12
Gambar 4. Hipotesis model mekanisme molekuler aktivitas virulen dan avirulen dari AvrBs3 pada Xanthomonas campestris pv vesicatoria
Buttner dan Bonas 2002.
2.5 Protein Membran Dalam Inner Membrane Proteins
Beberapa protein membran seperti reseptor, protein pembentuk pori, pompa ion, pengangkut nutrien dan metabolit, protein fotosintetik dan protein transport determinan
virulen, dan toksin sangat penting untuk komunikasi sel dengan lingkungannya. Protein- protein tersebut termasuk protein membran dalam atau inner membran proteins IMPs.
Pada dasarnya IMPs merupakan protein transmembran atau protein integral yang tertanam pada membran dalam bakteri Gram negatif atau Gram positif. Fungsi IMPs
pada bakteri Gram negatif sangat erat kaitannya dengan transportasi molekul dari dalam sel sitosol menuju ke luar sel lingkungan vice versa. Selain itu, IMPs juga mempunyai
fungsi yang sama pada Gram positif, yaitu sebagai sarana transportasi molekul, tetapi masih terbatas literatur yang mendukung tentang IMPs pada Gram positif.
13
Karakteristik IMPs sangat unik untuk setiap jenis atau famili, sangat tergantung pada fungsi dari protein itu pada sel. Alberts et al. 2002 menyatakan bahwa beberapa
membran protein melalui lipid bilayer, protein transmembran ini bersifat ampifatik, mempunyai daerah hidrofobik dan daerah hidrofilik. Daerah hidrofobik melalui membran
dan berinteraksi dengan ekor hidrofobik di dalam molekul lipid di bagian dalam bilayer. Bagian hidrofilik terdedah air pada satu atau sisi lain dari membran. Beberapa jenis
protein transmembran berdasarkan jenis dan bentuknya dapat dilihat pada Gambar 5. Menurut Alberts et al. 2002, protein transmembran selalu mempunyai orientasi yang
unik pada membran yang menunjukkan model asimetris yang sangat tergantung pada mekanisme sintesis dan menyisipnya protein tersebut pada lipid bilayer membran dan
perbedaan fungsi pada domain sitoplasmik atau nonsitoplasmik. Kedua domain ini dipisahkan oleh rentang ikatan polipeptida yang berhubungan dengan daerah hidrofobik
lipid bilayer dan sebagian besar tersusun atas residu asam amino nonpolar. Pemahaman tentang fungsi dan struktur IMPs perlu disertai dengan pemahaman
biogenesisnya. Sebagai bakteri model, penelitian biogenesis IMPs lebih fokus pada Escherichia coli E. coli,. Sementara itu, penelitian-penelitian serupa pada bakteri lain
belum pernah diteliti. Pada dasarnya IMPs berfungsi sebagai alat transportasi metabolit, ion, gula, dan protein dari sel ke lingkungannya vice versa, dan protein yang ditranspor
berupa toksin atau protein virulen determinan yang terlibat dalam petogenisitas. Pada E. coli, integrasi protein dapat terjadi melalui mekanisme Sec-dependent atau Sec-
independent. Mayoritas IMPs dibawa ke membran oleh signal recognition particle SRP dan dibantu reseptor Fts Y yang menjadi media pembawa pada Sec-translocon. SRP E.
coli mempunyai homologi dengan SRP eukariot, tetapi komposisinya lebih sederhana. Inti Sec-translocon terdiri atas komponen membran integral SecY, SecE, dan SecG,
yang membentuk suatu heterotrimer dan SecA suatu subunit perifer. Translocon, sebagai suatu porus translokasi untuk protein sekretori dan IMPs. SecA adalah ATPase
yang berfungsi sebagai motor molekuler dan mengendalikan translokasi protein sekretori melalui porus SecYEG de Gier Luirink 2001.
14
Gambar 5. Beberapa tipe protein terikat membran lipid bilayer.
Keterangan : Sebagian besar protein transmembran terikat melintasi lipid sebagai 1 single
α heliks, 2 multipel
α heliks atau 3
β -sheet
β barrel.
Beberapa protein single-pass dan multipass terikat secara kovalen pada ikatan asam lemak pada lipid-monolayer sitosol 1. Membran protein lain terdedah
hanya pada satu sisi membrane. 4 beberapa terikat pada permukaan sitosol suatu
α helix ampifatik ke dalam monolayer lipid bilayer sitosol melalui
permukaan hidrofobik heliks. 5 Lainnya, terikat pada bilayer oleh ikatan kovalen dalam monolayer sitosol atau 6 melalui suatu ikatan oligosakarida pada
fosfatidilinositol dalam monolayer nonsitosolik. 7,8 beberapa protein terikat pada membran hanya oleh interaksi nonkovalen dengan protein membran lain
Alberts et al. 2002.
Untuk memahami biogenesis IMPs pada E. coli, diperlukan beberapa pengetahuan translokasi protein. Sebagian besar komponen melibatkan protein
translokasi membran dalam IM E. coli, yang disebut sekresi. Protein sekretori dipelihara dalam suatu translocation-competent state oleh chaperon SecB. Preprotein
dikirimkan pada Sec translocon dan Sec translocon menjadi perantara translokasi protein sekretori melewati IM. Inti dari Sec translocon terdiri atas protein membran
integral SecY, SecE, dan SecG, dan subunit perifer SecA. SecA terdiri atas dimer, bersama-sama dengan SecYEG membentuk mesin proton motive force dan ATP-driven
yang mengendalikan translokasi protein sekretori melewati IM. Selain itu, ada jalur
15
sekresi protein lain yaitu jalur TAT. Preprotein yang ditransport oleh jalur TAT biasanya mengikat kofaktor dan melipat sebelum translokasi melewati IM, sedangkan Sec hanya
dapat mengakomodasi ikatan peptida yang tidak melipat Gambar 6 de Gier dan Luirink 2001.
Akhir-akhir ini telah dibuktikan bahwa IMPs YidC terlibat dalam penyusunan IMPs Sec-translocase-dependent pada membran. Bukti menunjukkan bahwa YidC merupakan
bagian dari Sec -translocase dan terlibat dalam pelepasan sebagian IMPs transmembran dari Sec-translocase ke dalam lapisan lipid bilayer. Selain itu, YidC terlibat juga dalam
penyusunan IMPs Sec-translocase-dependent dan Sec-translocase-independent Froderberg et al. 2003.
Gambar 6. Jalur target dan insersi protein membran pada E. coli.
Keterangan : Dalam E. coli, jalur insersi terdiri atas modul SRP , SecYEG, SecAYEG dan YidC. Kombinasi berbeda dari modul ini
SRPYidC, SRPSecYEGYidC, dan YidC menjadi jalur insersi yang memperantarai masuknya IMPs ke dalam IM. Modul SecAYEG dapat
bekerjasama dengan chaperon SecB untuk translokasi protein melintasi IM de-Gier dan Luirink 2001.
16
2.6 ATP Binding Cassette Transporter ABC Transporter
