STRUKTUR DAN FUNGSI PROTEIN

Retno Sintowati, dr. MSc.

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

MACAM DAN FUNGSI PROTEINMACAM DAN FUNGSI PROTEIN1. Protein Regulator / Bioregulator( Hormon) 2. Biokatalisator ( Enzim )3. Protein Transport: Hb, Alb, Lipoprotein,

Transferin, protein integral membran4. Protein Kontraktil: aktin dan miosin5. Protein Struktural:

kolagen,tubulin,keratin,glikoprotein6. Protein Pelindung dan pertahanan: Ig,

interferon, perforin,IL, fibrinogen7. Protein Reseptor

• Protein memiliki 4 tingkat struktur yang berbeda :1. Struktur primer : urutan linear asam amino dalam rantai

polipeptida2. Struktur sekunder (mencakup heliks-α dan lembar-β) : t.a

daerah2 lokal rantai polipeptida yg mpy konformasi reguler yg distabilkan oleh ikatan hidrogen

3. Struktur tersier : konformasi 3 dimensi total dr keseluruhan rantai polipeptida (mencakup heliks-α, lembar-β dan daerah berbtk globuler)

4. 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.

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.

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

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

• 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.

ASAM-ASAM AMINO YANG TERDAPATDALAM PROTEINAsam amino rantai samping alifatikGlisin (Gly) = GValin (Val) = VAlanin (Ala) = ALeusin (Leu) = LIsoleusin (Ile) = I

Asam amino rantai samping gugus hidrosil (OH)Serin (Ser) = STreonin (Tgr) = TTirosin (Tyr) = Y

Asam amino rantai samping sulfurSistein (Cys) = CMetionin (Met) = M

Asam amino rantai samping gugus asidik dan amidaAsam aspartat (Asp) = DAsparagin (Asn) = NAsam glutamat (Glu) = EGlutamin (Gln) = Q

Asam amino rantai samping gugus alkalisArginin (Arg) = RLisin (Lys) = KHistidin (His) = H *

Asam amino rantai samping mengandung cincin aromatikaHistidin (His) = HTirosin (Tyr) = Y *Fenilalanin (Phe) = FTriptofan (Trp) = W

Asam amino siklikProlin (Pro) = P

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

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.

Structure levels in proteinsprimary structure

secondary structure

tertiary structure

quatery structure

amino acid sequence

spatial arrangement of amino acids within a poly-peptide chain (helix, ß-sheet, unstructured turns)

spatial arrangement of secondary structural elements

subunit interactions

Amino acids are constituents of proteins

there are about 20 proteinogenic amino acids

Proteins are Made of AAs Connected by Peptide Bonds

• Ikatan peptida bersifat ikatan rangkap spt 2 lembar kertas yang dilem

arti dipeptida, tripeptida, jml AA & ikt pep

• Pada praktikum: berwarna ungu

• STRUKTUR PROTEIN

Cell membrane structureCell membrane structure

Protein pada membran sel

Protein transport pada membran sel

Nicotinic Acetylcholine ReceptorNicotinic Acetylcholine Receptor

Thyroid hormone receptor (TR)Thyroid hormone receptor (TR)

Epinephrine (adrenaline) receptorEpinephrine (adrenaline) receptor

Insulin receptorInsulin receptor

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

Crystals of human insulin

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 chains fold into well-defined structures (the tertiary structure) in this case a single insulin molecule. Such structures assemble with other chains to form arrays such as the complex of six insulin molecules shown at the far right (the quarternary structure). These arrays can often be induced to form well-defined crystals (photo at left), which allows determination of these structures in detail.

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)

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

Manifestasi klinis

HbA

• HbS

• deoxyHbS polymerizes into filaments