2. 7 Tyrosine Hydroxyilase
Tyrosine Hydroxylase TH mengkatalisis konversi dari L-tyrosine ke DOPA, merupakan langkah awal dan rate-limiting step dalam biosintesis
katekolamin seperti dopamin, norepineprin, dan epineprin. Oleh karena itu, pengaturan aktivitasnya sangat penting Kessler dkk, 2003. Aktivitas dari TH
dapat diatur dengan 2 mekanisme: short term direct regulasi dari aktivitas enzim dan medium-sampai long term regulasi dari ekspresi gen. Mekanisme short term
direct regulasi dibahas banyak dengan dasar hasil yang didapat dari penelitian in vitro di laboratorium. Aktivitas TH diatur oleh feedback inhibisi dari katekolamin,
aktivasi allosteric oleh heparin, fosfolipid, polyanions, dan RNA, dan aktivasi oleh phosphorylation protein. Meskipun efek polyanionic allosteric memberikan
alat eksperimen yang penting untuk menggolongkan struktur pengaturan dari TH, polyanions mungkin tidak memberikan efek pengaturan utama in vivo. Modulasi
aktivitas TH oleh katekolamin terjadi melalui 2 mekanisme yang berbeda: satu melibatkan well-defined inhibisi TH oleh katekolamin yang bersaingan dengan
pterin kofaktor, dan yang lain melibatkan inaktivasi TH oleh katekolamin Jeong H,dkk., 2006. Akhir-akhir ini dikatakan bahwa inaktivasi terjadi sebagai hasil
ikatan katekolamin dengan Fe
3+
pada tempat aktif dari enzim, dan bahwa katekolamin berikatan dengan bentuk aktif dari enzim, sebaliknya ada yang
mengatakan bahwa katekolamin yang sudah membuat TH menjadi bentuk inaktif tidak berikatan dengan bentuk tidak aktif dari enzim. Ada laporan yang
menyatakan TH adalah phosphorylated pada Ser-8, Ser-19, Ser-31, Ser-40, Ser- 153, dan Ser-404 oleh berbagai macam protein kinase. Diantara mereka,
phosphorylation dari Ser-40 oleh cyclic AMP-dependent protein kinase PKA menyebabkan yang paling jelas dan dramatik aktivasi dari TH. Aktivasi TH
phosphorylated pada
Ser-19 oleh protein kinase multifungsional lain,
Ca
2+
calmodulin-dependent protein kinase II CaM kinase II, memerlukan adanya 14-3-3 protein aktivator Robert dan Anna, 2011.
Aktivitas TH ditekan oleh produk akhir, katekolamin, dengan dua cara yang berbeda, inhibisi langsung dengan cara kompetitif dengan kofaktor pterin
dan inaktivasi. Yang pertama melalui mediasi kinetik klasik, inhibisi reversibel yang mudah dari enzim yang bertindak sebagai sensor konsentrasi lokal
katekolamin. Di lain pihak, inaktivasi TH oleh katekolamin merupakan salah satu mekanisme utama dimana TH biasanya ada pada bentuk inaktif yang tidak
memperlihatkan aktivitas pada pH fisiologis di otak. Aktivitas ekstrak otak tikus memperlihatkan pH asam optimum dengan pH maksimum 5,4 tetapi tidak ada
aktivitas pada pH netral. Karena pH intrasellular otak tikus adalah 7,0-7,1, tidak ada aktivitas TH pada pH di bawah kondisi fisiologis di otak. Ketika enzim
dipresipitasi pada pH 5 dan dipisahkan dari fraksi acid-soluble, aktivitas TH yang tinggi muncul pada pH sekitar 7, meskipun aktivitas pada pH 5 tidak dipengaruhi.
Ketika fraksi ‘acid-precipitated’ diinkubasi dengan fraksi ‘acid soluble’atau katekolamin seperti dopamin, aktivitas enzim pada pH netral menurun nyata dan
menjadi optimun lagi pada pH 5,4 Robert dan Anna, 2011. Beberapa bukti menyatakan bahwa faktor endogenus merubah TH dari
bentuk aktif menjadi bentuk inaktif pada fraksi ‘acid soluble’ otak adalah katekolamin seperti dopamin karena: 1 faktor endogenous adalah dialyzable, 2
jumlahnya banyak di striatum dan medula adrenal, 3 diserap oleh alumina, 4 aktivitasnya labil pada pH alkaline, 5 dapat diganti dengan katekolamin seperti
dopamin, norepineprin, dan epineprin untuk membuat TH inaktif, 6 pH profil aktivitas TH diinaktifkan oleh fraksi ‘acid-soluble’ sama dengan inaktivasi enzim
oleh dopamin, dan 7 HPLC analisis menunjukkan bahwa fraksi ‘acid-soluble’ mengandung sejumlah banyak dopamin. TH biasanya ada dalam bentuk inaktif di
otak, menunjukkan tidak ada aktivitas pada pH fisiologikal, yang dihasilkan oleh kerja katekolamin, dan inaktivasi ini bisa dicegah dengan pemberian asam.
Inaktivasi TH oleh katekolamin dan pemulihan aktivitas dengan pemberian asam dapat diulang tanpa kehilangan yang signifikan dari aktivitas. Kedua bentuk
inaktif dari TH karena katekolamin dan bentuk yang diinaktifkan oleh katekolamin bisa dihilangkan dengan pemberian asam yang diaktifkan oleh PKA,
dan memperlihatkan aktivitas tinggi yang sama pada nilai pH fisiologis. Yang menarik, katekolamin tidak hanya menjadi inaktif tapi juga menstabilkan TH.
Ketika TH yang dimurnikan diinkubasi pada keadaan ada atau tidak ada dopamin pada suhu 30
C, timedependent loss activity terjadi pada pH 5, dimana baik bentuk aktif dan inaktif dari enzim menunjukkan aktivitas yang sama seperti di
atas, ini bisa dicegah dengan adanya dopamin. Jadi TH dikonversi kebentuk inaktifstabil oleh produk akhirnya. Pada penyelidikan dasar dari reaksi inaktivasi
TH oleh dopamin didapatkan bahwa: 1 merupakan reaksi yang tergantung waktu dan suhu, 2 reversibel, 3 terjadi pada kondisi anaerob sama seperti pada
kondisi aerob, 4 dopamin tidak dipakai selama reaksi, 5 dopamin tidak berikatan dengan bentuk inaktif enzim. Ketika TH diinkubasi dengan dopamin
dalam jumlah equimolar dengan subunit enzim, dan dipaparkan ke filtration gel pada Bio-gel P-10, aktivitas enzim diuraikan dalam jumlah sama dengan dopamin
sama seperti yang diuraikan dalam kontrol penelitian yang dilakukan tanpa TH yang diuraikan, ini berarti bahwa penambahan dopamin tidak berikatan ke enzim.
Dopamin yang diuraikan dalam jumlah sama mungkin tidak secara spesial berikatan dengan serum albumin bovine yang ditambahkan untuk menstabilisasi
enzim. Pemulihan aktivitas TH pada pH 5 adalah 94 tetapi pada pH 7 hanya sebesar 7 , berarti sebagian besar enzim dalam campuran dikonversi ke bentuk
inaktif. Sebaliknya, pada kontrol penelitian tanpa dopamin, pemulihan aktivitas pada pH 5 dan 7 adalah 72 dan 64 , masing-masing, ini berarti sebagian besar
enzim tetap tidak berubah. Enzim ini hanya kehilangan 6 dari aktivitasnya pada pH 5 setelah inkubasi dengan TH. Dengan dasar penelitian ini, mungkin bahwa
dopamin mengkonversi TH ke bentuk inaktifstabil, beraksi seperti katalis. Sebaliknya didapatkan bahwa TH diinaktikan oleh inkubasi dengan katekolamin
tidak menahan katekolamin yang ditambahkan ke campuran yang diinaktifasi, secara umum diterima bahwa dopamin berikatan kuat dengan ferric iron pada
tempat TH yang aktif untuk menghasilkan bentuk ‘blue green’ inaktif dari enzim. Akan tetapi, pengamatan menunjukkan bahwa bentuk inaktif TH dihasilkan oleh
inkubasi dengan sejumlah equimolar dopamin yang berikatan secara tidak signifikan dengan dopamin dan bahwa dopamin berikatan dengan TH dengan
stoichiometry sangat rendah, ini berarti bahwa dopamin yang terlibat dalam inaktivasi TH tidak terbatas pada enzim. Di lain pihak, fakta bahwa preparat TH
yang dimurnikan dari medula adrenal tikus mengandung 0,03 mol norepineprin,
0,10 mol epineprin, dan 0,08 mol dopaminmol subunit dari enzim total dari 0,21 mol dari katekolaminmol subunit dari enzim, dan bahwa preparat TH yang
dimurnikan dari medula adrenal bovine mengandung 0,11 mol norepineprin dan 0,25 mol epineprinmol subunit dari enzim total dari 0,36 mol katekolaminmol
subunit dari enzim artinya bahwa jumlah yang berarti dari katekolamin berikatan kuat ke enzim. Karena TH tikus adalah homotetramer tersusun dari subunit yang
identik, dan tiap polipeptida memasuki tempat aktif, jumlah katekolamin yag berikatan kuat lebih sedikit daripada ditempat aktif enzim. Meski peranan dari
ikatan kuat katekolamin dalam regulasi aktivitas TH masih tidak jelas, sepertinya tidak mungkin terlibat dalam inaktivasi TH oleh katekolamin seperti dijelaskan di
atas. Menariknya, Kaufman dan rekan-rekannya berspekulasi bahwa hanya satu dari monomers dalam tetrameric enzim yang mengikat dopamin dengan afinitas
tinggi, entah karena bentuk dari tetramer atau karena negatif cooperativity Fujisawa dan Okuno, 2005. Gen TH terletak pada lengan pendek kromosom
11p15.5 yang terdiri atas 10k pasang basa. Protein ini berupa polipeptida yang terdiri atas asam amino. Secara struktural dan fungsional, TH terdiri atas 14 exon
Kessler dkk, 2003; Robert dan Anna, 2011.
Gambar 2. 16 Genomic Dari TH Genetic Home Reference, 2012
Immunostaining pada TH binatang kontrol menampakkan positip TH, agaknya adrenergik, serabut saraf melalui dinding vagina. Secara keseluruhan,
pola dari serabut sama seperti yang terlihat pada serabut yang positip PGP 9.5, tetapi mayoritas serabut sarat yang positip TH terdapat di muskularis,
dibandingkan di lamina propria. Tambahannya, tidak ada serabut positip TH intra epitel. Pemberian hormon steroid memberikan efek yang sama pada positip TH,
serabut adrenergik seperti pada serabut PGP 9.5 yang di immunostaining. Tidak terdapat perbedaan yang signifikan pada densitas panjang serabut binatang yang
di oovorektomi ketika dibandingkan kontrol. Pemberian estradiol dan progesteron, tersendiri atau di kombinasikan, tidak berefek pada densitas panjang serabut, tidak
juga berbeda pada binatang yang menerima kombinasi estradiol dan testoteron. Satu-satunya perbedaan yang signifikan terdapat pada inervasi adrenergik yang
terjadi pada kelompok yang menerima testoteron saja. Pada binatang ini, terdapat peningkatan densitas panjang dari serabut saraf immunoreaktif TH, meskipun
distribusi dari saraf tidak bervariasi dibandingkan yang dilihat pada kontrol yang tidak dioperasi Monica dkk., 2006.
Gambar 2. 17 Struktur Kristal TH Muniz, dkk., 2012
2. 8 Neurotransmiter 2. 8. 1 Pengertian
Kategori