Komposisi dan Biosintesis Protein

Protein terbentuk dengan menggabungkan dua asam amino dengan ikatan peptida menjadi dipeptida dan proses penambahan asam amino akan terus berlengsung hingga menghasilkan rantai panjang yang disebut oligopeptida dan polipeptida . ikatan peptida adalah salah satu jenis ikatan amina yang terbentuk dari dehidrasi gugus karboksil terminal asam amino pertama dari pembentuk protein dan gugus amina terminal pada asam amino kedua menghasilkan ikatan karbonil yang berikatan langsung dengan atom nitrogen pada sam amino kedua. Sebuah polipeptida pasti menghasilkan gugus amino bebas (N-terminal) dan gugus karboksil bebas pada ujung lain (C-terminal) (gambar 1).

 Proses polimerisasi asam amino menjadi polipeptida
Gambar 1. Proses polimerisasi asam amino menjadi polipeptida

Urutan asam amino yang membentuk protein disebut primary stucture atau struktur primer. Umumnya, sekuens peptida tersusun berurutan dari ujung N-terminus ke ujung C-terminus. Polipeptida pada makhluk hidup disintesis pada organel yang disebut ribosom melalui proses biosintesis protein. Biosintesis protein adalah proses biologis pembentukan protein baru. Proses biosisntesis protein umumnya diimbangi dengan pemakaian dan degradasi protein oleh sel/organisme. Pada sel, protein disintesi melalui serangkaian alur pemerosesan informasi genetik (DNA) yakni translasi serta transkripsi (gambar 2).

Dogma genetik: aliran informasi genetik yang menghasilkan protein dari penerjemahan informasi genetik dari DNA
Gambar 2. Dogma genetik: aliran informasi genetik yang menghasilkan protein dari penerjemahan informasi genetik dari DNA

Pada proses transkripsi, terjadi penerjemahan informasi genetik pada DNA menjadi mRNA, sebuah rantai asam nukleat yang berisi informasi urutan dan jenis asam amino yang membentuk protein. Transkripsi berlangsung dengan salah satu strand dari DNA double helix sebagai template.kemudian, mRNA yang dihasilkan diterjemahkan menjadi pilipeptida oleh ribosom pada sitoplasma. Proses tersebut dinamakan proses translasi.

Translasi, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, disintesis pada ribosom, organel yang terbentuk dari dua subunit, subnuit kecil dan besar yang mengelilingi mRNA. Pada ribosom, informasi genetik yang dikodekan oleh tiga basa nitrogen yang disebut kodon yang menyandikan satu jenis asam amino tertentu. Proses translasi mRNA menjadi asam amino terbagi menjadi empat tahap yakni:

  1. Aktivasi: asam amino yang sesuai dengan kodon berikatan dengan tRNA melalui ikatan ester yang menghubungkan gugus karboksil asam amino dengan gugus hidroksil (-OH) pada atom C nomor tiga tRNA (3’)
  2. Inisiasi: Proses pengikatan mRNA oleh subunit kecil ribosom pada ujung 5’ mRNA tersebut dengan bantuan faktor inisiasi (initiation factor, IF).
  3. Elongasi: Elongsi dimulai ketika tRNA yang berikatan dengan asam amino (aminoasil-tRNA) secara berurutan berikatan dengan ribosom bersama GTP dan faktor elongasi
  4. Terminasi: Terminasi dari biosintesis protein terjadi jika situs pada ribosom berikatan dengan stop kodon (UAA, UAG, dan UGA) pada mRNA. Kodon stop tidak mengkodekan asam amino namun, memicu realising factor yang akan mengenali kodon nonsense dan menyebabkan dilepasnya polipeptida yang telah terbentuk

 

Proses selanjutnya adalah modifikasi pos-translasi dan pelipatan protein. Modifikasi posttranslasimelibatkan proses perluasan fungsi asam amino penyusun suatu protein dengan menggabungkan asam amino pada protein dengan gugus fungsi biokimiawi seperti asetat, gugus fosfat, karbohidrat dan beberapa jenis lipid. Proses lain yang termasuk modifikasi postranslasi adalah memberi muatan pada asam amino (contoh: citrullination, konversi asam amino arginin menjadi citrulin) serta mengubah struktur dari polipeptida tersebut seperti dengan membentuk ikatan disulfida yang menyebabkan protein melipat. Proses terakhir dari biosintesis protein pelipatan protein.

Pelipatan protein adalah proses penyusunan kembali polipeptida menjadi protein fungsional yang memiliki struktur tiga dimensi dan karakteristik unik. Faktor yang mempengaruhi dan memicu pelipatan protein antaralain termodinamika dan interaksi hidrofibik dari struktur protein. Polipeptida cenderung untuk terus menyesuaikan dinamika termodinamikanya dengan terus berubah bentuk untuk mencapai stable-state. Sedangkan pada faktor hidrofobik, pelipatan digerakkan oleh inti asam-asam amino terdehidrasi yang akan menarik dan membentuk struktur kompak. Faktor berupa ikatan kimia yang mempengaruhi pelipatan protein antara lain ikatan disulfida, yang terbentuk dari dua asam amino yang mengandung sulfur seperti sistein. Ikatan ini merupakan ikatan pada struktur protein yang paling stabil (Nelson dan Cox, 2005).

Salah satu fungsi protein adalah sebagai sinyal transduksi pada mikroorganisme

Daftar Pustaka

Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemistry. 5th edition. New York: W H Freeman; 2002. Chapter 3, Protein Structure and Function. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21177/

Saetre, N. 1999. Classification Of Protein Structures. Thesis: University of Bergen

Nelson DL, Cox MM (2005). Lehninger’s Principles of Biochemistry (4th ed.). New York, New York: W. H. Freeman and Company.

Eric J. Simon, Jean L. Dickey, Jane B. Reece. 2012. Campbell Essential Biology. Available at: http://books.google.co.id/books?id=0iJapwAACAAJ)

You May Also Like

About the Author: Lai Karomah

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *