Stop kodon

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

Properti

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

Stop kodon alternatif
Terdapat variasi pada kode genetik standar, dan stop kodon alternatif yang telah ditemukan dalam genom mitokondria dari vertebrate, Scenedesmus obliquus, dan Thraustochitrid.

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

Translasi 
Tahun 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.

Distribusi genomik 
Pembagian stop kodon dalam genom suatu organisme tidak terjadi secara acak dan bisa jadi berkorelasi dengan konten GC. Sebagai contoh, genom K-12 E. coli mengandung 2705 TAA (63%), 1257 TGA (29%), dan 326 TAG (8%) stop kodon (konten GC 50.8%).

Substrat untuk stop kodon faktor pelepasan 1 atau faktor pelepasan 2 memiliki korelasi dengan kelimpahan stop kodon. Skala besar studi tentang bakteri dengan berbagai kandungan GC menjelaskan bahwa frekuensi terjadinya TAA memiliki korelasi negatif dengan konten GC sementara frekuensi terjadinya TGA memiliki korelasi positif dengan konten GC, dan frekuensi terjadinya stop kodon TAG, menjadi paling sedikit dipakai dalam genom, dan tidak dipengaruhi oleh konten GC.

Pengenalan 
Pengenalan stop kodon terhadap bakteri telah dikaitkan dengan sebutan 'antikodon tripeptida', 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.

Sistem pemberian istilah 
Secara historis, stop kodon 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) 
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).

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 stop kodon amber dan memungkinkan terjadi translasi untuk "membaca" kodon dan menghasilkan protein berukuran penuh. Maka bentuk protein akan pulih normal dan "menekan" terjadinya mutasi amber.

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

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".

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

Mutasi

Nonsense 
Mutasi nonsense adalah perubahan dalam urutan DNA yang memperkenalkan stop kodon 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 stop kodon disebut juga dengan kodon nonsense.

Nonstop 

Sebuah mutasi nonstop adalah mutasi titik yang terjadi pada stop kodon. Mutasi nonstop menyebabkan terjemahan 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)), Disgenesis mesenkim segmen anterior, Fibrosis kistik dan ensefalomiopati neurogastrointestinal mitokondria.

Hidden stop 

Hidden stop atau penghentian tersembunyi adalah kodon non-stop yang akan dibaca sebagai stop kodon 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. Namun hipotesis ini tidak dapat divalidasi tanpa bukti data yang lebih banyak.

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

Referensi 

Genetika molekuler
Ekspresi gen
Biosintesis protein