Struktur Dan Fungsi Protein

1. STRUKTUR DAN FUNGSI PROTEIN Retno Sintowati, dr. MSc.

2. SINTESIS PROTEIN • PROTEIN ADALAH POLIMER DARI ASAM AMINO • PERHATIKAN TEORI DOGMA SENTRAL, PRODUK AKHIR GEN ADALAH PROTEIN • DNA SEBAGAI MATERI GENETIK • mRNA SEBAGAI PEMBAWA INFORMASI GENETIK • SINTESIS PROTEIN TERJADI DI RIBOSOM • mRNA MEMBAWA CODON, SEDANGKAN tRNA-MEMBAWA ANTI CODON • PESANAN ASAM AMINO DIKODE OLEH CODON mRNA • ASAM AMINO YANG SATU DENGAN YANG LAIN DIRANGKAI DENGAN IKATAN PEPTIDA • START CODON SELALU DIMULAI DENGAN METIONIN DAN DIAKHIRI DENGAN STOP CODON

3. MACAM DAN FUNGSI PROTEIN Protein Regulator / Bioregulator( Hormon) Biokatalisator ( Enzim ) Protein Transport: Hb, Alb, Lipoprotein,Transferin, protein integral membran Protein Kontraktil: aktin dan miosin Protein Struktural: kolagen,tubulin,keratin,glikoprotein Protein Pelindung dan pertahanan: Ig, interferon, perforin,IL, fibrinogen Protein Reseptor

4. Protein memiliki 4 tingkat struktur yang berbeda : • Struktur primer : urutan linear asam amino dalam rantai polipeptida • Struktur sekunder (mencakup heliks-α dan lembar-β) : t.a daerah2 lokal rantai polipeptida yg mpy konformasi reguler yg distabilkan oleh ikatan hidrogen • Struktur tersier : konformasi 3 dimensi total dr keseluruhan rantai polipeptida (mencakup heliks-α, lembar-β dan daerah berbtk globuler) • Struktur kuartener : konformasi 3 dimensi suatu protein multisubunit yg t.a sejumlah rantai polipeptida disatukan oleh interaksi nonkovalen berupa interaksi elektrostatik, hidrofobik, dan ikatan hidrogen.

5. Muatan pada protein • Muatan protein disebabkan oleh rantai sisi residu AA. • Krn muatannya, protein dpt bermigrasi dlm suatu medan listrik. Sifat ini digunakan utk memisahkan & mengidentifikasi protein.

6. Pelipatan protein • Struktur primer menentukan konformasi 3 dimensi suatu protein. • Jenis rantai sisi msg2 residu AA menentukan bgmn rantai mengadakan lipatan2 hingga membentuk struktur asli. • Stlh pelipatan, residu sistein akan membentuk ikatan disulfida. • Konformasi asli bs rusak/denaturasi dg pemanasan, pH ekstrim, penambahan bahan kimia misal urea • Jika dikembalikan kondisi faali, akan membentuk konformasi semula

8. Modifikasi pasca translasi • Sesudah sintesis protein lengkap, residu AA ttt mengalami modifikasi kimiawi seperti : • Fosforilasi pd residu serin, treonin, tirosin • Penambahan asam lemak, ADP ribose, gugus metil, asetil • Penambahan karbohidrat, tu/ protein yg berhub dg permukaan sel, melalui glikosilasi serin, treonin, asparagin • Hubungan antara struktur & fungsi protein • Hb transport oksigen • Ig, kolagen, insulin, heksokinase, dll

9. Protein didlm sel berada dlm keadaan asli (native state) • Panas, asam, dan bahan lain menyebab protein t’denaturasi,yi konformasi 3 dimensinya terbuka /hilang • Dalam kead asli alami di dlm sel, byk protein berikatan dg substansi lain (ion , molekul kompleks) mis. Koenzim. • Berbagai protein yg berbeda dpt disusun dr hanya 20 AA di mana AA ini akan saling berikatan dlm banyak kombinasi yg berbeda. • Perbed dlm urutan/sekuen AA pd rantai polipeptoda menyebabkan pembentukan struktur 3 dimensi yg berbeda shg fungsinya jg berbeda. • Polipetida merupakan peptida dengan lebih dari 10 asam amino.

10. ASAM-ASAM AMINO YANG TERDAPAT DALAM PROTEIN Asam amino rantai samping alifatik Glisin (Gly) = G Valin (Val) = V Alanin (Ala) = A Leusin (Leu) = L Isoleusin (Ile) = I Asam amino rantai samping sulfur Sistein (Cys) = C Metionin (Met) = M Asam amino rantai samping gugus hidrosil (OH) Serin (Ser) = S Treonin (Tgr) = T Tirosin (Tyr) = Y

11. Asam amino rantai samping gugus asidik dan amida Asam aspartat (Asp) = D Asparagin (Asn) = N Asam glutamat (Glu) = E Glutamin (Gln) = Q Asam amino rantai samping gugus alkalis Arginin (Arg) = R Lisin (Lys) = K Histidin (His) = H * Asam amino rantaisampingmengandungcincinaromatika Histidin (His) = H Tirosin (Tyr) = Y * Fenilalanin (Phe) = F Triptofan (Trp) = W Asam amino siklik Prolin (Pro) = P

12. KOLAGEN Kolagen membentuk 25% total protein mamalia yang menggambarkan keanekaragaman struktur jaringan yang menandai struktur sekunder protein fibrosa vertebrata. Kolagen terdapat pada: Tendon: struktur yang sangat asimetris dengan kekuatan melawan   regangan yang tinggi. Kulit: membentuk serabut yang terpintal, longgar, dan fleksibel. Gigi dan kulit: mengandung suatu polimer kalsium fosfat. Kornea mata Struktur sekunder yang stabil sgt ptg utk menghindari kelainan biosintesis dan maturasi tropokolagen.

13. Contoh: Defesiensi vitamin C berat: enzim prolil dan lisil hidroksilase menjadi inaktif sehingga tropokolagen tidak membentuk ikatan silang kovalen. Secara klinis disebut Penyakit Scorbut dengan gambaran klinik berupa perdarahan gusi, kesembuhan luka yang jelek hingga dapat menyebabkan kematian. Defisiensi tembaga dalam diet yang berperan pada pembentukan enzim lisil hidroksilase. Secara klinis disebut Penyakit Menkes dengan gambaran klinis berupa rambut keriting dan kusut (Kinky hair), retardasi pertumbuhan. Gangguan pada gen pengkode kolagen sehingga biosintesis kolagen terganggu dapat menyebabkan Osteogenesis imperfekta. Defek gen yang mengkode α-prokolagen, prokolgen N-peptidase atau lisil hidroksilase, menyebabkan Sindroma Ehler Danlos dengan gambaran klinis berupa sendi mobile dan abnormalitas kulit.

16. Structure levels in proteins primary structure amino acid sequence secondary structure spatial arrangement of amino acids within a poly- peptide chain (a-helix, ß-sheet, unstructured turns) tertiary structure spatial arrangement of secondary structural elements quatery structure subunit interactions

17. Amino acids are constituents of proteins there are about 20 proteinogenic amino acids

19. Proteins are Made of AAs Connected by Peptide Bonds • Ikatan peptida bersifat ikatan rangkapspt 2 lembar kertas yang dilem • arti dipeptida, tripeptida, jml AA & ikt pep • Pada praktikum: berwarna ungu

23. STRUKTUR PROTEIN

24. Cell membrane structure

25. Protein pada membran sel

26. Protein transport pada membran sel

27. Nicotinic Acetylcholine Receptor

28. Thyroid hormone receptor (TR)

29. Epinephrine (adrenaline) receptor

30. Insulin receptor

31. A model of myoglobin at low resolution. Only the α-carbon atoms are shown. The α-helical regions are named A through H. (Based on Dickerson RE in: The Proteins, 2nd ed. Vol 2. Neurath H [editor]. Academic Press, 1964. Reproduced with permission.)

32. Crystals of human insulin

33. Crystals of human insulin. • Insulin is a protein hormone, crucial for maintaining blood sugar at appropriate levels. • Chains of amino acids in a specific sequence (the primary structure) define a protein like insulin. These chainsfold into well-defined structures (the tertiary structure) in this case a single insulin molecule. Such structures assemblewith other chains to form arrays such as the complex of six insulin molecules shown at the far right (the quarternarystructure). These arrays can often be induced to form well-defined crystals (photo at left), which allows determination ofthese structures in detail.

34. PROTEIN BIOREGULATOR (HORMON) • Sebagian besar hormon adalah peptida • Contoh hormon polipeptida : • ACTH • Angiotensin I, II • Gastrin • Insulin, glukagon • Kalsitonin • Kolesistokinin • GH, MSH, OT, PTH, PRL, ADH • Hormon derivat amin/ asam amino tunggal : • Katekolamin  EPINEFRIN, NOREPINEFRIN , DOPAMIN (dr tirosin) • T3 dan T4 (dr tirosin)

35. Kelainan Hb  Hb S (sickle cell anemia)Rantai β-globin : residu valin (hidrofobik) mengantikan glutamat (hidrofilik)

36. Manifestasi klinis

38. HbA  • HbS  • deoxyHbS polymerizes into filaments