TUGAS ENZIMOLOGI DAN REKAY REKAYA ASA PROTEIN
OLEH:
RIANA ZULFA 1510248235
DOSEN : Prof TITANIA TITANIA T T NUGROHO! P"D
PROGRAM STUDI MAGISTER KIMIA FAKULT FAKUL TAS MATEMATIKA DAN ILMU ILM U PENGETAHUAN PEN GETAHUAN ALAM UNI#ERSITAS UNI#ERSITA S RIAU PEKAN$ARU 201%
1 &'()*+), -).)/),) '/) ),. *'),. -" 6/*/,'*/* r/-o*o7 /)r)"+), ), /)*++), +' )() (', ER . &))-:
Sekresi suatu protein oleh suatu organisme merupakan proses yang melalui beberapa tahapan, diantaranya yaitu translokasi protein. Translokasi protein ke lumen retikulum endoplasma (RE) merupakan salah satu tahapan yang penting dalam jalur sekresi protein, khususnya pada organisme eukariot. Translokasi suatu protein melewati membran lipid seperti RE secara umum diarahkan oleh sinyal peptida yang terdapat pada ujung Nterminal protein, yang kemudian dipotong oleh suatu en!im saat sintesis protein sedang berlangsung atau setelah sintesis protein selesai. Struktur primer sinyal peptida setiap protein jarang sekali sama, namun pada umumnya terdiri dari beberapa bagian yaitu " Nterminal yang bermuatan positi#, daerah pusat hidro#obik, dan sisi pemotongan yang dapat dikenali oleh en!im sinyal peptidase. $roses translokasi protein dari ribosom ke lumen RE yang diarahkan oleh sinyal peptide dibantu oleh suatu partikel pengenal sinyal peptida yang disebut Signal Recognition Particles (SR$). %idro#obisitas sinyal peptida memainkan peran dalam interaksi sinyal peptida dengan SR$. &ika sinyal peptida cukup hidro#obik tetapi tidak terlalu panjang, sinyal dapat dikenali oleh SR$ ketika sinyal baru disintesis dan keluar dari ribosom. SR$ yang mengikat sinyal peptida kemudian akan dikenali oleh reseptorSR$ (SR) yang terdapat pada membran RE. &adi SR$ dan SR berperan dalam memediasi proses pentargetan cotranslasi dari protein membran dan protein sekresi pada semua jenis sel. 'aik SR$ maupun SR keduanya memiliki domain untuk mengikat uanosine Tri $hosphate (T$). ompleks SR$*SR yang berinteraksi dengan adanya T$ berperan dalam mentargetkan RibosomeNascent +hain comple (RN+) ke aparatus translokasi protein yang terdapat dipermukaan membran yang disebut translokon. Sehingga SR$ dan SR berperan sebagai molekul matchmakers yang mengantarkan RN+ yang mensintesis protein tertentu ke translokon. Sinyal peptida adalah peptida rantai pendek yang terdiri dari - / 01 asam amino yang perperan dalam mengarahkan proteinprotein ke lumen RE. $ada kebanyakan protein, sinyal peptida akan dihidrolisis pada ujung Nterminal protein saat sintesis protein sedang berlangsung atau setelah sintesis protein selesai.
2 &'()*+), f,.*/ ))r)* .o(./ &))-:
2ungsi dari apparatus golgi antara lain" a. likosilasi $roses likosilasi sebenarnya telah diawali di RE, 3i apparatus olgi hanya menyempurnakannya saja. 3engan kata lain $rotein maupun lipid karbohidrat yang telah di awali di RE untuk selanjutnya dilanjutkan kembali ke olgi. 4isalnya" 5ligosakarida yang yang mendapat tambahan rantai baru di golgi dan selanjutnya akan di angkut kelumen golgi melewati trans membaran. b. 4enyiapkan Sekret untuk sekresi sel $rotein dari lumen RE akn diangkut kedaerah sis apparatus golgi oleh 6esikuli pengangkut. emudian akan terjadi pemindahan protein dari daerah sis ke daerah trans apparatus golgi. 3i daerah trans ini prpteinprotein akan tersebut akan dipilahpilah dan dikemas untuk disempurnakan sehingga siap di ekskresikan. emudian setiap macam protein ditunaskan dalam bentuk 6esikuli sekretoris untuk ditimbun samapai ada isyarat untuk disekresikan. &ika ada isyaratnya maka senyawa yang terkandung dalam 6esikula sekretoris akan dikeluarkan kelingkungan ekstrasel. c. Reparasi membrane sel 4embrran sel yang rusak akan di reparasi dengan menggunakan 6esikel6esikel dari apparatus golgi. 7esikel pengangkut dirangsang untuk melebur dengan membaran sel setelah meninggalkan apparatus golgi secara kontinyu. $rotein trans membrane dan lipid membrane 6esikel ini akan menjadi protein dan lipid baru bagi membrane sel, Sedangkan protein yang diangkut 6esikel disekresikan keruang antar sel. d. $embentukan Senyawa $enyusun 3inding Sel etika terjadi sitokinesis pada pembelahan sel tumbuhan akan terbentuk matriks, di matriks tersebut banyak terdapat 6esikel6esikel yang berisi bahan baku dinding sel yaitu pectin, selulosa, hemiselulosa, dan sebagainya yang berasal dari 8paratus golgi. 4atriks dan senyawa tersebut akan melebur dan membentuk sekat diantara dua buah inti didaerah mikrotubulus kutub untuk membentuk didinding sel primer. 3inding sel primer akan terus
disuplai dengan bahan pembentuk dinding sel yang dikemas dalam 6esikuliuntuk selanjutnya tumbuh menjadi dinding sel skunder. e. $embentukan 8krosom 8paratus golgi berperan dalam pembentukan akrosom yaitu tudung pada spermato!oon. Tudung 8krosom ini berasal dari #usi dari 6esikel apparatus golgi. 2ungsi dari tudung akrosom adalah melisiskan membran sel telur (o6um) pada saat dertilisasi. arena berisi en!im hidrolitik %ialuronidase. 3 INSULIN -) %ewan apa yang akan ber#ungsi sebagai sumber terbaik dari insulin yang akan digunakan
untuk mengobati diabetes9 &elaskan jawabanmu. &))- : 3ari beberapa insulin spesies hewan tersebut insulin babi adalah pilihan yang baik untuk menggantikan insulin manusia, hal ini telah banyak digunakan dalm dunia kedokteran. :nsulin manusia dan insulin babi hanya terdapat satu 6ariasi asam amino di '01 sehingga pemakaian insulin babi kurang imunogenik dibandingkan insulin binatang lainnya. :nsulin sapi memiliki dua perbedaan 8 dan '01, dan satu perbedaan 8-1 (meskipun ini perubahan konser6ati#). 'abi dan sapi adalah sumber terbaik karena produk hewan ini sudah tersedia dari rumah pemotongan hewan, sedangkan kuda, anjing dan kelinci tidak meskipun hewan tersebut memiliki satu 6ariasi asam amino. Sedangkan pada ayam memiliki tujuh perbadaan dan bebek memiliki enam perbedaan asam amino dibandingkan dengan insulin manusia dan tidak dapat dijadikan pilihan yang baik. ;rutan utama asam amino mempengaruhi struktur tersier protein. &adi ada kemungkinan bahwa perubahan dalam urutan protein bisa mengubah struktur tersier, sehingga memberikan molekul bentuk yang berbeda, yang berarti mungkin memiliki kesulitan berinteraksi dengan reseptor. ;mumnya modi#ikasi struktur sekunder atau tersier menyebabkan hilangnya akti6itas biologik. Struktur insulin berbagai spesies berbeda dalam susunan asam aminonya. $erbedaan tersebut tidak menyebabkan perbedaan akti6itas biologik tetapi menyebabkan perbedaan imunologik. <)
8pakah nilainilai p: dari insulin hewan sama dengan, lebih besar dari, atau kurang dari insulin manusia 9 &))- :
Nilainilai p: untuk semua insulin hewan hampir sama dengan insulin manusia. 8kan tetapi ada pengecualian terhadap ayam dan bebek. arena pada beberapa hewan seperti sapi, babi, kuda, kelinci, dan anjing perubahan asam amino semuanya melibatkan asam amino netral sedangkan pada insulin ayam melibatkan asam amino bermuatan positi# yaitu adanya substitusi %istidin (%is) sehingga akan lebih basa dan pada insulin bebek melibatkan asam amino bermuatan negati# yaitu
adanya substitusi lutamat (lu)
sehingga akan lebih asam. 0)
'eberapa orang mengembangkan alergi terhadap insulin hewan karena sistem kekebalan tubuh mereka mengakui protein sebagai benda asing. &elaskan mengapa sistem kekebalan tubuh akan mampu membedakan insulin hewan dari insulin manusia. &))- : $erbedaan kimia yang sangat kecil antara insulin hewan dan insulin manusia yang dikarenakan protein dari berbagai jenis spesies biasanya tidak identik, juga disimpulkan dari penelitian mengenai golongan protein yang disebut antibodi atau imunoglobulin. 4olekul antibodi muncul didalam serum darah dan jaringan tertentu suatu spesies sebagai reaksi terhadap injeksi suatu antigen, protein atau makromolekul lain kepada spesies tersebut. Tiap protein asing menimbulkan pembentukan antibodi yang berbeda. Reaksi tubuh ini yang bersi#at sangat spesi#ik sehingga menimbulkan reaksi pertahanan terhadap protein yang diinjeksikan, disebut reaksi imunitas. 4eskipun dapat dilakukan pertukaran, insulin hewan ini dapat menyebabkan beberapa masalah seperti reaksi alergi dengan sejumlah kecil pasien. 8danya reaksi alergi ini tentu saja yang disebabkan oleh sistem kekebalan tubuh yang mengenali perbedaan kecil ini, dan mencoba untuk melakukan penolakan terhadap benda asing.
=)
Sebuah S3S$age dijalankan dari proinsulin dan insulin. Sampel diperlakukan dengan > mercaptoethanol sebelum elektro#oresis. ambarkan perkiraan hasil. &))-: $'r) Pro/,*(/, Mo('+(! +D
-1 ?
<
I,*(/,
Rantai 8 Rantai '
=
Teknik pemisahan protein secara elektro#oresis S3S$8E (S3S$oly8crylamide elElectrophoresis) memiliki prinsip pemisahan berdasarkan perbedaan kecepatan bergerak molekul protein yang berbeda ukuran melalui suatu matriks gel poliakrilamida di dalam medan listrik. $ada proses ini seluruh molekul protein yang akan dipisahkan telah dibuat bermuatan negati# dengan denaturasi dan penambahan S3S. &adi protein akan bergerak dari kutub (/) ke kutub (@). 3alam larutan S3S, molekul protein didenaturasi dengan pendidihan singkat. Selain itu pada protein juga ditambahkan >mercaptoethanol yang ber#ungsi untuk memutuskan ikatan SS antara rantai protein. arena S3Spage menggunakan gel poliakrilamida dengan ukuran tertentu, maka proinsulin yang berukuran besar (walaupun ikatan SS diputus, tetapi tetap dalam - rantai) akan bergerak lebih lambat daripada insulin yang berukuran lebih kecil (ketika ikatan SS insulin diputus, rantai insulin terpisah antara rantai 8 dan rantai ', sehingga terbentuk dua noda). %al ini dikarenakan protein yang dielektro#oresis akan bergerak melalui gel dengan kecepatan berbeda yang berukuran kecil lebih cepat pergerakannya dari yang besar, karena lebih mudah melalui poripori gel (hambatan lebih sedikit). A)
$ercobaan denaturasiBrenaturasi (mirip dengan yang dilakukan oleh 8#insen dengan ribonuklease) dilakukan menggunakan insulin. 'agaimanapun, berbeda dengan hasil 8n#insen, hanya kurang -1C akti6itas insulin diperoleh ketika urea dan >mercaptoetanol dihilangkan menggunakan dialisis. (:ni merupakan akti6itas le6el yang diharapkan jika jembatan disul#ida dipasangkan secara acak) Tapi, jika percobaan diulang dengan proinsulin, akti6itas keseluruhan dipulihkan dengan renaturasi. &elaskan obser6asi ini. &))-:
$roinsulin adalah untaian tunggal polipeptida dengan 0 ikatan sul#ida intramolekular. :nsulin adalah polipeptida double dengan < ikatan sul#ida intramolekular. etika didenaturasi menggunakan urea dan >mercaptoethanol, proinsulin (gambar =.8) akan
tetap berada didalam - rantai walaupun ikatan SS nya telah diputus. 8kan tetapi dalam insulin, ketika rantai SS diputus, makan kedua rantainya (rantai 8 dan ') ikut terpisah. %al ini disebabkan penghubung kedua rantai tersebut hanya ikatan disul#ida tersebut (ambar =. '). etika renaturasi terjadi, perbedaan kondisi inilah yang menyebabkan hanya proinsulin yang mampu memulihkan keseluruhan akti6itas, sedangkan insulin hanya mampu memulihkan -1C akti6itasnya.
8 ambar =. 8) struktur pirosulin, ') struktur insulin ?)
'
3iabetes disembuhkan dengan insulin, bukan proinsulin. 8pakah ide ini bagus9 &))-:
:ya. :nsulin merupakan pilihan yang tepat dalam penyebuhan diabetes. :nsulin relati# lebih mudah dan murah untuk dibuat dibandingkan dengan proinsulin. :nsulin memberikan pertolongan yang lebih cepat dan e#isien jika diberikan terhadap penederita diabetes. :nsulin merupakan hormon yang terdiri dari rangkaian asam amino dihasilkan oleh sel beta pulau Dangerhans kelenjar pankreas. :nsulin adalah hormon yang mengubah glukosa menjadi glikogen yang ber#ungsi mengatur kadar gula darah. Tubuh menyerap mayoritas karbohidrat sebagai glukosa (gula darah), dengan meningkatnya gula darah setelah makan, pankreas melepaskan insulin yang membantu membawa gula darah ke dalam sel untuk digunakan sebagai bahan bakar dalam proses metabolisme atau disimpan sebagai lemak
apabila kelebihan. Sedangkan proinsulin itu merupakan prekursor insulin dan dihasilkan didalam pulau kecil Dangerhans. Sehingga ketika digunakan untuk mengobati, maka tubuh harus mengubah proinsulin terlebih dahulu menjadi insulin.
