Analisis Struktur dan Fungsional Protein (1)
Analisis Struktur dan Fungsional Protein Antifungal (PAF)
dari Penicillium Chrysogenum
Kennis Rozana 21116012 Bioteknologi, SITH, ITB
Pendahuluan:
Akhir-akhir ini, dunia penelitian sangat tertarik untuk mengembangkan protein antifungal yang mampu
meningkatkan penghambatan infeksi oleh fungi patogen dalam berbagai bidang kehidupan. Pengetahuan yang
sistematis dan menyeluruh terkait potensi dari protein tersebut sangat diperlukan agar dapat diaplikasikan
sebagai perkembangan metode terapi antifungi di masa yang akan datang. Di antara semua jenis protein
antifungal yang dihasilkan oleh beberapa fungi, protein antifungal yang berasal dari Penicillium chrysogenum
memiliki keunggulan daripada protein antifungal yang lain. Protein antifungal yang berasal dari Penicillium
chrysogenum memiliki berat molekul yang rendah, kaya sistein, dan kation antifungalnya mampu menghambat
pertumbuhan sebagian besar fungi berfilamen yang bersifat patogen (Binder et al., 2010; Marx et al., 2008).
Penelitian terstruktur dilakukan untuk mengetahui fungsi dan struktur dasar dari protein antifungal Penicillium
chrysogenum dengan menggunakan beberapa metode bioinformatika untuk memudahkan visualisasi dan analisis
karakteristik spesifik dari protein antifungal tersebut.
Gambar 1: Representasi struktur PAF dari hasil Pro-Dom;
Garis ungu menunjukkan B-sheet; garis merah
menunjukkan loops; garis kuning menunjukkan
jembatan disulfida.
Metode:
Pada analisis struktur dan fungsional dari protein PAF dilakukan dengan
mendeteksi daerah domain dan motif menggunakan integrasi beberapa
program bioinformatika, seperti CDD NCBI, CDART NCBI, SMART,
PFAM, dan InterPro Scan. Sementara itu, untuk mengetahui fungsi
spesifik dari protein PAF tersebut dilakukan analisis lanjutan
menggunakan HMM (Hidden Markov Model) dengan bantuan program
T-Coffe dan Pro-Dom. T-coffe akan menentukan skor dari tingkat
Gambar 2: Hasil analisis domain dan motif dari protein antifungal (PAF) dari Penicillium
kesamaan sekuens dengan database sedangkan Prodom akan membantu
chrysogenum menggunakan program CDD NCBI.
memvisualisasikan struktur motif dari protein PAF yang dianalisis.
Hasil:
Protein PAF terdiri dari 92 asam amino dan memiliki satu domain yang merupakan
superfamili dari protein antifungal yang berada pada sekuens ke 39-89. Protein PAF
termasuk protein ekstraseluler karena dari hasil analisis SMART protein PAF
memiliki sinyal peptida (pada sekuens 1-18) yang berfungsi sebagai guide protein
ekstraseluler (Sonderegger et al., 2016). Daerah low complexity dari protein PAF
terdapat pada sekuens ke 69-81. Berdasarkan hasil analisis SMART, domain protein
PAF juga menunjukkan kesamaan dengan domain PAF dari Opisthokonta . Pada
hasil HMM dapat diketahui sekuens yang conserved dari protein PAF dari beberapa
spesies Penicillium. Kekerabatan protein PAF dari hasil HMM trees menunjukkan
bahwa protein PAF dari Penicillium chrysogenum memiliki hubungan kekerabatan
dengan protein PAF dari spesies Penicillium lainnya dengan tingkat kekerabatan
Gambar 3: Hasil MSA (Multiple Alignment Sequence) protein antifungal (PAF)
yang bervariasi sesuai jarak cabang dari pohon filogenetik.
dari beberapa spesies Penicillium menggunakan program T-Coffe;
tanda asterisk (*) menunjukkan daerah yang conserved.
Kesimpulan:
Protein PAF dari Penicillium chrysogenum memiliki domain protein
antifungal yang hampir sama dengan domain protein antifungal dari
spesies Penicillium lainnya. Protein PAF tersebut merupakan protein
ekstrasel yang ditandai oleh adanya sinyal peptida. Berdasarkan hasil
analisis, protein PAF tersebut memiliki hubungan kekerabatan dengan
protein PAF dari spesies Opisthokonta dan spesies Penicillium lainnya
yang ditandai oleh adanya daerah sekuens yang conserved pada hasil
multiple sequence alignment dari beberapa protein PAF tersebut.
Gambar 4: Hasil analisis HMM Logo dan HMM Trees dari protein
antifungal (PAF) dari beberapa spesies Penicillium
Referensi:
Binder, Ulrike, Meiling Chu, Nick D. Read, Florentine Marx. 2010. The antifungal activity of the Penicillium chrysogenum protein PAF distrupts calcium homeostasis in
Neurospora crassa . Eukaryot Cell 9 (9):1374-1382
Marx, Florentine, Ulrike Binder, Leiter, Pocsi. 2008. The Penicillium chrysogenum antifungal protein PAF, a promising tool for the development of new antifungal
therapies and fungal cell biology studies. Cell Mol Life Sci 65 (3):45-54
Sonderegger, Christoph, Laszio Galgoczy, Sandra Garrigues, Adam Fizil, Attila Borics, Paloma Manzarenes. 2016. A Penicillium chrysogenum-based expression system
for the production of small, cysteine-rich antifungal proteins for strutural and functional analyses. Microbial Cell Factories 15: 192
dari Penicillium Chrysogenum
Kennis Rozana 21116012 Bioteknologi, SITH, ITB
Pendahuluan:
Akhir-akhir ini, dunia penelitian sangat tertarik untuk mengembangkan protein antifungal yang mampu
meningkatkan penghambatan infeksi oleh fungi patogen dalam berbagai bidang kehidupan. Pengetahuan yang
sistematis dan menyeluruh terkait potensi dari protein tersebut sangat diperlukan agar dapat diaplikasikan
sebagai perkembangan metode terapi antifungi di masa yang akan datang. Di antara semua jenis protein
antifungal yang dihasilkan oleh beberapa fungi, protein antifungal yang berasal dari Penicillium chrysogenum
memiliki keunggulan daripada protein antifungal yang lain. Protein antifungal yang berasal dari Penicillium
chrysogenum memiliki berat molekul yang rendah, kaya sistein, dan kation antifungalnya mampu menghambat
pertumbuhan sebagian besar fungi berfilamen yang bersifat patogen (Binder et al., 2010; Marx et al., 2008).
Penelitian terstruktur dilakukan untuk mengetahui fungsi dan struktur dasar dari protein antifungal Penicillium
chrysogenum dengan menggunakan beberapa metode bioinformatika untuk memudahkan visualisasi dan analisis
karakteristik spesifik dari protein antifungal tersebut.
Gambar 1: Representasi struktur PAF dari hasil Pro-Dom;
Garis ungu menunjukkan B-sheet; garis merah
menunjukkan loops; garis kuning menunjukkan
jembatan disulfida.
Metode:
Pada analisis struktur dan fungsional dari protein PAF dilakukan dengan
mendeteksi daerah domain dan motif menggunakan integrasi beberapa
program bioinformatika, seperti CDD NCBI, CDART NCBI, SMART,
PFAM, dan InterPro Scan. Sementara itu, untuk mengetahui fungsi
spesifik dari protein PAF tersebut dilakukan analisis lanjutan
menggunakan HMM (Hidden Markov Model) dengan bantuan program
T-Coffe dan Pro-Dom. T-coffe akan menentukan skor dari tingkat
Gambar 2: Hasil analisis domain dan motif dari protein antifungal (PAF) dari Penicillium
kesamaan sekuens dengan database sedangkan Prodom akan membantu
chrysogenum menggunakan program CDD NCBI.
memvisualisasikan struktur motif dari protein PAF yang dianalisis.
Hasil:
Protein PAF terdiri dari 92 asam amino dan memiliki satu domain yang merupakan
superfamili dari protein antifungal yang berada pada sekuens ke 39-89. Protein PAF
termasuk protein ekstraseluler karena dari hasil analisis SMART protein PAF
memiliki sinyal peptida (pada sekuens 1-18) yang berfungsi sebagai guide protein
ekstraseluler (Sonderegger et al., 2016). Daerah low complexity dari protein PAF
terdapat pada sekuens ke 69-81. Berdasarkan hasil analisis SMART, domain protein
PAF juga menunjukkan kesamaan dengan domain PAF dari Opisthokonta . Pada
hasil HMM dapat diketahui sekuens yang conserved dari protein PAF dari beberapa
spesies Penicillium. Kekerabatan protein PAF dari hasil HMM trees menunjukkan
bahwa protein PAF dari Penicillium chrysogenum memiliki hubungan kekerabatan
dengan protein PAF dari spesies Penicillium lainnya dengan tingkat kekerabatan
Gambar 3: Hasil MSA (Multiple Alignment Sequence) protein antifungal (PAF)
yang bervariasi sesuai jarak cabang dari pohon filogenetik.
dari beberapa spesies Penicillium menggunakan program T-Coffe;
tanda asterisk (*) menunjukkan daerah yang conserved.
Kesimpulan:
Protein PAF dari Penicillium chrysogenum memiliki domain protein
antifungal yang hampir sama dengan domain protein antifungal dari
spesies Penicillium lainnya. Protein PAF tersebut merupakan protein
ekstrasel yang ditandai oleh adanya sinyal peptida. Berdasarkan hasil
analisis, protein PAF tersebut memiliki hubungan kekerabatan dengan
protein PAF dari spesies Opisthokonta dan spesies Penicillium lainnya
yang ditandai oleh adanya daerah sekuens yang conserved pada hasil
multiple sequence alignment dari beberapa protein PAF tersebut.
Gambar 4: Hasil analisis HMM Logo dan HMM Trees dari protein
antifungal (PAF) dari beberapa spesies Penicillium
Referensi:
Binder, Ulrike, Meiling Chu, Nick D. Read, Florentine Marx. 2010. The antifungal activity of the Penicillium chrysogenum protein PAF distrupts calcium homeostasis in
Neurospora crassa . Eukaryot Cell 9 (9):1374-1382
Marx, Florentine, Ulrike Binder, Leiter, Pocsi. 2008. The Penicillium chrysogenum antifungal protein PAF, a promising tool for the development of new antifungal
therapies and fungal cell biology studies. Cell Mol Life Sci 65 (3):45-54
Sonderegger, Christoph, Laszio Galgoczy, Sandra Garrigues, Adam Fizil, Attila Borics, Paloma Manzarenes. 2016. A Penicillium chrysogenum-based expression system
for the production of small, cysteine-rich antifungal proteins for strutural and functional analyses. Microbial Cell Factories 15: 192