Struktur dan fungsi protein Oleh

Nursal Asbiran

Staf PengajarFakultas Kedokteran Unbrah

P r o t e i nProtein mempunyai peran ganda penting Sitoskeleton , bentuk dan integritas sel Kontraktil, aktin , miosin Transpor oksigen, hemoglobin, mioglobin Mengusir benda asing,Antibodi Katalisis reaksi , hasilkan energi ,memecah dan membentuk biomolekul. Replikasi dan transcrip gene , berbagai proses di mRNA.

Reseptor berbagai hormonMolekular medik, identifikasi protein (yang ada, tidak ada, atau defisiensi dan kaitannya dengan terdapatnya keadaan fisiologi spesifik atau penyakit)Sequensing suatu protein

Asam aminoSebagai unit monomer menbangun rantai poliptida proteinSbgn besar protein mgdg 20 macam asam L alfa amino yg sama dl proporsi beragamBbrp protein khusus mgd asam L alfa amino yg diturunkan dari antara 20 asam amino utamaAA turunan ini memberikan fungsi yg sangat spesfik kpd protein, sehingga meningkatkan keragaman biologi hbg Jenis, urutan dan hbg spasial asam-asam amino menentukan struktur 3 dimensi dan sifat biologis protein sederhana

Faktor diatas turut menentukan struktur dan fungsi protein kompleksProtein kompleks selain mgdg AA juga heme, karbohidrat, lipid, asam nukleat dll

Sifat asam aminoKode genetik menetukan kespesifikan AADari 300 macam AA hanya 20 monomer utk membentuk polipeptida proteinKode genetik 3 huruf yg jumlahnya terbatas dpt mengakomodir 20 AAKode genetik universal yg cukup banyak akan membatasi kodonAAyg digunakan pd ke 20 as L alfa aminoSemua protein mgdg 20 AA dl proporsi beragam

AA tambahan terdapat dl protein khususTerjadi mlli modifikasi suatu AA yang sebelumnya sudah menyatu dg peptida/proteinModifikasi postranslasi mencakupDerivatisasi terminal NDerivatisasi terminal CDerivatisasi rantai samping AA yg terikat peptida internal

Contoh Prolin 4 OH prolin Lisin 5 OH lisinMetilasi, formilasi, asetilasi,fosforilasi gugus fungsi memperluas keragaman biologis protein

Hanya AA asam L amino terdapat di alamAA mengandung gugus fungsional amino dan karboksilAA dalam protein bisa dextrorotasinal dan levoratasional pada pH = 7, namun tetap punya konfigurasi absolut samaDalam tubuh terdapat 2 macam AA bebasD- serin pada bgn otak depan forebrainD-aspartat dalam otak dan saraf perifer

Muatan asam aminoR-COOH dan R-NH3+ adalah pasangan bersifat asam, keduanya asam lemah, tapi R-COOH lebih dominanPada plasma pH 7.4 dan intrasel pH 7.1 hampir semua R-COOH dalam bentuk R-COO~R-COO~ dan R-NH2 merupakan basa kunjugatAA adalah zwitter ionPada pH isoelektrik (pI) AA tidak bermuatan netto

Keseimbamgam proton asam aspartatpH

Kelarutan dan titik lelehAA mempunyai gugus bermuatan, mudah larutLarut dalam pelarut polar spt air dan etanol, tidak larut dalam pelarut nonpolar spt benzen, heksan, eterTitik lebur tinggi (besar dari 200 oC), sehingga perlu energi yg banyak utk menghancurkan gaya ionik yg menjaga kestabilannya

Pemisahan AA berdasar polaritas gugusApakah gugus yg melekat pada C alfa polar atau tidakAA yg terikat atau btk bebas (bukan dl bgn protein) punya peranan dl proses metabolismornitin, sitrulin, arginin dl pbtk ureumtiroksin dl pbtk hormon tiroidglutamat dl biosintesis neurotransmitter

Klassifikasi AA berdasar kelarutan

HIDROFOBIKHIDROFILIKalaninArginin histidinisoleusinAsparagin lisinleusinAspartan serinmetioninSistein treoninfenilalaninGlutamatprolinGlutamintriptopanGlisinTirosinvalin

Gugus R menentukan sifat AAGlisin adalah AA paling kecil, dapat diakomodasi pada struktur 3 dimensi protein yg tidak bisa dimasuki AA lain, Ia terdapat pada regio tempat peptida melipat tajamGugus R bermuatan pada AA asam atau alkalis penting utk menstabilkan protein spesifikmlli interaksi ionik atau pbtk garam,contoh: putus atau terbentuknya kembali ikatan garam terjadi menyertai oksigenasi atau deoksigenasi

AA dg R muatan positif atau negatif punya fungsi dl pemancaran muatan- charge relay-mentransmisikan muatan listrik dl jarak cukup jauh saat katalisis enzimatik, transportasi elektron pd mitokondria saat respirasiGgs alkohol primer pd serin, -SH pd sistein adalah nukleofilik, berfungsi saat katalisis. Ggs alkohol sekunder pada treonin juga nukleofil, tapi tak diperlihatkan pd katalisisGggs OH pd serin, tirosin, treonin berperan dalam pengaturan aktifitas enzim yg aktifitas katalitiknya tergantung fosforilasi aminoasil terhidroksilasi

AA tak menyerap cahaya, jadi tak berwarna, tak menyerap UV dg pjg gel diatas 240 nm, kecuali AA aromatik spt triptopan, fenilalanin, tirosin,histidinTriptopan menyerap UV 250 290 nm.Triptopan memberi kontribusi pd sebagian protein menyerap UV pada 280 nm

Tehnik pemisahan asam aminoKromatografiAA disekat antara fase diam dan fase mobil. Pemisahan terjadi tergantung pada kecendrungan molekul dl campuran utk bergabung lebih pada salah satu faseKromatografi kertasKromatografi lapisan tipis(TLC.PTLC, Reversed phase PTLC,TLC adsorpsi, HPLC

Elektroforesa voltase tinggi (HVE)Pemisahan AA, polipeptida dan senyawa amfolit-muatan netto tgt pH media- dengan arus searahBahan penyanggah AA adalah kertas, serbuk selulosa Polipeptida, protein dgnk gel polakrilamidOligomer nukleotida-agarosa, poliakrilamid

Pemisahan tergantung pada :kekuatan medan listrikmuatan netto amfolitberat molekul yang sama, bobot yg ringan bermigrasi lebih duluUtk visualisasi elektroforegram diproses dg larutan ninhidrin (AA dan Peptida),atau dg etidium bromida kemudian dilihat dibawah UV(oligomer nukleotida)Pilihan pH ditentukan dari nilai pK gugus disosiasi

Gugus fungsionil menentukan reaksi kimia AASetiap gugus fungsionil (karboksilat, amino dan yg terdapat pada R) berpartisipasi dl reaksi kimia khasIonisasi,pbtk ester amida, serya anhidrida asam untuk ggs karboksilatIonisasi, asilasi, esterifikasi ggs aminoOksidasi serta alkilasi ggs SHEsterifikasi ggs OH, dll

Rx AA terpenting adalah pbtk ikatan peptidaPada prinsipnya pbtk ik. Peptida adalah pengeluaran 1 mol air antara gugus karboksilat AA pertama dg ggs amino AA berikutnya.Ggs karboksil diaktifkan oleh ATP membentuk adenosiladenilat

ASAM AMINO HH I iR - C - COOH R C - COO- I iNH2 NH3 +

Ikatan peptida H H R C - COOH R - C - COOH NH2 NH2

R C CO = NH C -COOH NH2