URUTAN ASAM AMINO PROTEIN DITENTUKAN OLEH GEN 2. STRUKTUR SKUNDER

Gambar. 1. Formation of the peptide bond by condensation reaction.

III. URUTAN ASAM AMINO PROTEIN DITENTUKAN OLEH GEN

Pada tahun 1953, Frederick Sanger menentukan urutan asama mino insulin, suatu hormon protein. Ini merupakan pertama kali diperlihatkan bahwa protein mempunyai urutan asam amino yang tepat. Diperlihatkan juga bahwa bahwa insulin terdiri hanya dari asam amino L yang saling berhubungan melalui ikatan peptida antara gugus amino α dan gugus karboksil α. 1 Rangkaian penelitian pada akhir tahun 1950 an dan awal 1960 an mengungkapkan bahwa urutan asam amino dalam protin ditentukan secara genetik. Urutan nuklotida dalam DNA, suatu molekul herediter, menentukana urutan nukleotida komplementer dalam RNA, yang akhirnya menentukan urutan asam amino dalam suatu protein. Tiap rangkaian 20 asam amino disandi oleh satu atau lebih urutan tiga nukleotida tertentu 1 Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007 Perubahan urutan asam amino dapat mengakibatkan gangguan fungsi protein dan menimbulkan penyakit. Penyakit yang bersifat fatal seperti anemia sel sabit dan fibrosis kistik disebabkan oleh perubahan satu asam amino dalam satu protein 1 3 Amino Acid Codons alanine GCA, GCC, GCG GCU arginine AGA, AGG, CGA CGC, CGG, CGU asparagine AAC, AAU aspartate GAC, GAU cysteine UGC, UGU glutamate GAA, GAG glutamine CAA, CAG glycine GGA, GGC, GGG GGU histidine CAC, CAU isoleucine AUA, AUC, AUU leucine CUA, CUC, CUG CUU, UUA, UUG methionine AUG tryptophan UGG phenylalanine UUC, UUU proline CCA, CCC CCG, CCU serine UCA, UCC UCG, UCU AGC, AGU threonine ACA, ACC ACG, ACU lysine AAA, AAG tyrosine UAU, UAC valine GUA, GUC GUG, GUU

IV. TINGKAT STRUKTUR PROTEIN

Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007 Gambar 2. Struktur Protein

IV.1. STRUKTUR PRIMER

Struktur primer suatu protein semata adalah urutan linear asam aminoyang disatukan oleh ikaatn peptida yang mencakup lokasi setiap iakatn disulfida. Tidak terjadi percabangan rantai. 2,3,4 Jumlah rangkaian protein yang diketahui sedemikian besarnya dan terus bertambah dengan cepat sehingga data rangkaian tersebut tidak mungkin dicatat dalam bentuk cetakan tetapi kini disimpan di dlam database elektronik rangkaian protein yang bisa diakses lewat Internet 2 Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007

IV. 2. STRUKTUR SKUNDER

Daerah di dalam rantai peptida dapat membentuk struktur reguler, berulang, dan lokal yang tejadi yang terjadi akibat adanya ikatan hidrogen antara atom-atom ikatan peptida Ini berhubungan dengan dengan pengaturan kedudukan ruang residu asamamino yang berdekatan dengan urutan linear. Daerah tersebut yang terkenal dengan struktur skunder mencakup α heliks, β sheet, loop. 1,2,3 α HELIKS Pada suatu α heliks, terbentuk ikatan hidrogen antara masing-masing atom oksigen karbonil pada suatu ikatan peptida dengan hidrogen yang melekat ke atom nitrogen amida pada suatu ikatan peptida 4 residu asam amino di sepanjang rantai polipeptida. Jika tulang punggung polipeptida ini terpilin dengan jumlah yang sama akan terbentuk struktur coil atau heliks ulir reguler di mana masing-masing ikatan peptida dihubungkan dengan ikatan hidrogen ke ikatan residu asam amino di depannya dan 4 asam amino dibelakangnya dalam urutan primer. 2,3 Berbagai tipe heliks yang terbentuk lewat pemilinan denagn taraf dan arah yang berbeda digambarkan oleh jumlah n residu aminoasil perputaran dan jumlah tonjolan pitch p atau jarak perputaran yang dibentuk heliks sepanjang sumbunya. Heliks polipeptida yang terbentuk dari asam amino kiral chiral akan memperlihatkan kiralitas, yaitu helisk tersebut bisa dominan kanan atau kiri. 2 Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007 Gambar 3. helix conformations. a The ideal right-handed helix. C: green; O: red; N: blue; H: not shown; hydrogen bond: dashed line. b The right-handed helix without showing atoms. c the left-handed helix. Prolin Dapat Menekuk α Heliks Rantai sisi residu asam amino pada heliks mengarah ke luar dari sumbu sentral .Rantai sisi yang berukuran besar atau rantai yang sisi dengan muatan yang saling tolak menolak dapat mencegah terbentuknya α heliks. Residu prolin menghambat struktur α heliks pada protein karena residu prolin menimbulkan hambatan geometrik akibat adanya struktur cincin dan karena pada ikatan peptida ,nitrogen tidak mengandung atom hidrogen yang diperlukan untuk membentuk ikatan hidrogen Prolin hanya pas untuk putaran pertama α Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007 heliks. Pada bagin lain, residu prolin akan menimbulkan tekukan bend. Namun tidak semua tekukan dalam α heliks disebabkan prolin. Tekukan kerap terjadi pula pada residu Gly. 2,3 Ikatan Hidrogen dan Kekuatan Van Der Waals Menstabilkan α heliks Mengingat α heliks memiliki energi yang paling rendah dan merupakan konformasi yang paling stabil bagi rantai polipeptida, susunan spasial ini akan terbentuk secara spontan. Stabilitas α heliks terutama terjadi akibat pembentukan ikatan hidrogen dengan jumlah semaksimal mungkin. Nitrogen peptida bekerja sebagai sebagai donor hidrogen,dan oksigen karbonil residu yang dalam barisan letaknya nomer empat dari belakang di dalam pengertian struktur primer bekerja sebagai aseptor hidrogen Interaksi Van der Waals juga memberikan stabilitas tambahan. Atom yang dikemas kuat pada initi α heliks mengadakan kontak van der Waals antara satu sama lain melintasi sumbu heliks tersebut 2,4,5 α Heliks Dapat Bersifat Amfipatik Meskipun sering terdapat pada permukaan protein, α heliks dapat pula terbenam seluruhnya atau sebagian dalam bagian interior protein. Heliks yang bersifat amfipatik suatu kasus yang istimewa dimana residu bergeser antara hidrofobik dan hidrofilik sekitar setiap tiga atau empat residu, terdapat pula keadaan dimana α heliks berhadapan dengan dengan lingkungan polar atau nonpolar. Heliks yang amfipatik terdapat dalam lipoprotein plasma samping dalam hormon polipeptida tertentu, dalam bisa venom, antibiotik, glikoprotein virus HIV dan protein kinase yang diregulasi oleh kalmodulin. 2 Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007 Gambar 4. The amphipathic helix structure of CAP18, which is a molecule capable of binding to the endotoxin of bacteria. a Amino acid sequence of the amphipathic part of CAP18. Hydrophobic residues are boxed with red lines. b The 3D structure determined by nuclear magnetic resonance. Hydrophobic residues are located on the lower side. PDB ID = 1LYP. β SHEET Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007 Konformasi reguler yang kedua terdaapt pada lembaran yang terlipat struktur β atau β pleated sheet. Simbol β menunjukkan bahwa struktur ini merupakan struktur reguler kedua yang dijelaskan.. Istilah lembaran terlipat pleated sheet menunjukkan penampakkan stuktur tersebut kalau dilihat dari pinggir atas. 1,2 Berbeda dengan kumparan α heliks, β sheet terbentuk melalui ikatan hidrogen antara daerah linier rantai polipeptida . Ikatan hidrogen ini terjadi antara oksigen karboil dari satu ikatn peptida dan nitogen dari ikatan peptida lainnya. Ikatan hidrogen dapat terbentuk antara dua ranati polipeptida yang terpisah atau antara anatara dua daerah pada sebuah rantai tunggal yang melipat sendiri. Pelipatan ini sering melibatkan sering melibatkan 4 struktur asam amino yang dikenal sebagai β turn. 2,3 Gambar 5. The sheet structure found in RNase A. This figure shows only the backbone atoms, excluding hydrogens. RNase A contains a single peptide chain, which makes a turn at the junction not shown between 4 and 6. Therefore, the two strands are anti-parallel. Mutiara Indah Sari : Struktur Protein, 2007

IV. 3. STRUKTUR TERSIER