operon histidin

Andi Budianto / 7091803

BIOSINTESIS ASAM AMINO ESENSIAL 1. BIOSINTESIS HISTIDINE

Gen-gen pengkode enzim yang berperan dalam biosintesis histidin telah teridentifikasi pada banyak fungi , bakteri, tanaman, dan archaea. Reaksi biosintesis histidin diawali dengan kondensasi Adenosine Tr-phosphate (ATP) dan 5-phosphoribosyl 1-pyrophosphate (PRPP) membentuk phosphoribosyl-ATP. Kemudian akan melewati beberapa tahapan, mulai dari pembentukan 1-(5-phospho-D-ribosyl)- AMP → 1-(5-phosphoribosyl)-5-[(5-phosphoribosylamino) methilideneamino]imidazole-4-carboxamide → phosphoribulosyformimino -AICAR-P → D-erythroimidazole-glycerol-phosphat → imidazole acetol-phosphat → L-histidinol-phosphat → histidinol → histidinal → L-histidine. Berikut adalah mekanisme beserta enzim yang bekerja pada

biosintesis histidine oleh beberapa bakteri, yaitu Escherichia coli (Ec), Arabidopsis thaliana col (At), Brassica oleracea botrytis (Bo0, Thermotoga maritima (Tm), Thermus thermophilus (Tt).


Gambar 1. Biosintesis Histidine

2. BIOSINTESIS ISOLEUCINE Biosintesis isoleusin yang telah berhasil diketahui dapat melalui beberapa jalur. Jalur yang pertama adalah melalui asam amino threonin, kedua adalah melalui asam piruvat, dan yang ketiga melalui asam oksaloasetat. Masing-masing jalur digunakan oleh bakteri yang berbeda. Escherichia coli (Ec)dapat menggunakan jalur pertama dan ketiga sesuai dengan substrat yang

tersedia. Bacillus subtilis (Bs) dapat mensintesis isoleusin melalui jalur yang ketiga, namun enzimenzimnya belum diketahui secara lengkap. Sementara jalur yang kedua lebih banyak digunakan oleh bakteri-bakteri metanogen, seperti Methanococcus aeolicus, Methanothermobacter thermautotrophicus. Bakteri metanogen menggunakan jalur ini, karena mereka banyak hidup

pada rumen yang kaya akan asam piruvat. Berikut jalur biosintesis isoleusin masing-masing jalur beserta enzim yang berperan.


Gambar 2. Biosintesis isoleusin dari threonin


Gambar 3. Biosintesis isoleusin dari asam piruvat


Gambar 4. Biosintesis Isoleusin dari asam oksaloasetat

3. BIOSINTESIS LEUCINE Beberapa organisme memiliki kemampuan untuk melakukan sintesis asam amino leusin. Organisme yang memiliki jalur biosintesis leusin adalah golongan archaea, bakteri, fungi , dan viridiplantae. Pembentukan leusin melibatkan lima tahapan reaksi yang dimulai dari prekursor

valin, yaitu 2-keto-isovalerate sampai reaksi terakhir yang dikatal isa oleh enzim transaminase. Berikut adalah jalur biosintesis asam amino leusin oleh E.coli.


Gambar 5. Biosintesis Leusin

Dari jalur di atas dapat dilihat bahwa keberadaan leusin yang berlebih akan menghambat kerja dari enzim 2-isopropylmalate synthase dan leucine transaminase. Feedback inhibition ini digunakan untuk menghindari akumulasi leusin yang terlalu berlebih dalam tubuh. 4. BIOSINTESIS LYSINE Terdapat enam jalur yang telah ditemukan pada bakteri, alga, fungi, dan tumbuhan tingkat tinggi dalam melakukan biosintesis asam amino lisin. Jalur tersebut dikelompokkan menjadi dua kelompok besar, yaitu jalur diaminopimelate (DAP) dan jalur 2-aminoadipate. Jalur DAP dikelompokkan menjadi empat macam variasi, yaitu variasi suksinilase yang melibatkan intermediet

suksinilate,

variasi

asetilase

yang

melibatkan

intermediet

asetil,

variasi

dehidrogenase, dan variasi diaminopimelate-aminotransferase. Kedua jalur yang lain merupakan turunan dari jalur 2-aminoadipate. Berikut adalah jalur biosintesis yang melibatkan intermediet suksinilate atau jalur variasi suksinilase. Jalur ini merupakan jalur yang paling umum dalam biosintesis lisin oleh bakteri. Jalur ini telah banyak ditemukan pada beberapa jenis bakteri yang berbeda.


Gambar 6. Biosintesis Lisin


5. BIOSINTESIS METHIONINE Di bawah ini terdapat dua macam jalur pembentukan metionin. Jalur yang pertama merupakan pembentukan metionin dari oksaloasetat dan dari senyawa sulfur inorganik untuk membentuk asam amino yang mengandung gugus sulfur. Kebanyakan bakteri, yeast, dan fungi menggunakan jalur ini, mengingat pentingnya asam amino ini (sebagai inisiasi sintesis protein, metilasi DNA, rRNA dan xenobiotic, dan biosintesis sistein, fosfolipid, dan poliamin). Jalur yang kedua adalah jalur salvage yang ditemukan pada hampir seluruh mahluk hidup. Berikut adalah jalur pertama dari biosintesis asam amino metionin.

Gambar 7. Biosintesis Metionin dari siklus TCA

Jalur yang berikutnya merupakan jalur yang kedua, yaitu melalui jalur salvage. Jalur ini ditemukan pada banyak organisme, yaitu bakteri, protozoa, tumbuhan dan mamalia. Antar kelompok yang menggunakan jalur ini tentunya sangat berbeda berdasarkan degradasi senyawa S-metil-5-tioadenosin. Berikut ini adalah jalur salvage pembentukan asam amino metionin.


Gambar 8. Biosintesis Metionin dari S -methyl-5-thio-α-ribose-1-phsphate


6. BIOSINTESIS PHENYLALANINE Biosintesis

fenilalanin

diawali

dengan

proses

pengkonversian

chorimate

menjadi

prephenate. Prephenate merupakan prekursor terakhir dari biosintesis fenilalanin dan tirosin. Hal ini yang menyebabkan proses biosintesis antara fenilalanin dan tirosin sangat mirip. Organisme yang menggunakan jalur biosintesis ini adalah golongan archaea, fungi, dan bakteri. Berikut ini adalah jalur biosintesis fenilalanin dari E.coli dan Bacillus subtilis.

Gambar 9. Biosintesis phenilalanin


7. BIOSINTESIS THREONINE Jalur biosintesis threonin yang dapat dilihat pada gambar di bawah ini didasarkan pada pengubahan metabolisme energi molekul asam oksaloasetat menjadi threonin. Organisme yang menggunakan jalur biosintesis ini adalah archaea, fungi, dan bakteri. Berikut ini adalah jalur biosintesis asam amino threonin beserta enzim yang berperan dan regulasinya.

Gambar 10. Biosintesis threonin

Jalur ini diatur pada beberapa poin dari produk akhir metabolisme, baik melalui penghambatan enzim dan atenuasi. Atenuasi terhadap keberadaan isoleusin dan tr eonin menekan langkah kedua, keempat, kelima, dan keenam pada jalur ini. Selain itu, enzim thr-A juga dihambat dengan keberadaan treonin. 8. BIOSINTESIS TRYPTOPHAN Biosintesis triptofan pada mikroba melibatkan lima jenis enzim yang dikode oleh tujuh gen. Gen ini biasanya diatur dalam suatu cluster tunggal membentuk suatu operon. Organisme yang mampu melakukan biosintesis ini adalah archaea, fungi, bakteri, dan embryophita. Dalam hal ini, arabidopsis thaliana mampu melakukan biosintesis terhadap triptofan. Jalur biosintesis yang digunakan oleh arabidopsis dan bakteri tidak jauh berbeda karena arabidopsis memiliki trp operon yang di dalamnya mengandung gen pengkode enzim untuk mensintesis triptofan. Berikut adalah jalur biosintesis asam amino triptofan beserta enzim yang berperan.


Gambar 11. Biosintesis triptofan


9. BIOSINTESIS VALINE Jalur biosintesis valin sebenarnya merupakan jalur pararel dengan jalur biosintesis isoleusin, dimana pada satu jalur akan dihasilkan tidak hanya isoleusin tetapi juga valin dan leusin. Pembentukan valin menggunakan 2 molekul asam piruvat yang pada akhirnya akan terpecah untuk membentuk valin atau leusin. Jalur biosintesis ini digunakan oleh archaea, bakteri, dan beberapa eukariot. Karena tiga asam amino ini terbentuk melalui jalur yang sama, maka terdapat konsekuensi yang tidak dapat terhindarkan. Konsekuensi ini adalah sistem regulasi pada jalur biosintesis, dimana keberadaan valin akan menghambat jalannya proses biosintesis. Karena sistem biosintesis saling terkait, maka pembentukan ketiga asam amino jg akan terhambat. Berikut adalah jalur biosintesis asam amino valin beserta enzim yang berperan.

Gambar 12. Biosintesis valin


REFERENSI Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= DAPLYSINESYN-PWYa, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= HISTSYN-PWY, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= TRPSYN-PWY, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= VALSYN-PWY, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= LEUSYN-PWY, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= PWY3001, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= ILEUSYN-PWY, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= PWY5101, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= PWY6755, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= PWY5345, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= PWYPHESYN, tanggal 13 Nopember 2011. Anonim. 2010. Diunduh dari http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object= THRESYN-PWY, tanggal 13 Nopember 2011.

operon histidin

Recommend Documents