteins for degradation by the proteasome, recycling them for future use.
Gene expression regulation in eukaryotes is a multi-layered process involving chromatin structure, transcription factors, and post-transcriptional mechanisms.
Transcripts
[Musik]
asalamualaikum warahmatullahi
wabarakatuh Selamat pagi salam sejahtera
buat kita semua topik hari ini adalah
regulasi ekspresi Gin pada
eukariot eukariota adalah e organisme
umumnya adalah organisme multiseluler
sehingga ekspresinya akan berbeda proses
ekspresinya atau regulasi ekspresinya
akan berbeda dengan pada
prokaryiota pada eukariot
ekspresi Gin itu bervariasi tergantung
tipe selnya meskipun semuanya mempunyai
genom yang sama jadi setiap sel
sebenarnya mempunyai genom yang sama
tetapi ekspresinya bisa berbeda-beda
tergantung kebutuhan atau fungsi dari
masing-masing selbut tersebut jadi Gen
Mana yang akan diekspresikan dan kapan
akan diekspresikan itu sangat tergantung
dengan jenis selnya jadi fungsi sel itu
kita tahu ada bermacam-macam bisa jadi
berfungsi dalam proses perkembangan
eh organisme atau
perembungankkembangan tumbuhan ee
berfungsi pada diferensiasi sel atau
bisa juga berfungs
pada
metabolisme apa diferensiasi sel itu
adalah spesialisasi sel jadi tadi sudah
saya katakan meskipun setiap sel
mengandung gen yang sama kalau mempunyai
fungsi yang berbeda maka yang
diekspresikan akan berbeda-beda pula
jadi gambar di sini ditunjukkan sel satu
ada satu sel mengalami mitosis kemudian
berdiferensiasi yang satu menjadi sel
saraf yang satu menjadi sel epitelial
maka ekspresi pada sel saraf maupun akan
berbeda dengan ekspresi pada sel
epitelial karena fungsinya
berbeda nah secara umum eh gen dari
eukariot itu tersusun atas yang seperti
terlihat di sini jadi yang paling
penting itu yang kanan itu ada ekson
intron ekson intron itu adalah bagian
dari gen struktural sebelah kiri itu ada
enhasser ada proximal control Element
promoter itu adalah regulatory sequence
atau sequens-squuen yang berperanan
untuk meregulasi
ekspresi jadi berbeda dengan pada
prokariot tadi Jada prokariot tidak ada
intron pada eukariot itu ada intron Nah
selanjutnya eh terjadi proses-proses
yang berkaitan
dengan
ekspresi dari suatu gen- gen struktural
ini menjadi
protein kontrol dari ekspresi gen itu
melalui beberapa atau ada beberapa tahap
yaitu melalui pertama kromatin
modification atau modifikasi kromatin
yang melibatkan metilasi DNA atau
asetilasi
histon yang kedua pengontrolan pada
proses
transkripsi yang ketiga itu alternatif
splicing keempat degradasi dari MrNa
setelah selesai diekspresikan kelima
adalah memblok translasi jadi translasi
dihentikan ee di sini kita lihat Eh
bagaimana DNA dipek atau disusun di
dalam kromosom jadi yang bagian atas E
maaf dari bawah dulu itu adarom rosom
jadi kromosom dalam
ee fase metafase Nah kalau diuraikan
kita lihat kromosom ini tersusun atas
kromatin jadi benang kromatin ya jadi
benang kromatin dan kalau dilihat lebih
dalam lagi itu kromatin tersusun atas
nukleosom-nukleosom yang dihubungkan
dengan DNA
lingker nukleosom itu tersusun atas inti
yang berubah molekul histon atau protein
histon dan ada semacam pengancingnya
yang disebut sebagai atau merupakan
histon
H1 Nah kalau DNA sendiri diuraikan DNA
linkernya tadi diuraikan akan terlihat
sebagai eh yang paling atas itu
merupakan DNA Doel Helix yang tersusun
atas nukleotida
nukleotida jadi seperti itu packing dari
DNA pada eukariot
Nah sekarang berkaitan dengan regulasi
ekspresi genin tadi saya Sebutkan yang
pertama adalah modifikasi kromatin
Mengapa perlu dilakukan modifikasi
kromatin karena seperti kita lihat tadi
kalau kromatin dalam bentuk terpek dalam
packing Yang rapat maka tidak bisa
terjadi transkripsi jadi harus diuraikan
dulu agar kemudian transkripsi terjadi
ya jadi di sini regulasi tadi dengan eh
metilasi DNA itu DNA metilasi atau
metilasi DNA itu berfungsi untuk membuat
menjadi erat jadi menjadi kompek gitu
kromatinnya tapi kebalikannya asetilasi
histon itu menyebabkan eh kromatin itu
menjadi longgar Lus sehingga bisa
dna-nya itu ditranskripsi nah eh
kromosom atau kromatin yang longgar itu
disebut sebagai e kromatin sementara
yang yang kompek itu
heterokromatin nah jadi ketika dia
longgar seperti gambar yang di kanan itu
ya Yang biru itu maka RNA polimerase itu
akan bisa berikatan dengan operator
seperti yang terjadi pada ee prokariot
dan kemudian menyebabkan transkripsi
terjadi
Eh ini lebih detail mengenai regulasi
kromatin jadi histon asetilasi histon
itu menyeb
transcription ftor atau faktor
transkripsi faktor yang menyebabkan
transkripsi bisa terjadi dapat berikatan
dengan DNA menyebabkan transkripsi
terjadi sehingga terbentuk eukromatin
tadi ya jadi dengan histon asetilasi itu
kromatin menjadi longgar sedangkan
metilasi histon sebaliknya kebalikan
dari histon asetilasi itu terjadi
setelah sintesis DNA selesai ber sudah
dilakukan ini
menyebabkan laju transkripsi akan
menurun dan
eh kemudian transkripsi itu bisa juga
berhenti jadi dua hal ini regulasi
kromatin itu memungkinkan atau mengatur
Apakah transkripsi bisa terjadi atau
tidak jadi ini regulasi yang awal
selanjutnya adalah kontrol transkripsi
jadi pengontrolan pada proses
transkripsi ini melibatkan beberapa eh
Faktor atau elemen ada kontrol elemen
yang berupa DNA eh yang biasanya
dikelompokkan sebagai enhancer dan
silencer jadi enhance dari katanya
enhancer itu akan meningkatkan sementara
kebalikannya silencer itu menyebabkan
penurunan
ekspresi selanjutnya adalah
transcription Factor atau faktor
transkripsi itu bisa dikelomp menjadi
dua aktivator dan
represor transcription Factor ini berupa
protein jumlahnya banyak jadi banyak
sekali transcription Factor yang bisa
jadi satu transcription Factor itu
mengatur ekspresi dari satu genin atau
beberapa bisa mengatur
eh ekspresi dari suatu gen atau
transkripsi dari suatu
gen nah yang ketiga adalah coordinate
control of gen Vi simil control elem
jadi ee
ada kontrol secara bersama-sama dari
beberapa gen melalui elemen-elemen yang
sudah disebutkan di atas jadi bisa jadi
genin yang berbeda dikontrol oleh
transcription Factor atau kontrol elemen
yang
sama regulasi transkripsi itu melibatkan
RNA polimerasio 2 dan faktor-faktor
transkripsi tadi sudah disebutkan faktor
transkripsi itu meny menyebabkan
atauembat DNA tahu bahwa akan atau perlu
dilakukan transkripsi jadi RNA
polimerase 2 ini akan menempel pada
promoter khususnya pada bagian yang
disebut sebagai tat box untuk memulai
terjadinya
transkripsi selanjutnya elemen kontrol
tadi
Eh yang enhancer atau silencer itu
merupakan noncoding sequen dari DNA mana
transkrips faktor itu bisa
berikatan selanjutnya
eh hal yang perlu diketahui mengenai
regulasi transkripsi adalah bahwa
enhancer tadi yaitu kontrol elemen tadi
posisinya biasanya jauh dari gen atau
intron jadi posisinya bisa jauh jadi
tidak harus berdekatan dengan
operator sedangkan aktivator bind to
enhance to the non transcription of CH
jadi biasanya dia akan berikatan ee
dengan
ee bagian yang menyebabkan terjadi
transkripsi dari suatu gen nah kompleks
dari transcription Factor
enhancertivor aktivator dan RNA
polimerase 2 ini disebut sebagai
transcription initiation complex nah ini
harus ada harus terjadi Kompleks ini
agar transcription bisa terjadi nah n
kebalikan dari aktivator ada represor
Jadi kalau aktivator itu meng-enhance
jadi membuat atau terjadinya suatu
transkripsi represor ini menghambat
ekspresi dari suatu gen dengan
menghentikan transkripsi atau memblok
atau menghalangi
aktivator berikatan dengan
enhancer jadi seperti itu yang terjadi
ini jadi gambarannya seperti ini jadi
tadi dikatakan enhancer itu berada jauh
dari genin jadi disebut sebagai distal
control elemen jadi karena jauh letaknya
nah bagaimana dia bisa mempengaruhi Nah
di sini seperti ditunjukkan di bagian du
gambar 2 itu terjadi pelengkungan
sehingga posisi enhancer yang jauh ini
bisa kemudian mendekat ke bagian
promoter dan menyebatkan seperti yang
terjadi di gambar tig ikatan antara
enhancer
kemudian eh mediator protein itu bisa
jadi transcription Factor RNA polimerase
dan eh transcription Factor yang lain
mungkin yang bisa ber eh berikatan
dengan RNA polimerase maupun enhancer
sehingga membentuk transcription
initiation
kompleks selanjutnya yang ketiga untuk
ekspresi gen itu ada alternatif spliing
RNA atau sering dikatakan juga editing
Nah kita tahu bahwa pada eh eukariot itu
ada beberapa
ekson maupun
intron jadi bagian yang berperan sebagai
intron atau ekson yang ada beberapa pada
eukariot ini tidak selalu semuanya
diliing tidak selalu semuanya juga
dibiarkan jadi alternatif mana intron
atau ekson yang akan Maaf intron mana
intron yang diplicing dihilangkan dan
mana Ekon yang ditinggalkan itu
menentukan nanti hasil transkripsi jadi
Protein apa yang dihasilkan sehingga
pada
eukariot alternative splicing itu bisa
menyebabkan satu DNA yang sama
menghasilkan protein yang berbeda
beda
selanjutnya kontrol dari ekspresi Gin
adalah degradasi of MrNa jadi degradasi
RNA dan blockate of translation jadi ini
ketika sudah saya transkripsi maka RNA
MrNa tadi yang membentuk atau mengontrol
pembentukan protein yang tertentu itu
akan didegradasi di sini ada yang
namanya si s RNA dan m RNA di mana ini
mempengaruhi atau menentukan mana MrNa
yang akan
didegradasi Nah selanjutnya juga
menentukan blokade atau penghentian
translasi nah ini
eh perbandingan degradasi MrNa pada
prokariot dan
eukariot Jadi kalau pada prokariot
umumnya MrNa itu waktu hidupnya itu
pendek jadi dalam hit hungan hanya
second detik Ya hanya detik saja itu
akan terdegradasi begitu sudah selesai
menjalankan fungsinya sehingga
menyebabkan pada prokariot itu
Eh cepat sekali responnya terhadap per
perubahan lingkungan nah berbeda dengan
eukariot eh MrNa itu bisa Survive bisa
tetap aktif selama berjam-jam bahkan
berminggu-minggu sehingga menyebabkan
kondisi internal dari suatu organisme
bisa konstan dan tidak Mudah terpengaruh
oleh perubahan lingkungan
nah ini adalah eh en RNA yang bisa yang
terdiri dari m RNA atau mikro RNA atau
dan yang kedua short interfering RNA
atau S RNA ini adalah bagaimana caranya
tadi m RNA maupun
sna itu menyebabkan degradasi dari MrNa
tertentu yang sudah tidak diperlukan
lagi Eh
selanjutnya kontrol ekspresi Gin itu
adalah melalui posst translasi jadi
Sudah translasi sudah ber eh terjadi
terbentuk polipeptida maka
kemudian terjadi Processing protein dan
transport jadi transport pemindahan
protein dari tempat produksinya tadi ke
eh daerah-daerah yang
diperlukan kemudian terjadi juga kontrol
enzim Aktivitas enzim melalui efektor
dan inhibitor juga ada
degradasi dengan menggunakan proteasom
eh
eh yang terjadi pada akhir dari proses e
kontrol dari ekspresi Gin
ini Jadi ini degradasi protein oleh
proteasom Jadi terlihat di sini ada
protein yang perlu
didegradasi kemudian ada ubi kuitin yang
akan berikatan dengan protein yang perlu
didegradasi tadi dan juga ada proteasom
jadi ketika protein sudah
terubikuitinate jadi Sudah berikatan
dengan obikuitin maka proteasum akan
mengenali dan kemudian
meop jadi
membungkus protein yang perlu
didegradasi ini kemudian di degradasi
dan kemudian di
recycle jadi demikian eh e hal-hal yang
berkaitan dengan proses regulasi
ekspresi genin pada EU kar Terima kasih
wasalamualaikum warahmatullahi
[Musik]
[Musik]
wabarakatuh m
Посмотреть больше похожих видео
Epigenetics3: Histone Modification and ChIP-seq
RNA Processing 3c'
Regulation of Gene Expression: Operons, Epigenetics, and Transcription Factors
Dogma sentral Biologi Molekuler dan Proses Ekspresi Genetik
Tahapan dan Mekanisme Transkripsi DNA | Transkripsi DNA, Tahapan Awal Ekspresi Gen
RNA Processing 3d'
5.0 / 5 (0 votes)