Protein Kelompok Polisakarida TK

8/10/2019 Protein Kelompok Polisakarida TK

1/69


2/69


3/69


4/69

2

Bermuatan positif

Bermuatan negative

Tidak Bermuatan

Non-polar(hidrofobik) Memiliki gugus R alifatik

Glisin, alanin, prolin, valin, leusin, isoleusin dan metionin Umum terdapat pada protein yang berinteraksi dengan lipid


5/69

3

AromaticAsam amino yang memgandung cincin aromatik di dalamnya. Fenilalanin, tirosin dan triptofan Bersifat relatif non polar hidrofobik Asam amino aromatik mampu menyerap sinar UV 280 nm sering digunakan untukmenentukan kadar protein

R + Lisin, arginin, dan histidin Mempunyai gugus yang bersifat basa pada rantai sampingnya Bersifat polar terletak di permukaan protein dapat mengikat air


6/69

4

R Aspartat dan glutamat Mempunyai gugus karboksil pada rantai sampingnya bermuatan (-) / acid pada pH 7

Zwitter ionKarena asam amino memiliki gugus aktif amina dan karboksil (berupa asam karboksilat) sekaligus, zatini dapat dianggap sebagai asam dan basa (walaupun pH alaminya biasanya dipengaruhi oleh gugus-R yang dimiliki). Pada pH tertentu yang disebut titik isolistrik, gugus amina pada asam amino menjadibermuatan positif (terprotonasi, NH3+), sedangkan gugus karboksilnya menjadi bermuatan negatif(terdeprotonasi, COO). Titik isolistrik ini spesifik bergantung pada jenis asam aminonya. Dalamkeadaan demikian, asam amino tersebut dikatakan berbentuk zwitter-ion.

Zwitter-ion dapat diekstrak dari larutan asam amino sebagai struktur kristal putih yang bertitik leburtinggi karena sifat dipolarnya. Kebanyakan asam amino bebas berada dalam bentuk zwitter-ion padapH netral maupun pH fisiologis yang dekat netral.

Reaksi Dehidrasi Reaksi terhadap basa Reaksi terhadap asam Reaksi terhadap air


7/69

5

(Contoh Reaksi Dehidrasi Asam Amino Membentuk Protein Dengan Ikatan Peptida)

Sifat fisika (strereochemistry)Sifat fisis adalah sifat yang dapat diukur dan diteliti tanpa mengubah komposisi atau susunan dari zattersebut. Salah satu ciri dari perubahan fisika adalah bersifat reversibel artinya dapat kembali kebentuk semula. Sifat materi yang dapat dilihat secara langsung dengan indra manusia, antara lain:

wujud zat warna zat bau zattitik leleh titik didih massa jenis

daya hantar listrik kelarutan ukuranviskositas spektrum infra-merah paramagnetik

diamagnetik kepadatan Opacity

Isomer Constitutional(structural) Strereoisomer(spatial)o DiostereomersMerupakan senyawa yang bukana merupakan mirror image terhadap teman isomernya. Mempunyaiprefixes yaitu threo dan erythro. Diastereomers merupakan achiral molecule.

Cis-trans isomer Conformer - Rotamerso EnantiomerSenyawa chiral carbon biasanya mempunyai dua non-superimpossable struktur. Enantimers samaseperti cermin, tetapi bila dirotate maka tidak akan sama. Enantimers merupakan chiral molecule


8/69

6

(Gambar Bagan Isomer)

Semua asam amino kecuali glisin memiliki empat gugus yang berbeda membentuk tetrahedral diseputar atom C. Atom C ini merupakan pusat chiral. Senyawa yang dapat berputar ke arah kananmempunyai prefix D dan ke arah kiri mempunyai prefix L.

A. Struktur ikatan peptidaPeptidamerupakan molekul yang terbentuk dari dua atau lebih amino. Jika jumlah asam amino masihdi bawah 50 molekul disebut peptida, namun jika lebih dari 50 molekul disebut dengan protein.. Asamamino saling berikatan dengan ikatan peptida.

Ikatan peptida terjadi jika atom nitrogen pada salah satu asam amino berikatan dengan guguskarboksil dari asam amino lain .


9/69

7

A. Struktur-struktur

1. Struktur primerStruktur primer protein ditentukan oleh ikatan kovalen antara residu asam amino yang berurutan yangmembentuk ikatan peptida. Urutan, macam dan jumlah asam amino yang membentuk rantaipolipeptida, adalah struktur polimer protein.Struktur primer protein adalah urutan asam amino penyusun protein yang disebutkan dari kiri (N-terminal) ke kanan (C-terminal)

Struktur primer terbentuk karena ikatan peptida antar AA selama proses biosintesis protein atautranslasi. Urutan asam amino dapat ditentukan dengan metode Degradasi Edman atau Tandem MassSpectrophotometry. Atau bisa juga dari hasil translasi in silicogen pengkode protein tersebut.Untuk mengetahui struktur primer suatu protein diperlukan cara penentuan bertingkat


10/69

8

2. Struktur sekunderStruktur ini terjadi karena ikatan hidrogen antara atom O dari gugus karbonil (C=O) dengan atom Hdari gugus amino (N-H) dalam satu rantai polipeptida. memungkinkan terbentuknya konformasi spiralyang disebut struktur helix

Bila ikatan hidrogen tersebut terjadi antara dua rantai polipeptida, maka masing-masing rantai tidakmembentuk helix, melainkan rantai paralel dengan bentuk berkelok-kelok yang disebut konformasi-Rantai polipeptida denagn konformasi- ini dihubung silangkan (cross-linked) oleh ikatan hidrogensehingga membentuk suatu struktur yang disebut lembaran berlipat-lipat (pleated sheets)

Pada gambar sebelah kiri, terlihat bahwa struktur alfa-helix terbentuk oleh backbone ikatan peptidayang membentuk spiralstruktur ini terbentuk karena adanya ikatan hidrogen antara atom O pada gugus CO dengan atom Hpada gugus NH (ditandai dengan garis warna oranye)Seperti halnya alfa-helix, struktur beta-sheet juga terbentuk karena adanya ikatan hidrogen, namunseperti terlihat pada gambar sebelah kanan, ikatan hidrogen terjadi antara dua bagian rantai yangpararel sehingga membentuk lembaran yang berlipat-lipat.

3. Struktur tersierStruktur ini terbentuk dari lipatan komponen struktur sekunder polipeptida yang membentukkonfigurasi tiga dimensi (globular, fibrilar, lamelar). Struktur tersier terjadi karena pelipatan struktursekunder akibat adanya interaksi antar gugus alkil (R) satu sama lain, yaitu interaksi hidrofobik (ikatannonpolar menjauhi molekul air di bagian luar).Gaya dispersi van der waals (tarikan antara sesama nonpolar/hidrofobik yang mendekat). Ionik (terjadi antara rantai samping yg bermuatan positif dan ygnegatif).Ikatan hidrogen (terjadi diantara ikatan-ikatan polar protein dengan air). Jembatan disulfida(terjadi saat adanya ikatan antara sulfur pada dua sistein).


11/69

9

4. Struktur kuartenerStruktur ini memiliki dua atau lebih dari sub-unit protein dengan struktur tersier yang akan membentukprotein kompleks yang fungsional. Ikatan yang berperan dalam struktur ini adalah ikatan nonkovalen,yakni interaksi elektrostatis, hidrogen, dan hidrofobik. Jenis-jenis pada stuktur ini dibekadakan menjadi2:

Berdasarkan jenis subunit Hetero-

Homo- Berdasarkan banyaknya subunit

Monomer

Dimer

Trimer

TetramerTidak semua protein memiliki bentuk struktur kuartener, hanya protein yang mempunyai fungsikompleks yang memiliki struktur ini termasuk beberapa protein yang terlibat dalam ekspresi gen(misalnya protein oligomer).

B. Reaksi

1. Denaturasi proteinUntuk memecahkan struktur lipatan protein maka yg perlu dilakukan adalah dengan caramendenaturasikannya. Agen denaturasi diantaranya adalah suhu tinggi, pH ekstrim, konsentrasi tinggi(urea, guanidin hidroklorida dan deterjen).Ikatan yang dipengaruhi oleh proses denaturasi Ikatan hidrogen Ikatan hidrofobik Ikatan ionik

Ikatan intramolekul


12/69

10

2. Renaturasi proteinDalam beberapa kasus, denaturasi bersifat reversibel, proses ini disebut renaturasi.


13/69

11

FUNGSI PROTEIN

MUHAMMAD SYAFARUDDIN 1306482035

Abstrak

Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer darimonomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekulprotein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Proteinberperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Protein memilikibeberapa fungsi umum yaitu sebagai fungsi structural, pertahanan (defense), reseptor, signaling,katalis, transportasi, pergerakan (movement), hormon dan fungsi penyimpanan (storage).

Kata Kunci :Hormon, katalis, pergerakan, pertahanan, protein, reseptor, signaling, storage, structural,transportasi

Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer darimonomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul

protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Proteinberperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. Fungsi dari proteinadalah sebagai berikut:1. Struktural

Peranan protein structural atau protein pembangun adalah sebagai pembentuk strukturbahan atau jaringan dan memberi kekuatan kepada jaringan. Sebagian besar protein ini adlaahprotein fibrosa dan tidak larut dalam air.protein yang termasuk dalam golongan ini adalaha. Kolagen

Kolagen umumnya sebagai pembentuk jaringan penghubung pada tulang rawan, uratdaging dan pembuluh darah. Serat kolagen memiliki daya tahan yang kuat terhadap tekanan.Kata kolagen sendiri berasal dari bahasa yunani yang bererti bersifat lekat atau menghasilkanpelekat. Di dalam tubuh, kolagen berfungsi sebagai bantalan antar sel. Sejalan dengan

pertambahan usia, kolagen di dalam tubuh berkurang sehingga garis-garis dan kerutansemakin jelas. Kolagen adalah protein alami yang ditemukan di tulang, tulang rawan, kulit dantendon. Di dalam tubuh manusia terdiri dari 27 jenis kolagen. Kolagen yang ditemukan didaerah kulit adalah kolagen yang digunakan untuk kekencangan dan elastisitas kulit.

Kolagen merupakan komponen struktural utama darijaringan ikat putih (white connetive tissue) yang meliputi hampir 30persen dari total protein pada jaringan dan organ tubuh vertebratadan invertebrata. Pada mamalia, kolagen terdapat di kulit, tendon,tulang rawan dan jaringan ikat. Demikian juga pada burung danikan, sedangkan pada avertebrata kolagen terdapat pada dindingsel.Molekul kolagen tersusun dari kira-kira dua puluh asam amino

yang memiliki bentuk agak berbeda bergantung pada sumberbahan bakunya. Asam amino glisin,prolin dan hidroksiprolinmerupakan asam amino utama kolagen. Asam-asam aminoaromatik dan sulfur terdapat dalam jumlah yang sedikit. Molekuldasar pembentuk kolagen disebut tropokolagen yang mempunyaistruktur batang dengan BM 300.000, dimana di dalamnya terdapattiga rantai polipeptida yang sama panjang, bersama samamembentuk struktur heliks.

Gambar 1 Struktur kolagen


14/69

12

b. KeratinKeratin adalah protein yang berserat khusus, tidak larut dalam air, terdiri dari rantai peptida

panjang atau gugus-gugus (gugus karboksil dan gugus amino) dirantaipeptida tersebut. Keratin ini kaya akan sistein dan sistin, dimana sistinterdiri dari dua molekul sistein. Rantai peptida dapat terbelit dalam

bentuk pilin atau heliks dan saling berhubungan dengan ikatan -S-S-dan hidrogen. Sifat fisiko kimia dari jembatan -S-S- secara in vitrosangat stabil, tidak larut dalam air, tahan terhadap asam atau basakuat dan tahan terhadap enzim proteiolitik.

Keratin merupakan protein pada kulit, rambut, sisik, buludomba, bulu unggas, kuku, taji, dan tanduk dari berbagai hewan. -keratin kaya akan sisa-sisa sistin, dan terdapat pada kulit. Sedangkan-karatin tidak mempunyai sistin namun kaya akan asam aminodengan sedikit R-group seperti Gly, Ala, Ser, serta terdapat pada sisik.

Gambar 2 Struktur keratin

c. Elastin

Elastin merupakan polipeptida yang berukuran sekitar 70kDa, yang dikode oleh kopi suatugen tunggal yang didapatkan pada kromosom 7. Elastin dan protein mikrofibriler disintesisterutama oleh fibroblast. Serabut elastin terlihat sebagai pita pipih atau benang silindris panjangdan sangat elastis. Daya elastisitas ini disebabkan karena serabut elastin mengandung proteinelastin. Elastin merupakan material amorf yang kandungan utamanya adalah asam amino glysindan prolin. Serat elastin tidak terpengaruh oleh air panas atau dingin atau larutan asam dan alkali.Tertapi dapat dicerna secara enzymatik oleh enzym elastase pankreas. Ukurannya antara 1-4mikrometer. Lazimnya bercabang dan membentuk jalinan. Dalam keadaan segar, serabut elastinberwarna kekuning-kuningan. Dengan pengecatan HE serabut elastin berwarna merah jambu.Terdapat pada organ yang memerlukan daya elastisitas ,yaitu daun telinga, pita suara, trakea,ligamentum nukhe, kulit dan pembuluh arteri.

Elastin memiliki komposisi asam amino yang berbeda dan sebagian besar mengandung

residu non-polar (hidrofobik). Elastin mengandung sepertiga Gly, lebih dari sepertiga Ala+Val, dankaya akan Pro. Akan tetapi, elastin hanya mengandung sedikit Hydroxyproline dan residu polar,bukan Hydroxylysine. Molekul tropoelastin terdiri dari dua tipe domain yang disandikan oleh eksonyang berbeda

d. TubulinTubulin merupakan protein dinamis yang mempunyai peran penting dalam daur sel.

Gangguan pada integritas tubulin akan menyebabkan gangguan pembelahan sel (penghambatanmitosis) dan kematian sel (apoptosis). Satuan unit penyusun tubulin yaitu mikrotubul merupakankomponen utama dari sitoskleton yang terlibat dalam banyak fungsi seluler seperti mitosis,motilitas sel, atau penempatan organel yang terikat membran.

Protein tubulin mempunyai binding site yang telah diidentifikasi yaitu binding site kolkisin,

vinblastin, dan taxol. Target seluler dari tubulin binding agent adalah subunit -tubulin dari /-tubulin.

2. PertahananProtein jenis ini merupakan protein spesifik yang umumnya terdapat dalam darah dan

berperan melindungu serangan zat asing yang masuk ke dalam tubuh. Salah satu proteinpertahanan yang dikenal dengan antibodi atau immunoglobulin, dibentuk oleh suatu jaringantubuh tertentu sebagai akibat masuknya antigen (kuman, toksin atau zat asing) ke dalam tubuhyang bersangkutan. Antigen yang memicu terbentuknya antibody ini disebut imunogen


15/69

13

a. Spesifik

Antibodi. Antibodi merupakan protein. Antibodi berikatan dengan protein yang lainnya (antigen)yang ditemukan di dalam tubuh. Molekul protein pada permukaan bakteri atau virus berperansebagai antigen. Antibodi merupakan bagian yang berperan di dalam pertahanan tubuh. Setiapantibodi memiliki dua tempat yang dapat bereaksi dengan antigen. Fungsi antibodi, yaitu berikatan

dengan molekul antigen membentuk rangkaian seperti jaring. Antibodi dapat menghambatpartikel-partikel virus. Untuk menginfeksi saluran sel, virus pertama-tama harus bisa mengenali selinangnya. Protein dari virus mencocokkan bentuknya dengan molekul pada membran sel dari selinang. Antibodi dapat menutupi protein dari virus agar virus tersebut tidak bisa menginfeksi sel.Protein yang disebut interferon juga bekerja melawan virus. Interferon diproduksi oleh sel yangtelah terinfeksi oleh virus. Interferon membuat sel-sel yang tidak terinfeksi menjadi resistenterhadap serangan virus. Antibodi tersusun atas dua tipe rantai polipeptida yaitu rantai ringan (lightchain) dan rantai berat (heavy chain). Struktur gabungan kedua rantai tersebut membentuk hurufY. Di tengah-tengah ikatan rantai tersebut terdapat daerah Hinge (Hinge Region) yangmemungkinkan rantai-rantai polipeptida untuk bergerak. Setiap lengan dari antibodi memilikidaerah pengikat antigen (antigen-binding site). Antibodi dapat dibedakan berdasarkan susunanproteinnya menjadi lima kelas utama. Setiap antibodi berinteraksi dengan molekul dan sel yang

berbeda-beda dan memiliki karakteristik yang berbeda pula. Masing-masing antibodi memilikidaerah variabel (variable region) yang dapat mengenali antigen khusus dan daerah konstan(constant region) yang mengontrol bagaimana molekulnya berinteraksi dengan bagian lain darisistem kekebalan tubuh. Untuk lebih jelasnya mengenai tipe-tipe antibodi.

Respons Kekebalan Tubuh. Respons kekebalan tubuh dan memori imunologis terhadap suatupatogen atau antigen dapat dibedakan atas respons primer dan respons sekunder. Responsprimer merupakan respons kekebalan tubuh yang pertama kali terjadi ketika suatu antigen tertentumemasuki tubuh. Respons sekunder merupakan respons kekebalan tubuh ketika antigen yangsama menyerang tubuh kembali untuk kedua kalinya. Ketika antigen pertama kali memasukitubuh, respons sistem kekebalan tubuh tidak terjadi secara langsung. Diperlukan beberapa haribagi sel limfosit untuk dapat aktif. Selama keterlambatan ini, individu yang terinfeksi akan sakit

(contohnya demam). Konsentrasi antibodi mencapai puncak setelah sekitar 2 minggu dari awalinfeksi. Saat konsentrasi antibodi dalam darah dan sistem limfatik naik, gejala sakit akanberkurang dan hilang. Setelah itu, pembentukan antibodi menurun dan individu tersebutsembuh. Jika antigen yang sama menyerang tubuh kembali, antigen tersebut akan memicurespons kekebalan tubuh sekunder. Respons kedua ini terjadi lebih cepat daripada responsprimer. Respons sekunder juga menghasilkan konsentrasi antibodi yang lebih besar dan lebihlama. Selain imunitas humoral (pembentukan antibodi), imunitas seluler juga berperan dalamrespons kekebalan tubuh sekunder ini. Karena respons kekebalan tubuh sekunder yang cepat,gejala sakit (demam) tidak terjadi. Oleh karena itu, individu tersebut dikatakan kebal terhadappenyakit tersebut.

Imunitas Humoral. Imunitas humoral menghasilkan pembentukan antibodi yang disekresikan oleh

sel limfosit B. Antibodi ini berada dalam plasma darah dan cairan limfa (dahulu disebut cairanhumor) dalam bentuk protein. Pembentukan antibodi ini dipicu oleh kehadiran antigen. Antibodisecara spesifik akan bereaksi dengan antigen. Spesifik, berarti antigen A hanya akan berekasidengan dengan antibodi A, tidak dengan antibodi B. Antibodi umumnya tidak secara langsungmenghancurkan antigen yang menyerang. Namun, pengikatan antara antigen dan antibodimerupakan dasar dari kerja antibodi dalam kekebalan tubuh. Terdapat beberapa cara antibodimenghancurkan patogen atau antigen, yaitu netralisasi, penggumpalan, pengendapan, danpengaktifan sistem komplemen (protein komplemen). Netralisasi terjadi jika antibodi memblokirbeberapa tempat antigen berikatan dan membuatnya tidak aktif. Antibodi menetralkan virus


16/69

14

dengan menempel pada tempat yang seharusnya berikatan dengan sel inang. Selain itu, antibodimenetralkan bakteri dengan menyelimuti bagian beracun bakteri dengan antibodi. Hal tersebutmenetralkan racun bakteri sehingga sel fagosit dapat mencerna bakteri tersebut. Penggumpalan(aglutinasi) bakteri, virus, atau sel patogen lain oleh antibodi merupakan salah satu cara yangcukup efektif. Hal ini dapat dilakukan karena antibodi memiliki minimal dua daerah ikatan (binding

site). Cara ini memudahkan sel fagosit menangkap sel-sel patogen tersebut. Cara ketiga miripdengan penggumpalan. Pengendapan dilakukan pada antigen terlarut oleh antibodi. Hal ini untukmembuat antigen terlarut tidak bergerak dan memudahkan ditangkap oleh sel fagosit. Caraterakhir merupakan perpaduan antara antibodi dan sistem komplemen. Antibodi yang berikatandengan antigen akan mengaktifkan sistem komplemen (protein komplemen) untuk membentukluka atau pori pada sel mikroba patogen. Pembentukan luka atau pori ini menyebabkan luka ataupori pada sel mikroba patogen. Pembentukan luka atau pori ini menyebabkan lisozim dapat masukdan sel patogen tersebut akan hancur (lisis).

Imunitas Seluler. Imunitas seluler bergantung pada peran langsung sel-sel (sel limfosit) dalammenghancurkan patogen. Setelah kontak pertama dengan sebuah antigen melalui makrofag,sekelompok limfosit T tertentu dalam jaringan limfatik akan membesar diameternya. Setelah itu,

berkembang biak dan berdiferensiasi menjadi beberapa sub populasi. Sub populasi tersebut,antara lain sel T sitotoksik (cytotoxic T cell), sel T penolong (helper T cell), sel T supressor(supressor T cell), dan sel T memori (memory T cell). Tugas utama imunitas seluler adalah untukmenghancurkan sel tubuh yang telah terinfeksi patogen, misalnya oleh bakteri atau virus. Bakteriatau virus yang telah menyerang sel tubuh akan memperbanyak diri dalam sel tubuh tersebut. Halini tidak dapat dilakukan oleh antibodi tubuh. Sebenarnya hanya sel T sitotoksik saja yang dapatmenghancurkan sel yang terinfeksi. Sel yang terinfeksi memiliki antigen asing milik virus ataubakteri yang menyerangnya. Sel T sitotoksik membawa reseptor yang dapat berikatan denganantigen sel terinfeksi. Setelah berikatan dengan sel yang terinfeksi, sel T sitotoksik menghasilkanprotein perforin yang dapat melubangi membran sel terinfeksi. Dengan adanya lubang, enzim selT dapat masuk dan menyebabkan kematian pada sel terinfeksi beserta patogen yangmenyerangnya.

b. Non-spesifikPertahanan tubuh tidak spesifik internal terdiri atas aksi fagositosis, respon peradangan,

dan senyawa antimikroba.

FagositosisFagositosis merupakan mekanisme penelanan benda asing, terutama mikroba, oleh sel-sel

tertentu, khususnya sel-sel darah putih. Berbagai sel yang dapat melakukan fagositosis, antaralain neutrofil, monosit, makrofag, dan eosinofil.

Respons PeradanganPeradangan adalah tanggapan atau respons cepat setempat terhadap kerusakan jaringan

yang disebabkan oleh teriris, tergigit, tersengat, ataupun infeksi mikroorganisme. Tanda-tandasuatu bagian tubuh mengalami peradangan, antara lain berwarna kemerahan, terasa nyeri, panas,dan membengkak.

Terjadinya peristiwa peradangan, adanya daerah yang terluka dan terinfeksi mikroba akanmenyebabkan pembuluh darah arteriola prakapiler mengalami dilatasi (pelebaran sertapeningkatan permeabilitas) dan pembuluh venula pascakapiler menyempit. Hal itu akanmeningkatkan aliran darah pada daerah yang terluka sehingga bagian tersebut meningkat


17/69

15

suhunya dan berwarna kemerahan. Sementara itu, pembengkakan (edema) pada bagian yangmeradang disebabkan oleh meningkatnya cairan yang keluar dari jaringan akibat peningkatanpermeabilitas kapiler darah. Pelebaran dan peningkatan permeabilitas pembuluh darah itu dipicuoleh senyawa kimia histamin. Sumber utama histamin adalah sel-sel mast (sel-sel besar pada

jaringan ikat) dan basofil dalam darah. Keduanya bersama-sama dengan keping darah. Keduanya

bersama-sama dengan keping-keping darah melekat pada pembuluh darah yang rusak.Pelebaran diameter dan permeabilitas pembuluh darah akan meningkatkan laju aliran

darah dan unsur-unsur pembekuan darah (keping-keping darah) ke daerah yang mengalami lukaatau infeksi. Pembekuan darah tersebut berfungsi untuk mentolerir mikroba penginfeksi agar tidakmenyebar ke bagian tubuh yang lain. Kerusakan jaringan juga mengirimkan senyawa kemokinyang berfungsi memanggil sel-sel fagosit untuk segera datang ke daerah yang terluka tersebut.

Pada respons peradangan, fagosit yang pertama kali berperan adalah neutrofil dan diikutimonosit yang berubah menjadi makrofag. Neutrofil akan memangsa mikroba patogen. Neutrofildapat mendeteksi kehadiran mikroba karena mikroba itu telah diselubungi oleh opsonin. Opsoninadalah antibodi lain yang dibentuk dalam aliran darah atau komplemen protein khusus yangdiaktifkan oleh kehadiran mikroba. Begitu opsonin melekat pada mikroba, mikroba tersebut ditelandan dicerna oleh neutrofil. Sementara itu, di samping memangsa mikroba patogen, makrofag juga

berfungsi membersihkan sisa-sisa jaringan yang rusak dan sisa-sisa neutrofil yang mati.

Senyawa AntimikrobaProtein antimikroba yang berperan dalam pertahanan tidak spesifik ini adalah protein

komplemen dan interferon. Cara kerja antimikroba ini terutama adalah untuk menghancurkan sel-sel mikroba yang masuk atau untuk menghambat agar mikroba asing tersebut tidak dapatbereproduksi.

a) Protein KomplemenProtein Komplemen merupakan agen antimikroba yang terdiri atas sekitar 20 protein serum. Di

dalam tubuh, senyawa ini berada dalam kondisi tidak aktif. Adanya infeksi mikroba akanmengaktifkan protein pertama dan dan selanjutnya akan mengaktifkan protein kedua, demikianseterusnya, melalui serangkaian reaksi yang berurutan. Protein komplemen yang telah aktif akan

bekerja secara sistematis untuk melisiskan berbagai mikroba pengifeksi.

b) InterferonInterferonmerupakan senyawa kimia yang dihasilkan oleh makrofag sebagai respon adanya

serangan virus yang masuk ke dalam tubuh. Interferon merupakan senyawa antivirus yang bekerjamenghancurkan virus dengan cara menghambat perbanyakan virus dengan cara menghambatperbanyakan virus dalam sel-sel tubuh.


18/69

16

Gambar 3 Interferon menghambat virus

3. Reseptora. Protein G

G-protein itu sendiri merupakan protein heterotrimerik yang memiliki aktivitas enzimintrinsik untuk degradasi guanosin trifosfat dan yang juga dapat memisahkan pada saat aktivasioleh reseptor. Subunit yang dipisahkan bermigrasi ke efektor seperti enzim adenilat siklase atauberbagai kanal ion untuk menginduksi respon sel. Hal ini menjelaskan bahwa respon fisiologisberasal dari aktivasi protein G-reseptor, bukan RaG atau A Ra G. A Ra G adalah kompleks ternerantara reseptor, obat, dan G-protein --- maka dinamakan model kompleks terner .

Reseptor yang terikat protein G merupakan family terbesar dari reseptor membran sel.Reseptor ini menjadi mediator dari respon seluler berbagai molekul, seperti ; hormon,neurotransmitter, mediator lokal, dan lain-lain. Reseptor terikat protein G merupakan suatu rantaipolipeptida tunggal, yang keluar masuk sel hingga 7 kali, sehingga dikatakan memiliki 7-transmembran .
http://immune0system.files.wordpress.com/2010/04/mekanisme-interferon-melwan-virus.jpg


19/69

17

Gambar 4 Struktur Protein G

b. Tirosin-KinaseReseptor terhubung enzim merupakan protein transmembran dengan bagian

besarekstraseluler mengandung binding site untuk ligan (contoh : faktor pertumbuhan, sitokin)danbagian intraseluler mempunyai aktivitas enzim (biasanya aktivitas tirosin kinase).Aktivasi menginisiasi

jalur intraseluler yang melibatkan tranduser sitosolik dan nuklear,bahkan transkripsi gen. Reseptorsitokin mengaktifkan Jak kinase, yang pada gilirannyamengaktifkan faktor transkripsi Stat, yangkemudian mengaktifkan transkripsi gen

Gambar 5 Mekanisme kerja reseptor faktor pertumbuhan

Reseptor faktor pertumbuhan terdiri dari 2 reseptor, masing-masing dengan satu

sisipengikatan untuk ligan. Agonis berikatan pada 2 reseptor menghasilkan kopling(dimerisasi).Tirosin kinase dalam masing-masing reseptor saling memposforilasi satusama lain. Protein penerima(adapter) yang mengandung gugus SH berikatan pada residuterposforilasi dan mengaktifkan tiga

jalur kinase. Kinase 3 memposforilasi berbagai faktor transkripsi, kemudian mengaktifkan transkripsigen untuk proliferasi dan diferensiasi.

c. Saluran ionReseptor ini berada di membran sel, disebut juga reseptor ionotropik. Respon terjadi dalam

hitungan milidetik. Kanal merupakan bagian dari reseptor. Fungsi reseptor saluran ion mempengaruhi


20/69

18

aktivitas intrasel melalui pengaturan perpindahan molekul-molekul kecil seperti ion kalium dan natriummelintasi membran sel. Reseptor ionotropik juga dikenal sebagai saluran ion ligan-gated yangmerupakan tempat pengikatan neurotransmiter. Ikatan antara molekul transmisi dengan reseptorspesifiknya akan menyebabkan membukanya saluran yang memungkinkan masuknya ion yang akanmenyebabkan terjadinya perubahan gradien kimia dan listrik. Reseptor metabotropik adalah jenis

reseptor yang memicu kaskade biokimia intraseluler yang diawali dengan disosiasi GTP-bindingprotein (protein G).

Reseptor Ionotropik umumnya terdapat di neuron postsinaptik. Reseptor ionotropik berperanuntuk mediasi proses depolarisasi atau hiperpolarisasi sinyal sinaptik yang aktif dalam hitunganmilidetik. Sinyal depolarisasi dimediasi oleh reseptor glutamat yang ditandai dengan masuknya ionNa+ dan disertai dengan masuknya sejumlah Ca2+.

4. Signalinga. Signaling cell

Terminologi transduksi signal (signal transduction) yang sering pula disebut sebagai signal sel(cell signaling) merupakan suatu proses komunikasi yang meliputi konsep tentang

tanggapan sel terhadap rangsangan dari sekelilingnya yang disusul dengan timbulnya reaksi

didalam sel. Transduksi signal dalam sel mungkin akan melibatkan proses fisik seperti proses difusi,perubahan kimiawi seperti peristiwa posforilasi dari berbagai signal antara (intermediate signaling),atau keduanya. Pada sebagaian besar peristiwa hantaran signal, awal dan akhir dari peristiwahantaran pada umumnya telah diketahui secara baik. Namun proses diantara awal dan akhir peristiwahantaran, merupakan proses antara yang masih banyakbelum diketahui secara menyeluruh. Untukdapat memahami dengan baik proses antara awal danakhir suatu transduksi signal diperlukanpemahaman tentang molekul yang berperan padaproses antara tersebut serta proses hantaran signaldari satu tempat ketempat yang lainnya.

Transportasi berbagai macam protein dalam sel yang melibatkan sitoskeletonmerupakan salah satu bagian dari transduksi signal. Sitoskeleton yang terdapat dalam sel terdiri daritiga macam filamen, tersusun saling berkaitan satu dengan lainnya. Jalinan jaringan inimemungkinkan adanya jalur hubungan antara dinding sel, inti ataupun berbagai organela yang ada

didalam sel. Beberapa penelitian menunjukkan adanya peran masing-masing jenis filamentsitoskeleton pada berbagai hantaran mekanik yang dipergunakan sebagai jalur pergerakan organelamaupun protein dalam sel. Jalur ini memungkinkan pergerakan organela, protein ataupun molekullemak bergerak menuju tempat yang dituju. Hal ini memungkinkan pula sitoskeleton terlibat padatransduksi signal didalam sel.

b. Pathway signalingcAMP dependent pathway pada manusia, cAMP bekerja dengan cara mengaktifkan protein

kinase A (PKA, cAMP-dependent protein kinase). MAPK/ERK pathway berikatan dengan growthfactors pada reseptor yang ada di permukaaan sel. Jalur ini sangat kompleks dan melibatkan banyakkomponen protein. Pada beberapa sel aktifasi dari jalur ini akan menyebabkan pembelahan sel.IP3/DAG pathway: PLC memecah the phospholipidphosphatidylinositol 4,5 bisphosphate (PIP2)

yielding diacyl glycerol (DAG) and inositol 1,4,5-triphosphate (IP3). DAG tetap melekat pada membrandan IP3 dilepaskan ke dalan sitosol.lP3 kemudian berdifusi melalui sitosol untuk mengikat IP3receptors, saluran khusus kalsium pada endoplasmic reticulum (ER). Dan saluran ini hanya bisadilewati kalsium untuk meningkatkan jumlah kalsium di dalam sel pada akhirnya akan menyebabkankaskade di dalam sel berubah dan aktif.

MAPK/ERK pathway adalah rangkaian protein di dalam sel yang menghubungkan signal darireseptor pada permukaan sel dengan DNA di dalam inti sel. Signal dimulai ketika growth factorberikatan dengan reseptor pada permukaan sel dan berakhir ketika DNA di dalam inti sel sudahmengekspresikan suatu protein dan menghasilkan perubhan di dalam sel, seperti misalnya


21/69

19

pembelahan sel. Jalur tersebut melibatkan beberapa protein termasuk diantaranya MAPK/ERK yangterhubung dengan menambahkan group phospat ke protein yang bersebelahan dan bertindak sebagaisaklar on and off. Pada awalnya Receptor-linked tyrosine kinases seperti epidermal growth factorreceptor (EGFR) diaktifkan oleh ligan ektra seluler, ikatan antara epidermal growth factor receptor(EGF) dengan EGFR mengaktifkan tyrosine kinase yang merupakan Cytoplasmic domain dari

reseptor, selanjutnya EGFR menjadi terphoporilasi pada residu tyrosine. Kemudian protein GRB2yang bertindak sebagai adaptor menghubungkan reseptor yang sudah aktif dengan SOS suatuguanine nucleotide exchange factor yang kemudian mentransduksi suatu signal ke small GTP bindingprotein (RAS, Rapi) yang pada akhirnya akan mengaktifasi inti dari kaskade yang terdiri dari MAPKKK(Raf), MAPKK (MEK1/2) dan terakhir MAPK (Erk). MAPK yang telah aktif akan meregulasi target yangada di dalam sitosol dan melakukan translokasi ke dalam inti sel yang merupakan signal untukmelakukan prolifarasi ataupun mempertahankan kehidupan sel, selain itu ERK1/2 pathway jugamemicu terjadinya diferensiasi dari embryonic stem sel. Penghambatan dari MAPK/ERK di dalamembryonic stem sel akan memblokir diferensiasi dari bermacam-macam tipe sel yang dibuktikansecara in vitro dan in vivo termasuk diantaranya sel neural, sel endotel adiposity serta sel kortekvisual.

5. KatalisProtein ini berfungsi sebagai biokatalisator dan mempunyai bentuk globular. Enzim adalah suatu

biokatalisator yang aktif sebab hanya dengan jumlah yang sedikit pada kondisi yang tepat, telah dapatmengatur jalannya reaksi kimia tertentu. Protein enzim mempunyai sifat yang khas karena hanyabekerja pada substrat dan bentuk reaksi tertentu.

a. Tempat bekerjai. Intraseluler

Endoenzim disebut juga enzim intraseluler, dihasilkan di dalam sel yaitu pada bagian membransitoplasma dan melakukan metabolisme di dalam sel

ii. EkstraselulerEksoenzim (enzim ekstraseluler) merupakan enzim yang dihasilkan sel kemudian dikeluarkan

melalui dinding sel sehingga terdapat bebas dalam media yang mengelilingi sel dan bereaksi

memecah bahan organic tanpa tergantung pada sel yang melepaskannyab. Golongan

no Golongan Jenis Reaksi yang dikatalisis

1 Oksidireduktase Pemindahan electron

2 Transferase Reaksi pemindahan gugus fungsional3 Hidrolase Reaksi hidrolisis (pemindahan gugus fungsional ke air)

4 Liase Penambahan gugus ke ikatan ganda atau sebaliknya5 Isomerase Pemindahan gugus di dalam molekul menghasilkan bentuk

isomer6 Ligase Pembentukan ikatan C-C, C-S, C-O, dan C-N oleh reaksi

kondensasi yang berkaitan dengan penguraian ATP

6. TransportasiProtein transport adalah protein yang dapat mengikat dan

membawa molekul atau ion yang khas dari satu organ keorgan lainnya.

a. MyoglobinMyoglobin berbeda dari hemoglobin karena

hemoprotein sitoplasma ini hanya mengandung sebuah rantaipolipeptida globin dengan 154 asam amino. Hemoprotein initerutama terdapat pada sel myosit otot jantung dan serat otot


22/69

20

rangka oksidatif. Fungsi myoglobin adalah sebagai penyimpan O2 pada sel otot, kemudianmelepaskan O2 tersebut ke mitokondria untuk sintesis ATP pada saat latihan berat. Myoglobin jugaberfungsi sebagai buffer intrasellular konsentrasi O2, tujuannya agar konsentrasi O2 tetap konstanmeskipun aktifitas otot sangat meningkat. Fungsi lainnya ialah mengikat vasodilatorNO, karena NOmempunyai kemampuanmenginhibisi sitokrom c oksidase yang berpotensi merusak system respirasi

mitokondria pada otot rangkadan jantungGambar 6 Struktur myoglobin

b. HemoglobinHemoglobin juga merupakan protein transport yang terdapat dalam sel darah merah.

Hemoglobin dapat mengikat oksigen ketika darah melalui paru-paru. Oksigen dibawa dan dilepaskanpada jaringan periferi yang dapat dipergunakan untuk mengoksidasi nutrient (makanan) menjadienergi. Pada plasma darah terdapat lipoprotein yang berfungsi mengangkut lipida dari hati ke organ.Protein transport lain yang terdapat dalam membran sel berperan untuk membawa beberapa molekulseperti glukosa, asam amino dan nutrient lainnya melalui membran menuju sel

Gambar 7 Struktur Hemoglobin

7. Pergerakan (movement)Protein ini berperan untuk bergerak. Protein ini memberikan kemampuan pada sel untuk

berkontraksi, bergerak ataupun mengubah bentuka. Myosin

Myosin merupakan protein thick filaments dari aparatus kontraktil intraseluler. Myosin ototpolos merupakan suatu protein hexamer yang terdiri dari 2 heavy chain subunits (200kD) dan 2pasang protein, masing-masing 20 kD dan 17 kD light chain. Setiap heavy chain mempunyai suatukepala globuler yang berisi actin binding sites dan adenosine triphosphate (ATP) hydrolysis activity(ATP-ase). Myosin merupakan serabut yang stasioner (tetap/tidak berubah) dalam myofibril. Myosinmempunyai bagian yang berbentuk globular dan sebagian yang berbentuk fibrosa serta menyusunsekitar 55% berat protein otot. myosin merupakan protein motor yang bekerja dengan mikrofilamenaktin pada kontraksi otot.


23/69

21

Gambar 8 struktur miosinb. Aktin

Aktin adalah salah satu jenis protein pada sel eukariot. Aktin merupakan komponen utama darisistem mikrofilamen, mengatur arsitektur sel dan terlibat dalam berbagai proses pergerakan sel.Selain itu, aktin juga berfungsi untuk fagositosis, endositosis, sekresi, dan transport intraseluler. Aktinterdiri dari rantai tunggal polipeptida yang besarnya 375 asam amino (43 kDA) dan mengikat kation-kation divalen serta nukleotida adenine (ATP dan ADP). Aktin merupakan substrat spesifik untuktoksin-toksin yang bersifat meribosilasi aktin ADP.

Aktin merupakan protein eukariotik yang umum, banyak jumlahnya, dan mudah didapati. Aktindidapati dalam wujud monomer-monomer bilobal globular yang disebut G-aktin yang secara normalmengikat satu molekul ATP untuk tiap-tiap monomer. G-aktin itu nantinya akan berpolimerisasi untukmembentuk fiber-fiber yang disebut F-aktin. Polimerisasi ini merupakan suatu proses yang

menghidrolisis ATP menjadi ADP dengan ADP yang nantinya terikat pada unit monomer F-aktin.Sebagai hasilnya, F-aktin akan membentuk sumbu rantai utama dari filamen tipis.


24/69

22

Gambar 9 Struktur aktin G

c. DineinDinein memilki gugus yang berperan sebagai ATP ase, sehingga dapat dikatakan bahwa

dinein bertanggungjawab pada terjadinya hidrolisis ATP. Dinein adalah kompleks protein multi-subunityang memiliki gugus yang berperan sebagai ATPase sehingga bertanggung jawab terhadapterjadinya hidrolisis ATP agar dapat memulai suatu gerakan. Dinein termasuk ke dalam kelompokprotein motor mikrotubulus yang bergerak ke arah ujung negatif (minus end) yang tersusun atas 2atau 3 rantai tebal (yang termasuk motor domain) dan berhungan dengan beberapa macam rantaitipis.

Berdasarkan struktur dan fungsinya, dinein terbagi dalam dua kelas yaitu: dinein sitoplasmik(cytoplasmic dynein) dan dinein aksonemal (axonemal dynein). Dinein aksonemal memiliki rantai tebalheterodimer dan homodimer dengan 2 atau 3 motor domain kepala dan bertanggung jawab untukpergerakan mikrotubulus (sliding movement) seperti pada silia dan flagella. Dinein sitoplasmikmemiliki rantai tebal homodimer dengan 2 motor domain sebagai kepala dan berperan penting padamitosis, polarisasi sel, transpor vesikel dan organel (transpor intraseluler) serta mengarahkanperpindahan sel, seperti untuk lokalisasi apparatus golgi ke bagian tengah sel.

d. KinetinKinetin mampu menimbulkan gerakan sepanjang mikrotubula. Kinetin merupakan turunan dari

hormon sitokinin. Adapun fungsi utama sitokinin adalah merangsang pembelahan sel. Beberapa dariprotein dapat berupa enzim yang diperlukan dalam mitosis. Proses penuaan kondisi yang menyertai

pertambahan umum, yang mengarah kematian organ atau organisme tersebut mengalami penuaan(senescence).

Hormon kinetin termasuk turunan dari hormone sitokinin yang berfungsi untuk memacupembelahan sel. Terdapat bukti utama yang menyatakan keterlibatan sitokinin yaitu banyak jenissitokinin yang mampu menggantikan sebagian faktor yang dibutuhkan akar untuk menunda penuaandan kandungan sitokinin helai daun meningkat berlipat ganda ketika akar liar terbentuk pada tanamanbunga matahari kandungan sitokinin pada cairan xylem meningkat selama masa pertumbuhan cepat,kemudian sangat menurun saat pertumbuhan berhenti dan tanaman mulai berbunga, hal tersebutmenunjukan bahwa berkurangnya pengangkutan sitokinin dari akar ketajuk mengakibatkan penuaanlebih cepat.


25/69

23

Kinetin menunda penuaan pada daun dengan cara mempertahankan keutuhan membrantonoplas, kloroplas dan mitokondria. Kinetin juga berperan dalam perusakan membran melaluioksidasi asam lemak tak jenuh pada membran. Proses ini disebabkan karena kinetin menghambatpembentukan dan mempercepat penguraian radial bebas seperti superoksidatif dan radial hidroksikarena kalau tidak dicegah akan mengoksidasi membran.

e. TroponinKompleks troponin adalah suatu kelompok yang terdiri dari 3 subunit proteinyang berlokasi

pada filamen tipis dari apparatus kontraktil, yaitu :

Troponin C ( TnC), mengikat kalsium dan bertanggung jawab dalam proses pengaturan aktifasifilamen tipis selama kontraksi otot skelet dan jantung. Berat molekulnya adalah 18.000 Dalton.

Troponin I (TnI) dengan berat molekul 24.000 Dalton merupakan subunit penghambat yang mencegahkontraksi otot tanpa adanya kalsium dan troponin.

Troponin T (TnT) berat molekulnya 37.000 Dalton bertanggung jawab dalam ikatan kompleks troponinterhadap tropomiosin.

Troponin T kardiak, suatu polipeptida yang berlokasi pada filamen tipis merupakan proteinkontraktil regular, paa orang sehat TnT tidak dapat dideteksi atau terdeteksi dalam kadar yang sangat

rendah, tetapi terdapat dalam sitoplasma miosit jantung sebanyak 6% dan dalam bentuk ikatansebanyak 94%. Troponin T lokasinya intraseluler, terikat pada kompleks troponin dan untaian molekultropomision. Kompleks troponin merupakan suatu protein yang mengatur interaksi aktin dan miosinbersama-sama dengan kadar kalsium intra seluler. Pada otot jantung manusia, diperkirakan 6% daritotal TnT miokardial ditemukan sebagai larutan pada sitoplasmik ( fraksi bebas), yang mungkinberfungsi sebagai prekursor untuk sintesis kompleks troponin. TnT yang larut dalam cairan sitosolakan mencapai sirkulasi darah dengan cepat bila terjadi kerusakan miokard, sedangkan TnT yangterikat secara struktural sirkulasi darah lebih lambat karena harus memisahkan lebih dahulu (degradasi proteolitik) dari jaringan kontraktil. Karena pelepasan TnT terjadi dalam 2 tahap, makaperubahan kadar TnT serum pada IMA mempunyai 2 puncak (bifasik). Puncak pertama disebabkanoleh pelepasan TnT dari cairan sitosol dan puncak kedua karena pelepasan TnT yang terikat secarastruktural. Sehingga pada kasus IMA, TnT kardiak akan masuk lebih dini kedalam sirkulasi darah dari

pada CK-MB sehingga dalam waktu singkat kadarnya dalam darah sudah dapat diukur,s edangkanpuncakkedua pelepasan TnT ini berlangsung lebih lama dibanding dengan CK-MB, sehinggadisebut

jendela diagnostik yang lebih besar dibanding dengan petanda jantunglainnya. Tampaknya pelepasantroponin T beberapa jam setelah infark miokardadalah berasal dari sitoplasma, sehingga akanmencapai sirkulasi darah dengan cepat. Sedangkan pelepasan yang berkepanjangan akibat darikerusakan struksturapparatus, sehingga untuk mencapai sirkulasi darah lebih lambat karenaharusmemisahkan lebih dahulu ( degradasi proteolitik) dari jaringan kontraktil . troponin T kardiakterdeteksi setelah 3-4 jam sesudah kerusakan miokard dan masih tinggi dalam serum selama 1-2minggu. Dilaporkan troponin T merupakan pemeriksaan yang sangat bermanfaat terutama bilapenderita IMA yang disertai dengan kerusakan otot skelet. Pelepasan troponin T sitolitik juga sensitifterhadap perubahan perfusi arteri koroner dan dapat digunakan dalam menilai keberhasilan terapireperfusi.

TnT kardiak merupakan protein spesifik miokard dan dapat dibedakan dari isoformnya yangterdapat pada otot lurik dengan teknik imunologi. Oleh karena itu TnT kardiak dapat digunakan untukmendeteksi adanya nekrosis miokard pada keadaan dimana terdapat peningkatan CK non kardiakpada cedera lurik.


26/69

24

Gambar 10 Protein pergerakan

f. TropomyosinMolekul tropomiosin adalah protein berbentuk seperti benang yang terletak disepanjang sisi

alur spiral aktin bersambungan ujung ke ujung. Dalam posisi ini molekul ini menutupi bagian-bagianaktin yang akan berikatan dengan jembatan silang. Molekul-molekul tropomyosin merupakan filamen-filamen panjang yang terletak di sepanjang alur diantara dua rantai aktin. Tiap filamen tipismengandung 300-400 molekul aktin dan 40-60 molekul tropomyosin.

8. Hormona. Pertumbuhan

Growth hormon (GH) atau hormon pertumbuhan merupakan hormon esensial untukpertumbuhan anak dan remaja. Hormon tersebut dihasilkan oleh kelenjar hipofisis akibatperangsangan dari hormon GH-releasing faktor yang dihasilkan oleh hipotalamus. GH dikeluarkansecara episodik dan mencapai puncaknya pada malam hari selama tidur. GH berefek padapertumbuhan dengan cara stimulasi produksi insulin-like growth faktor 1 (IGF-1) dan IGF-3 yangterutama dihasilkan oleh hepar dan kemudian akan menstimulasi produksi IGF-1 lokal dari kondrosit.

Growth hormon memiliki efek metabolik seperti merangsang remodeling tulang dengan merangsangaktivitas osteoklas dan osteoblas, merangsang lipolisis dan pemakaian lemak untuk menghasilkanenergi, berperan dalam pertumbuhan dan membentuk jaringan serta fungsi otot serta memfasilitasimetabolisme lemak. Hormone pertumbuhan merupakan pengatur utama pada pertumbuhan somaticterutama pertumbuhan kerangka. Hormone pertumbuhan merangsang pembentukan somatedin yangmempengaruhi tulang rawan sehingga terjadi pertambahan tinggi badan. Somatomedin atau IGF-1sebagai perantara hormon pertumbuhan untuk pertumbuhan tulang

b. InsulinInsulin merupakan hormone peptide yang disekresikan oleh sel dari Langerhans pancreas.

Fungsi insulin adalah untuk mengatur kadar normal glukosa darah. Insulin bekerja melaluimemperantarai uptake glukosa seluler, regulasi metabolism karbohidrat, lemak, dan protein, sertamendorong pemisahan dan pertumbuhan sel melalui efek motigenik pada insulin.

Insulin memiliki struktur dipeptida, yang terdiri dari rantai A dan B. Kedua rantai inidihubungkan dengan jembatan sulfide yang menghubungkan struktur helix terminal N-C dari rantai Adengan struktur central helix dari rantai B. Insulin mengandung 51 asam amino, dengan berat molekul5802. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino

c. ParatiroidHormon paratiroid merupakan suatu polipeptida asam amino, yang diproduksi oleh kelenjar

paratiroid. Kelenjar paratiroid terdiri 4 struktur kecil yang terletak di belakang kelenjar tiroid. Hormonparatiroid merangsang resorpsi tulang sehingga terjadi peningkatan kadar kalsium darah. Hormonparatiroid tidak dapat berikatan erat dengan reseptor pada osteoklas, sehingga tidak dapat


27/69

25

mempengaruhi secara langsung perilaku osteoklas. Tetapi hormon ini dapat berikatan denganreseptor pada sel osteoblas, yang dapat menstimulasi pembentukan tulang. Telah dipercaya bahwaikatan antara hormon paratiroid dengan sel osteoblas menghasilkan peningkatan ekspresi RANKL,sehingga secara tidak langsung terjadi peningkatan aktivitas osteoklas.

RANKL merupakan reseptor yang berada pada permukaan sel prekursor osteoklas. RANKL

diekspresikan pada permukaan sel osteoblas dan berikatan dengan (merupakan suatu ligand)RANKL.

9. Penyimpanan (storage)Protein ini merupakan cadangan makanan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan

perkembangana. Ferritin

Ferritin merupakan protein yang penting dalam metabolisme zat besi. Dalam keadaan normal,ferritin menyimpan zat besi yang dapat dipergunakan jika diperlukan sewaktu-waktu. Ferritin tersusunoleh 24 subunit yang terdiri dari 18.5 kDa, yang mengelilingi 3000-4500 atom ferric. Normalnya, hanyasedikit ferritin yang terdapat di plasma. Jumlah ferritin di plasma dapat diukur dan merupakan indekscadangan zat besi dalam tubuh. Sintesis reseptor transferin (TfR) dan feritin secara resiprokalberkaitan dengan kandungan zat besi selular. Ketika kadar zat besi tinggi, sel menggunakan mRNA

ferritin untuk mensintesis ferritin, dan mRNA TfR dihancurkan. Sebaliknya, jika kadar zat besi rendah,mRNA TfR menjadi stabil dan terjadi peningkatan sintesis reseptor, dan mRNA tampaknya disimpandalam bentuk inaktif.

Gambar 11 Struktur Ferritinb. Albumin

Albumin merupakan protein terbanyak dalam plasma yang berperan dalam prosespenyembuhan penyakit dan atau recovery/ pemulihan setelah tindakan pembedahan (operasi). Serumalbumin manusia adalah satu molekul unik yang merupakan protein utama dalam plasma manusia(3.44,7 g/dl) dan membentuk kira-kira 60% dari protein plasma total. Kira-kira 40% albumin dapatdijumpai didalam plasma dan 60% yang lain dijumpai di ruang ekstraseluler. Hati menghasilkan kira-

kira 12 g albumin per hari yang merupakan kira-kira 25% dari total sintesa protein hati. Albuminmempertahankan tekanan osmotik koloid dalam pembuluh darah dan mempunyai sejumlah fungsipenting lain. Albumin melarutkan dan menghantarkan banyak molekul-molekul kecil dalam darah(contohnya bilirubin, kalsium, progesteron dan obat-obatan), merupakan tempat penyimpanan protein,dan merupakan partikel utama yang menentukan tekanan onkotik plasma, supaya cairan tidak dapatsecara bebas melintas antara ruang intradan extravascular

Albumin merupakan protein utama pada manusia, meliputi 2/3 protein total dengan beratmolekul 65.000 dalton. Rendahnya kadar albumin dalam serum darah disebabkan karena gangguansintesa (malnutrisi, disfungsi hepar) atau kehilangan (asites, protein hilang karena nefropati atau


28/69

26

enteropati) sehingga menyebabkan gangguan yang serius pada tekanan onkotik intravaskuler,kehilangan albumin dapat bermanifestasi edema

Gambar 12 Struktur albuminc. Kasein

Kasein merupakan protein utama susu, suatu makromolekul yang tersusun atas subunit asamamino yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Kasein berfungsi sebagai substrat bagi enzimprotease. Kasein merupakan komponen protein yang terbesar dalam susu dan sisanya berupaalbumin. Kadar kasein pada protein susumencapai 80 persen. Kasein terdiri atas beberapa fraksiseperti alphacasein,betha-casein, dan kappa-casein

Gambar 12 Rumus molekul kasein


29/69

27

SINTESIS PROTEIN

Aisyah Nur Ridha (1306481991)

ABSTRAK

Protein mempunyai peranan penting dalam organisasi struktural dan fungsional dari sel.Protein struktural menghasilkan beberapa komponen sel dan beberapa bagian diluar sel sepertikutikula, serabut dan sebagainya. Protein fungsional (enzim dan hormon) terlibat hampir di semuakegiatan metabolisme, biosintesis, pertumbuhan, pernapasan dan perkembangbiakan dari sel. Proteinterlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon,sebagai komponen penyimpanan dan juga dalam transportasi hara. Sintesis protein adalah prosespembentukan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesisprotein dimulai dari anak inti sel, sitoplasma dan ribosom. Suatu konsep dasar hereditas yang mampumenentukan ciri spesifik suatu jenis makhluk menunjukkan adanya aliran informasi bahan genetik dariDNA ke asam amino (protein). Konsep tersebut dikenal dengan dogma genetik. Tahap pertama

dogma genetik dikenal sebagai proses transkripsi DNA menjadi mRNA. Tahap kedua dogma genetikadalah proses translasi atau penerjemahan kode genetik pada RNA menjadi urutan asam amino.

Kata kunci: asam amino, protein, sintesis, transkripsi, translasi

Tahapan sintesa protein adalah:1. Pencetakan m-RNA melalui proses transkripsi.2. Penterjemahan informasi genetis berupa urutan asam amino melalui proses translasi.prosesnya :1. replikasi : yang terjadi seperti pada sel membelah waktu mitosis

2. transkripsi : informasi genetik pada DNA, di salin oleh mRNA3. translasi : mRNA ke sitoplasma ke retikulum

1. Transkripsi

Transkripsi merupakan sintesis RNA berdasarkan arahan DNA. Transkripsi adalah bagian darirangkaianekspresi genetik yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe. Urutan nukleotida padasalah satu untaian molekul DNA digunakan sebagai cetakan untuk sintesis molekul RNA yangkomplementer. Molekul RNA yang disintesis dalam proses transkripsi pada garis besarnya dapatdibedakan menjadi 3 kelompok molekul RNA, yaitu: mRNA (messengerRNA), tRNA(transferRNA),dan rRNA (ribosomalRNA).

1.1 Mekanisme Transkripsi

Walaupun mekanisme dasar transkripsi dan translasi serupa untuk prokariota dan eukariota, terdapatsuatu perbedaan penting dalam aliran informasi genetik di dalam sel-sel tersebut. Karena prokariotiktidak memiliki nukleus, DNA-nya tidak tersegregasi dari ribosom dan perlengkapan pensintesis-proteinlainnya. Transkripsi dan translasi dipasangkan, dengan ribosom menempel pada ujung depan molekulmRNA sewaktu transkripsi masih terus berlangsung.
http://id.wikipedia.org/wiki/Ekspresi_genetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Ekspresi_genetik


30/69

28

Sebaliknya, sel eukariotik, selubung nukleus memisahkan transkripsi dan translasi dalam ruang danwaktu. Transkripsi terjadi di nukleus, dan mRNA dikirim ke sitoplasma, di mana translasi terjadi. Tetapisebelum mRNA itu meninggalkan nukleus, transkrip-transkrip RNA eukariotik dimodifikasi denganberbagai cara untuk menghasilkan mRNA akhir yang fungsional. Dengan demikian, dalam prosesdua-langkah ini, transkrip gen eukariotik menghasilkan pra-mRNA, dan pemrosesan RNA

menghasilkan mRNA akhir.

Baik transkripsi di eukariot maupun prokariot sama-sama melalui tahapan berikut:

Gambar 1: Tahapan transkripsi prokariot dan eukariot

1. Penempelan faktor-faktor pengendali transkripsi di promotor, misalnya RNA polimerase (inisiasi).2. Pembentukan kompleks promotor terbuka (open promotor complex). Tidak seperti replikasi

dimana DNA benar - benar dibuka, pada transkripsi pilinan DNA dibuka namun masih tetap didalam RNA polimerase.

3. RNA polimerase membaca DNA template dan melakukan pengikatan nukleotida yangkomplementer (Elongasi).

4. Setelah pemanjangan untaian RNA, diikuti dengan terminasiyang ditandai dengan lepasnya RNApolimerase dari DNA yang ditranskripsi.

1.2 Prinsip pada Transkripsi

Selain mekanisme dasar yang hampir sama, pada eukariot dan prokariot keduanya memilikiprinsip sama pada proses transkripsinya:

1. Prekursor untuk sintesis RNA ada 4 macam: 5-trifosfat ATP, GTP, CTP, dan UTP (tidak adathymine pada RNA).

2. Reaksi polimerisasi atau pemanjangan RNA sama dengan replikasi DNA yaitu dengan arah 5 ->3.


31/69

29

3. Urutan nukleotida RNA hasil sintesis ditentukan oleh urutan DNA template.4. Untai DNA yang berperan sebagai cetakan hanya salah satu untai.5. Hasil transkripsi berupa RNA untai tunggal.

1.3 Triplet nukleotida dalam kode genetik

Triplet basa nukleotida merupakan unit terkecil dengan panjang seragam yang dapat mengkodeseluruh asam amino. Jika setiap susunan yang terdiri dari tiga basa berurutan menentukan satu asamamino, akan ada 64 kemungkinan kata kode yang lebih dari cukup untuk menentukan semua asamamino tersebut. Aliran informasi dari gen ke protein didasarkan pada kode triplet perintah genetikuntuk rantai poipeptida ditulis dalam DNA sebagai satu deret yang terdiri dari kata-kata tiganukleotida.

Sel tidak dapat secara langsung mentranslasi gen menjadi asam amino. Langkahnya adalahtranskripsi, dimana selama transkripsi gen tersebut menentukan ururtan triplet basa disepanjangmolekul mRNA. Untaian ini disebut untaian cetakan, karena untaian ini memberikan cetakan untukmenata urutan nukleotida dalam transkrip RNA. DNA yang ada dapat menjadi untaian cetakan

dibeberapa daerah dalam suatu molekul DNA, sementara di daerah lain di sepanjang heliks gandauntai komplementerlah yang berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis RNA.

Molekul mRNA lebih merupakan komplementer daripada identik dengan cetakan DNA nya karenabasa RNA disusun pada cetakan tersebut berdasarkan aturan pemasangan basa. Pasangan iniserupa dengan pasangan yang terbentuk selama replikasi DNA, kecuali bahwa U, RNA untukmengganti T, berpasangan dengan A. Dengan demikian, apabiala untai DNA ditranskripsi, triplet basa

ACC dalam DNA menyediakan cetakan uintuk UGG dalam molekulmRNA terasebut. Triplet basamRNA ini disebut kodon.

Gambar 2. Kode triplet Gambar 3. Kode genetik

1.4 Transkripsi pada Prokariot

Salah satu ciri dari prokariot adalah adanya struktur operon. Operon adalah organisasi dari beberapagen yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promotor. Misal operon lac, pada metabolisme laktosa


32/69

30

pada bakteri E.coli. Pada waktu ditranskripsi operon lac akan menghasilkan satu mRNA yangmembawa kode - kode genetik untuk polipeptida berbeda yang disebut dengan mRNA polisistronik.

Gambar 4. Transkripsi pada prokariot

Sesuai gambar di atas, pada operon lac punya 3 gen struktural yaitu lac Z, lac Y dan lac A. Masing-masing dari gen itu punya start kodon dan stop kodon sendiri-sendiri. Namun ekspresinya tetepdikendalikan dengan operon yang sama. Sewaktu ditranskripsi hasilnya 1 mRNA membawa kodon-kodon untuk 3 macam polipeptida yg beda. Translasinya akan menjadi 3 polipeptida yangindependen.

Struktur Gen ProkariotPada prokariot gennya secara umum tersusun atas promotor, bagian struktural, dan terminator

Gambar 5. Struktur Gen Prokariot

PromotorPromotor adalah urutan DNA spesifik yang berperan dalam mengendalaikan transkripsi gen struktural

dan terletak di daerah upstream (hulu) dari bagian struktural gen. Fungsi promoter sebagai tempat awal pelekatan enzim RNA polimerase yang nantinya

melakukan transkripsi pada bagian strukturalPada prokariot bagian penting promotornya disebut sebagai Pribnow box pada urutan nukleotida -10dan -35. Biasanya berupa TATA box.

Pribnow box merupakan daerah tempat pembukaan heliks DNA untuk membentuk komplekspromotor terbuka. Jadi di TATA box itulah DNA dipisahkan dan di luar TATA box helix DNAnyatetap berikatan.


33/69

31

Gambar 6. TATA BOX

Operator

Operator merupakan urutan nukelotida yang terletak di antara promotor dan bagian struktural danmerupakan tempat pelekatan protein represor (penekan atau penghambat ekspresi gen). Jika adarepresor yang melekat di operator maka RNA polimerase tidak bisa jalan dan ekspresi gen tidak bisaberlangsung.

Gambar 7. Operator

Gambar di atas operator disimbolkan dengan warna ungu yg berada di antara promotor (merah) dangen struktural (hijau).

Selain adanya supresor ada juga enhancer. supresor untuk menghambat sedangkan enhancerkebalikannya, yaitu meningkatkan transkripsi dengan meningkatkan jumlah RNA polimerase. Namunletaknya tidak pada lokasi yg spesifik seperti operator, ada yang jauh di upstream ataubahkan downstream dari titik awal transkripsi.

Coding RegionGen struktural merupakan bagian yang mengkode urutan nukleotida RNA. Transkripsi dimulai darisekuens inisiasi transkripsi (ATG) sampai kodon stop (TAA / TGA / TAG). Pada prokariot tidak adasekuens intron (yg tidak dapat diekspresikan) sehingga semuanya berupa ekson. Namun kadangpada archaebacteria dan bakteriofag ada yg memiliki intron.

TerminatorDicirikan dengan struktur jepit rambut/ hairpin dan lengkungan yang kaya yang akan urutan GC yangterbentuk pada molekul RNA hasil transkripsi


34/69

32

RNA PolimeraseRNA polimerase merupakan enzim yang mengkatalisis proses transkripsi. Apabila susunannyalengkap 2 disebut holoenzim. Saat tidak ada cuma2 disebut core-enzyme.

Fungsi subunit itu: = diduga berfungsi dalam penyusunan enzim = berfungsi dalam pengikatan nukleotida = berfungsi dalam penempelan DNA = berfungsi untuk mengarahkan agar RNA polimerase menempel pada promotor.

Mekanisme TranskripsiInisiasi

Pembentukan kompleks promoter tertutupRNA polimerase menuju ke promoter atas bantuan faktor .Lalu diibaratkan pesawat, signal adalahantenanya. Dan promotor itu bandaranya. Pesawat selalu mendarat di bandara, dibantu dengansignal.

Pembentukan kompleks promoter terbukaBagianDNA yang berikatan dengan RNA polimerase membentuk struktur gelembung transkripsi(transcription bubble) yang stabil.

Penggabungan beberapa nukleotida awalDalam transkripsi nukleotida RNA digabung hingga membentuk transkrip RNA. Pada awalnya basa-basa RNA yang digabung membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA cetakan.

Pelepasan subunit dan perubahan konformasi holoenzim jadi core enzymeSetelah inisiasi terjadi, subunit terlepas dari enzim inti dan dapat digunakan oleh enzim inti RNApolimerase lain.

ElongasiDalam elongasi, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3 molekul RNA yang baru

terbentuk (RNA baru terbentuk dengan arah 5 -> 3) menggunakan ikatan fosfodiester. NukleotidaRNA yang ditambahkan bersifat komplementer dengan nukleotida untai DNA cetakan.

TerminasiPenghentian transkripsi atau terminator ada 2:

1. Rho-independent yaitu terminasi ditentukan urutan nukleotida. Dicirikan struktur jepit rambut/ hairpin yang kaya akan basa GC. Mekanisme pemisahan, Akibat struktur itu, RNA polimeraseberhenti dan meruka bagian dari sambungan (hibrid) DNA-RNA. Lalu sisa hibridnya merupakanurutan oligo U (rU) yg tidak cukup stabil berpasangan dengan A (dA) ikatan hidrogen hanya2. Akibatnya Lepasnya ikatan lemah tersebut dan RNA hasil transkripsi lepas .

2. Rho-dependent yaitu terminasi memerlukan protein rho. Faktor rho terikat pada RNA transkripkemudian mengikuti RNA polimerase sampai ke daerah terminator. Lalu faktor rho membuat

destabilisasi ikatan RNA-DNA hingga RNA terlepas.

1.5 Transkripsi pada Eukariot

Struktur genSecara umum hampir sama dengan prokariot ada promotor, bagian struktural dan terminator. Yangberbeda adalah pada bagian strukturalnya


35/69

33

Bagian struktural pada eukariotMengapa bagian struktural/coding region berbeda, karena kalau di eukariot ada bagian intron danekson.

Intro (intervening sequences) merupakan sekuens yang tidak mengkode asam amino. Padagambar yang berwarna biru muda agak hijau. Nantinya bagian ini akan dibuang saat

pematangan RNA. Ekson sekuens yang nantinya dikode jadi asam amino. Pada gambar berwarna merah.

Mekanisme TranskripsiPada eukariot RNA polimerasenya berbeda beda, ada RNA polimerase I, II dan III. Penggunaannyadalam sintesis molekul berbeda. Sebelum RNA polimerase menempel di promotor, ada faktortranskripsi yang membantu meng-guide RNA polimerase. RNA polimerase I guidenya SL1 dan UBF,RNA polimerase II dibantu dengan TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH dan TFIIJ. RNApolimerase III dipandu oleh TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC dan protein TBP.

Proses pasca-transkripsi

Karena adanya intron pada eukariot, maka mRNA yg dihasilkan tidak bisa langsung dikeluarkan kesitosol untuk ditranslasi namun harus diolah terlebih dahulu. Caranya:1. SplicingMerupakan proses pembuangan intron dan penyambungan ekson. Awalnya RNA hasil transkripsipada eukariot disebut pre-mRNA karena masih ada intronnya. Kemudian intron akan dipotong danekson-ekson disambung menjadi mRNA matang (mature mRNA). Untuk lebih jelasnya:Intron dipotong dengan spliceosome, lalu penyambungan ekson-ekson menggunakan enzim ligase.2. PoliadenilasiMerupakan proses penambahan poli A (rantai AMP) pada ujung 3nukleotida mRNA. Fungsinya untukmeningkatkan stabilitas mRNA dan meningkatkan efisiensi translasinya.3. CappingPenambahan tudung mRNA berupa molekul 7-metilguanosin. Fungsinya ada 4:

Melindungi mRNA dari degradasi Meningkatkan efisiensi translasi mRNA Meningkatkan pengangkutan mRNA dari nukelus ke sitoplasma Meningkatkan efisiensi proses splicing

2. TRANSLASI

Translasi adalah proses penerjemahan urutan nukleotida atau kodon yang ada pada molekulmRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein.Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein.Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. MolekulmRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca

terbuka. mRNA membawa informasi urutan asam amino.Proses translasi berlangsung di ribosom. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan asam aminolainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik ke dalamkompleks mRNAribosom.

Proses translasi berupa penerjemahan kodon atau urutan nukleotida yang terdiri atas tiganukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu. Kodon pada mRNA akanberpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yangspesifik. Tiga nukleotida di anti kodon tRNA saling berpasangan dengan tiga nukleotida dalam kodonmRNA menyandi asam amino tertentu. Proses translasi dirangkum dalam tiga tahap, yaitu inisiasi,elongasi (pemanjangan) dan terminasi (penyelesaian). Translasi pada mRNA dimulai pada kodon


36/69

34

pertama atau kodon inisiasi translasi berupa ATG pada DNA atau AUG pada RNA. Penerjemahanterjadi dari urutan basa molekul (yang juga menyusun kodon-kodon setiap tiga urutan basa) mRNA kedalam urutan asam amino polipeptida. Banyak asam amino yang dapat disandikan oleh lebih dari satukodon. Tempat-tempat translsasi ini ialah ribosom, partikel kompleks yang memfasilitasi perangkaiansecara teratur asam amino menjadi rantai polipeptida. Asam amino yang akan dirangkaikan dengan

asam amino lainnya dibawa oleh tRNA. Setiap asam amino akan dibawa oleh tRNA yang spesifik kedalam kompleks mRNA-ribosom. Pada proses pemanjangan ribosom akan bergerak terus dari arah5'3P ke arah 3'OH sepanjang mRNA sambil merangkaikan asam-asam amino. Proses penyelesaianditandai dengan bertemunya ribosom dengan kodon akhir pada mRNA. Proses translasi dibagimenjadi tiga tahap (sama seperti pada transkripsi) yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.

Gambar 8. Inisiasi, elongasi, terminasi

Perbedaan antara translasi yang terjadi pada sel eukariot dan sel prokariotSel Eukariota1. Translasi terjadi pada ruangan terpisah yaitu nukleus dan sitoplasma2. RNAmberpindah dari nukleus ke sitoplasma melalui pori2 diselubung nukleusSel Prokariot1. Translasi terjadi dalam satu ruangan2. DNA tidak dipisahkan dari ribosom dan pensintesa protein lainnya3. RNAmsegera ditranslasi tanpa proses tambahan

2.1 Inisiasi

Pada prokariot maupun eukariot, proses translasi selalu dimulai pada kode genetika AUG, olehkarena itu kode tersebut disebut sebagai kode genetika inisiasi. Dalam hubungan ini protein yang baruterbentuk pertama kali pada eukariot maupun prokariot selalu diawali dengan methionin.Tahap inisiasi terjadi karena adanya tiga komponen yaitu mRNA, sebuah tRNA yang memuat asamamino pertama dari polipeptida, dan dua sub unit ribosom. Dalam kompleks inisisasi, ribosommembaca kodon pada mRNA. Pembacaan dilakukan untuk setiap 3 urutan basa hingga selesaiseluruhnya. Sebagai catatan ribosom yang datang untuk membaca kodon biasanya tidak hanya satu,melainkan beberapa ribosom yang dikenal sebagai polisom membentuk rangkaian mirip tusuk sate, dimana tusuknya adalah mRNA dan daging adalah ribosomnya. Dengan demikian, prosespembacaan kodon dapat berlangsung secara berurutan. Ketika kodon I terbaca ribosom (misal


37/69

35

kodonnya AUG), tRNA yang membawa antikodon UAC dan asam amino metionin datang. tRNAmasuk ke celah. Ribosom di sini berfungsi untuk memudahkan perlekatan yang spesifik antaraantikodon tRNA dengan kodon mRNA selama sintesis protein. Sub unit ribosom dibangun olehprotein-protein dan molekul-molekul RNA ribosomal. Inisiasi translasi di kalangan eukariotdibandingkan dengan yang terjadi di kalangan prokariot adalah pada macam serta jumlah protein

faktor inisiasi serta methionin sebagai asam amino pertama. Macam faktor inisiasi translasi padaeukariot disebut eIF, jumlahnya lebih banyak pada eukariot dibanding pada prokariot. Asam aminopertama translasi pada eukariot adalah methionin sedangkan pada prokariot berupa formylmethionin.

Tahap inisiasi prokariot1. Tahap pertama meliputi pembentukan kompleks preinisiasi (preinitiation complex). Struktur ini

terdiri dari subunit 40S ribosom, ternary complex' yang tersusun dari faktor inisiasi eIF 2 yangterikat tRNAMet inisiator, molekul GTP, dan tiga faktor eIF1, eIF1A, eIF3.

2. Kompleks preinisiasi selanjutnya bergabung dengan ujung 5 the mRNA. Tahap ini memerlukan

kompleks pengikatan tudung (cap binding complex), kadangkadang disebut eIF

4F, yang terdiri

dari faktor inisiasi eIF4A, eIF4E dan eIF4G. Faktor inisiasi eIF4G berfungsi sebagai jembatanantara eIF4E (yang terikat pada tudung) dan eIF3 (yang terikat pada kompleks preinisiasi).

3. Setelah kompleks preinisiasi mengikat ujung mRNA, kompleks ini sekarang disebut kompleksinisiasi (initiation complex), harus menggeserkan posisinya (scanning) sepanjang mRNA sampaimencapai kodon inisiasi. Kodon inisiasi, yang biasanya 5AUG3 pada eukariot, dapat dikenalisebab urutan ini terdapat dalam urutan konsensus pendek, 5ACCAUGG3, yang dikenal sebagaikonsensus Koza (Kozak consensus).

4. Ketika kompleks inisiasi telah menduduki kodon inisiasi, subunit besar ribosom akan mengikatkompleks inisiasi ini. Tahap ini memerlukan hidrolisis GTP dan pelepasan faktorfaktor inisiasi.

Faktor inisiasi terakhir yang terlibat pada tahap ini adalah eIF5 (yang membantu pelepasan

faktorfaktor inisiasi lain) dan eIF6 (yang bergabung dengan subunit besar yang tidak terikat danmencegah untuk menempel pada subunit kecil di dalam sitoplasma).


38/69

36

Gambar 9. Proses inisiasi translasi pada prokariot

Tahap inisiasi eukariot1. Proses inisiasi diawali ketika subunit kecil ribosom, bersamaan dengan faktor inisiasi IF3 mengikat

pada situs pengikatan ribosom (ribosome binding site).

2. tRNAiMet inisiator dibawa ke subunit kecil ribosom oleh faktor inisiasi kedua, IF2, bersamamolekul GTP (molekul sebagai sumber energi pada tahap akhir inisiasi). Perlu diingat bahwatRNAiMet hanya dapat mengenali kodon inisiasi, tRNAiMet tidak dapat mengenali kodon5AUG3 internal pada mRNA.


39/69

37

3. Tahap inisiasi translasi diakhiri setelah faktor inisiasi, IF1, mengikat kompleks inisiasi ini.Peran faktor inisiasi IF1 tidak jelas, tetapi diduga memicu perubahan konformasi kompleks inisiasisehingga memungkinkan subunit besar ribosom menempel pada kompleks ini. Penempelan subunitbesar, membutuhkan energi yang diperoleh dari hidrolisis GTP, menyebabkan pelepasan faktor-faktorinisiasi translasi.

2.2 Elongasi

Pada tahap elongasi dari translasi, asam amino-asam amino ditambahkan satu per satu diawali dariasam amino pertama (metionin). Ribosom akan terus bergerak dan membaca kodon-kodon disepanjang mRNA. Masing-masing kodon akan diterjemahkan oleh tRNA yang membawa asam aminoyang dikode oleh pasangan komplemen antikodon tRNA tersebut. Di dalam ribosom, metionin yangpertama kali masuk dirangkaikan dengan asam amino yang di sampingnya membentuk dipeptida.Ribosom terus bergeser, membaca kodon berikutnya. Asam amino berikutnya dirangkaikan dengandipeptida yang telah terbentuk sehingga membentuk tripeptida. Demikian seterusnya prosespembacaan kode genetika itu berlangsung di dalam ribosom, yang diterjemahkan ke dalam bentukasam amino guna dirangkai menjadi polipeptida. Kodon mRNA pada ribosom membentuk ikatan

hidrogen dengan antikodon molekul tRNA yang baru masuk yang membawa asam amino yang tepat.Molekul mRNA yang telah melepaskan asam amino akan kembali ke sitoplasma untuk mengulangikembali pengangkutan asam amino. Molekul rRNA dari sub unit ribosom besar berfungsi sebagaienzim, yaitu mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yangmemanjang ke asam amino yang baru tiba.

Gambar 10. Elongasi


40/69

38

2.3TerminasiTahap akhir translasi adalah terminasi. Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop.Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam aminomelainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi. Polipeptida yang dibentuk

kemudian diproses menjadi protein.

3.POST TRANSLASITranslasi bukan akhir dari ekspresi genom. Polipeptida muncul dari ribosom non-aktif, dan sebelummenerima perannya yang fungsional di dalam sel itu harus mengalami sedikitnya satu dari empat tipeproses post-translational.

1. Protein folding.Polipeptida adalah non-aktif, sampai dilipat ke dalam struktur tersiernya yang benar. Protein foldingmenguji empat tingkat struktur protein (primer, sekunder, tersier, dan kuartener) dan semua informasisuatu polipeptida memerlukan struktur tiga dimensional yang di dalamnya berisi sekuen asam amino.Denaturasi dan naturasi kembali secara spontan dari suatu protein kecil. Ketika urea itu dipindahkan

dengan cara dialisis, protein kecil ini mengambil kembali konformasi yang terlipat. Aktivitas proteinmeningkat kembali ketingkat asli dan viskositas larutannya berkurang.Pelipatan spontan ribonuklease dan protein meliputi dua proses:1. Motif struktural sekunder rantai polipeptida membentuk beberapa mili detik selama denaturasi.Langkah ini disertai protein roboh ke dalam suatu kompak, tetapi tidak terlipat, organisasi, dengangugus hidrofob disampingnya, yang dilindungi dari air.2. Motif struktural sekunder saling berhubungan satu dengan yang lain dan struktur tersier secaraberangsur-angsur terbentuk. Dengan kata lain, protein mengikuti suatu tahapan pelipatan. Lebih darisatu tahapan yang mungkin diikuti suatu protein dapat untuk terhubung secara benar pada strukturlipatan. Jika satu struktur yang salah tidak stabil menyebabkan struktur terbuka, menyebabkan proteinkedua meneruskan rute yang produktif ke arah konformasi yang benar.

2. Cleavage proteolitik.Pembelahan Proteolitik mempunyai dua fungsi dalam proses translasi sebelumnya dari

protein. Yang pertama untuk memindahkan potongan pendek dari daerah terminal N dan Cpolipeptida, menyisakan molekul tunggal dipendekkan yang terlipat dalam protein aktif. Keduadigunakan untuk memotong poliprotein ke dalam segmen-segmen, sebagian atau seluruhnyamerupakan protein aktif. Peristiwa ini biasa terjadi pada eukariotik tetapi jarang terjadi pada bakteri.

Pengolahan protein dengan pembelahan proteolitik. Pada sisi kiri, protein diproses denganmemindahkan segmen terminal N. Pada beberapa protein juga terjadi pada terminal C. Pada sisikanan, poliprotein diproses untuk menghasilkan tiga protein berbeda. Tidak semua protein mengalamipembelahan proteolitik.

Poses proteolitik protein berupa protein matur tunggal. Hal ini tidak selalu terjadi. Beberapaprotein pada awalnya disintesis sebagai poliprotein, polipeptida panjang yang terdiri dari rangkaian

protein matur. Pembelahan poliprotein menghasilkan protein tunggal yang memiliki fungsi yangberbeda satu sama lain.

3. Modifikasi kimia.Modifikasi kimia sederhana melibatkan penambahan kelompok kimia kecil (asetil, metil atau

pospat) pada satu rantai asam amino atau gugus karboksil dari asam amino terminal di polipeptida.Tipe lain modifikasi kimia mempunyai peran regulator penting, sebagai contoh terjadinya posporilasiuntuk mengaktifkan beberapa protein yang terlibat dalam sinyal tranduksi.


41/69

39

TABEL 1. MODIFIKASI KIMIA PROTEIN

Modification Amino acids thatare modified

Examples of proteins

Addition of small chemical groups

Acetylation Lysine HistonesMethylation Lysine Histones

Phosphorylation Serine, threonine,tyrosine

Some proteins involved in signaltransduction

Hydroxylation Proline, lysine CollagenN-formylation N-terminal glycine Melittin

Addition of sugar side chainsO-linked

glycosylationSerine, threonine Many membrane proteins and

secreted proteinsN-linked

glycosylationAsparagine Many membrane proteins and

secreted proteinsAddition of lipid side chains

Acylation Serine, threonine,cysteine

Many membrane proteins

N-myristoylation N-terminal glycine Some protein kinases involved insignal transduction

Addition of biotinBiotinylation Lysine Various carboxylase enzymes

4.Intein penyambung.Jenis terakhir dari proses post-translational yaitu intein penyambung, protein versi dari penyambungintron yang lebih luas terjadi dengan pre-RNAs. Inteins adalah segmen internal dari protein yangdipindahkan setelah translasi, kedua segmen eksternal atau exteins terhubung.

Dua fitur inteins :1. Pertama : struktur dari dua inteins ditentukan oleh kristalografi X-ray. Struktur ini bersifat sama

dengan protein Drosophila disebut Hedgehog (satu protein autoprocessing yang memotong dirimenjadi dua).

2. Kedua : inteins memotong segmen spesifik sequen endonuklease di urutan sesuai dengan lokasipenyisipannya di gen yang disandi untuk satu versi intein bebas dari protein dan derivatnya. Jikasel juga berisi gen penyandi untuk intein yang berisi protein, urutan DNA untuk intein mampumenuju ke lokasi yang akan potong, mengubah intein-minus ke dalam intein-plus proses inidisebut intein homing (Pietrokovski, 2001).

TRANSLOKASI PROTEIN

Setelah mengalami proses translasi, sebagian besar polipeptida mengalami suatu proses lebihlanjut sebelum menjadi protein fungsional. Hal pertama kali adalah polipeptida akan diarahkan keberbagai macam komponen selular. Kedua, sebagian besar polipeptida akan mengalami substitusimelalui reaksi kimiawi tertentu sebelum membentuk protein aktif. Dan ketiga, protein akan mengalamimekanisme degradasi yang terprogram. Langkah-langkah tersebut membutuhkan mekanisme regulasiyang mana regulator tersebut tersusun dari urutan asam amino yang disebut dengan signal sequence.Signal sequence tersebut berada bersamaan dengan polipeptida yang bersangkutan dan berfungsi


42/69

40

untuk mampu mengenali daerah target dari ribosom menuju ke organel yang lain. Pada organismeeukariotik signal sequence bekerja dengan ribonukloprotein, yakni SRP signal recognition particle.Jalur target Protein Didalam sitoplasma, ribosom yang berfungsi sebagai translator mRNA danmenghasilkan polipetida, maka polipeptida tersebut akan ditranspor ke berbagai macam tempat.

Adapun jalur target polipeptida disajikan dalam gambar

Gambar 11. Peta konsep jalur polipetida yang dimulai dari ribosom menuju ke berbagaitempat target.

Garis warna merah menunjukkan bahwa daerah target membutuhkan signal sequence,sementara garis warna hitam tidak membutuhkan signal sequence.

Sinyal Target Polipeptida

Setelah terjadi sintesis polipeptida, maka polipeptida akan dikirim ke daerah target. Namunterkadang ukuran polipeptida yang terlalu besar, maka ada mekanisme tersendiri yakni polipeptidayang akan dikirim menuju daerah target belum mengalami pelipatan. Pada daerah polipeptida yangbelum mengalami pelipatan tersebut memiliki signal sequence yang terletak di bagian N-terminal yangterdiri dari 13-36 residu yang pertama kali dipostulatkan oleh Blobel and Sabatini. Signal sequence

banyak ditemukan asam amino hidrofobik yang berfungsi untuk memudahkan polipeptida yang akandibawa masuk menuju daerah target yang memiliki membran hidrofobik. Kemudian satu atau lebihdari signal sequence tersebut memiliki residu asam amino yang bermuatan positif sebelum urutanresidu hidrofobik serta memiliki residu asam amino polar pada C-terminal yang berdekatan dengandaerah cleavege site atau tempat pemutusan antara signal sequence dengan polipeptida. Signalsequence bukan dari protein fungsional, melainkan sebuah urutan asam amino yang jika setelahselesai mengenali reseptor target, maka signal sequence akan di putus ikatannya dengan enzimsignal peptidase. Pada gambar 2 disajikan macam-macam polipeptida beserta signal sequence-nyapada polipeptida yang akan menuju ke RE. Sementara pada tabel 1 dikelompokkan sinyal yang tidakhanya berupa signal sequence, namun ada juga yang berupa molekul non-peptida.
http://1.bp.blogspot.com/-9rfq80nHaAY/Tt4iNbcnJ1I/AAAAAAAAA74/CaQR_JHOw7s/s1600/protein+targeting.jpg


43/69

41

Tabel 2. Beberapa sekuens dan molekul yangmembawa langsung suatu protein ke organel target.

Transpor Protein Menuju RE

Translokasi protein ke retikulum endoplasma (RE) dengan menggunakan signal sequencepertama kali didemonstrasikan oleh George Palade yang diilustrasikan pada gambar 12. Adapuntahapan mekanisme pada gambar tersebut adalah (1) ribosom memulai mentranslasi mRNA dan (2)urutan polipeptida yang pertama disintesis adalah signal sequence. (3) selanjutnya signal recognitionparticle (SRP) mendekati dan mengikat signal sequence beserta ribosom (4) kemudian SRP berikatandengan GTP dan menuju ke reseptor SRP. (5) Tahap selanjutnya ribosom akan menempel padatranskolon (pori-pori pada RE) yang diikuti dengan lepasnya SRP melalui hidrolisis GTP menjadiGDP+Pi. (6) Ribosom masih melakukan elongasi ke arah lumen RE dan (7) pada saat itu signal

sequence akan dilepaskan dari polipeptida oleh signal peptidase. (8) Usai melakukan translasi,ribosom akan memisahkan diri dari RE dan didaur ulang untuk proses tranlasi berikutnya.

Gambar 12. Mekanisme kerja translokasi protein menuju ke retikulum endoplasma
http://4.bp.blogspot.com/-n2u4tjVvmrI/Tt6mCwMMEEI/AAAAAAAAA9A/oTm-ErzsBcY/s1600/protein+targetting-ER.jpghttp://1.bp.blogspot.com/-jHXBmhM8pS4/Tt6pVpkWmaI/AAAAAAAAA9k/_y66ljxxJL8/s1600/signal+sequence.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-n2u4tjVvmrI/Tt6mCwMMEEI/AAAAAAAAA9A/oTm-ErzsBcY/s1600/protein+targetting-ER.jpghttp://1.bp.blogspot.com/-jHXBmhM8pS4/Tt6pVpkWmaI/AAAAAAAAA9k/_y66ljxxJL8/s1600/signal+sequence.jpg


44/69

42

Transpor Protein Menuju Mitokondria

Seperti halnya retikulum endoplasma yang membutuhkan sinyal untuk masuk ke dalam lumen,maka organel mitokondria juga mengalami proses yang sama. Protein melewati membran mitokondriadalam bentuk belum terlipat yang mana strukturnya distabilkan oleh suatu protein sinyal yang

dinamakan chaperon. Protein ini memfasilitasi rantai polipeptida menuju ke dalam mitokondria.

Tabel 3. Macam-macam chaperon.

Gambar 13. Mekanisme kerja translokasi protein menuju ke mitokondria

Protein chaperon banyak diidentifikasi sebagai heat-shock protein (Hsp) karena mampumeningkatkan temperatur atau berubah bentuk ketika terjadi perubahan pada lingkungannya sertamampu mengikat protein yang belum terlipat. Pada jenis tertentu seperti famili dari Hsp60 akanmembentuk seperti dobel donat yang tersusun dari 14 subunit protein yang disebut chaperonin.Sementara dalam rangkaian polipeptida yang belum terlipat yang akan ditransfer ke mitokondria jugamemiliki sinyal yang dinamakan matrix-targeting sequence (MTS) atau presequence dengan ciriberupa N-terminal amphipathic helix (N- Met- Leu- Arg- Tre- Ser- Ser- Leu- Phe-Tre- Arg- Arg- Val-Glut- Pro- Ser- Leu-Phe- Arg- Asp- Iso- Leu- Arg- Leu- Glut- Ser- Treo). MTS tersebut digunakan
http://3.bp.blogspot.com/-gZJOlQIVnZs/Tt6mCOKGtSI/AAAAAAAAA8s/AN0KEZlgk7s/s1600/mitocondria+protein+targetting.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-Nr5u1Njx-fI/Tt4iNtd5FVI/AAAAAAAAA8A/ksTAbk4dEig/s1600/heat+shock+protein-chaperon.jpghttp://3.bp.blogspot.com/-gZJOlQIVnZs/Tt6mCOKGtSI/AAAAAAAAA8s/AN0KEZlgk7s/s1600/mitocondria+protein+targetting.jpghttp://4.bp.blogspot.com/-Nr5u1Njx-fI/Tt4iNtd5FVI/AAAAAAAAA8A/ksTAbk4dEig/s1600/heat+shock+protein-chaperon.jpg


45/69

43

untuk mengenali dua reseptor yakni translocaseoftheouter membrane (TOM) dan translocase-of-the-inner membrane (TIM) yang berada di membran luar dan dalam di mitokondria.

Adapun mekanisme translokasi polipeptida menuju mitokondria dapat diilustrasikan padagambar 13. Tahapan-tahapan pada gambar tersebut dimulai dari sintesis polipeptida oleh ribosom di

sitosol yang sudah mengandung MTS dan berinteraksi dengan protein chaperon (Hsp70). SelanjutnyaMTS berinteraksi dengan reseptor TOM 20/22 yang berada di membran luar (OMM/outer membranemitocondria) dan selanjutnya ditransfer ke reseptor sebelahnya, yakni TOM 40. Kemudian polipeptidaditranslokasi menuju ruang antar membran melalui kanal TOM 40 dan berinteraksi dengan reseptorTIM 23/17 yang berada di membran dalam (IMM/ inner membrane mitocondria). Sementara proteinchaperon Hsp70 berinteraksi dengan TIM44. Kemudian hidrolisis ATP oleh Hsp70 (Gambar 14) akanmembantu translokasi polipeptida menuju ke matriks mitokondria. MTS atau targetting sequence yangberada di polipeptida akan diputus ikatannya oleh enzim matriks protease.

Gambar 14. Hidrolisis Hsp70 menyebabkan lepasnya polipeptida ke dalam matriksmitokondria

Transpor Protein Menuju Nukleus

Salah satu ciri dari organisme eukariotik adalah adanya membran inti. Membran tersebutmemiliki dua lapis membran yang kompleks. Jalur keluar masuknya material antara di dalam nukleusdan di sitosol melalui suatu pori yang dinamakan nuclear pore complexes NPCs
http://1.bp.blogspot.com/-eBdvOP9atlE/Tt6mB-dtSmI/AAAAAAAAA8Y/nb7hY9sAZ4M/s1600/hidrolisis+Hsp70.jpg


46/69

44

Gambar 15. Bentuk dari nuclear pore complexes(NPCs) yang berada di selubung nukleussuatu sel eukariotik

Melalui membran inilah protein ditransfer dari sitoplasma. Untuk bisa masuk melalui NPCs,maka dibutuhkan signal sequence yang disebut dengan nuclear localization signals (NLS) yang kayaakan asam amino lisin dan arginin, yakni Lys-Lys-Lys-Arg-Lys.

Mekanisme translokasi polipeptida menuju nukleoplasma melibatkan berbagai macam protein.Pada tahap tersebut, molekul cargo (polipeptida yang akan ditransfer ke nukleoplasma) bersamaandengan NLS akan berinteraksi dengan importin (karyopherin) yang merupakan molekul protein yangterlibat dalam transpor polipeptida dan RNP (ribonukleoprotein) menuju ke nukleo-plasma. Molekulcargo yang bersamaan dengan NLS setelah berinteraksi akan membentuk suatu kompleks. Kompleksdari cargo, NLS, dan importin akan berinteraksi dengan RanGDP (Ras-related nuclear GDP).RanGDP membantu kompleks cargo, NLS, dan importin menuju ke nukloplasma. Setelah menuju kenukleoplasma, maka RanGDP dikonversi menjadi RanGTP oleh GAP. Pengkonversian tersebutmenyebabkan perubahan konformasi yang mengakibatkan importin dan RanGTP membentuk sebuahkompleks. Sementara cargo dan NLS masih bersamaan di dalam nukleoplasma yang selanjutnyaNLS akan dipecah dengan enzim. Kompleks importin-RanGTP akan meninggalkan nukleoplasmamenuju sitosol melalui NPCs. Ketika kompleks importin-RanGTP sudah berada di sitosol, makakompleks tersebut dipecah menjadi importin dan RanGDP oleh GAP yang akan digunakan untukmekanisme seperti sebelumnya.
http://2.bp.blogspot.com/-eZOg2Ec8zBA/Tt6mCpUPPlI/AAAAAAAAA80/tUCR1U3C-Is/s1600/nuclear+pore+complexes+.jpg


47/69

45

Gambar 16. Mekanisme kerja translokasi protein menuju ke nukleus melalui NPCs

Transpor Protein Menuju Peroksisom

Organel ini hampir dijumpai di sel eukariotik karena memiliki enzim oksidatif seperti katalasedan juga terlibat dalam berbagai metabolisme seperti asam lemak. Organel ini memiliki membrantunggal yang mampu menampung lebih dari 50 enzim yang mana katalase dan urat oksidase sebagaimarker untuk organel ini.

Polipeptida yang disintesis di poliribosom sitosolik akan ditransfer ke dalam peroksisom.Polipeptida yang akan ditransfer memiliki signal sequence te

Documents

Protein Kelompok Polisakarida TK