Bab 5. Protein - Struktur Ordo Tinggi

Pnotein: Struktur Ordo TinggiPeter J. Kennelly, PhD & Vicfor W. Rodwell, PhDPERAN BIOMEDIs diekstraksi dari sel dengan menggunakan larutan air pada kekuatan ionik dan pH faali diklasifikasikan sebagai larut.Di alam, bentuk mengikuti fungsi. Agar suatu polipeptida Untuk mengekstraksi protein membran integral' membranyang baru dibentuk dapat matang menjadi protein yang perlu dilarutkan dengan detergen. Protein globular adalahberfungsi secara biologis dan mampu mengatalisis suatu molekul padat yang agak bulat dan memiliki rasio aksialreaksi metabolik, menggerakkan sel, atau membentuk (rasio ukuran terpendek terhadap ukuran terpanjang)makromolekul sebagai kerangka yang menentukan integritas tidak lebih dari 3. Sebagian besar enzim adalah proteinstruktural rambut, tulang, tendon, dan gigi, polipeptida globular. Sebaliknya, banyak protein struktural mengadopsitersebut harus mengalami pelipatan membentuk susunan konformasi yang sangat memanjang. Berbagai proteintiga-dimensi tertentLl, atau konformasi. Selain itu, selama fibrosa ini memiliki rasio aksial sebesar 10 atau lebih.p€matangan dapat terjadi penambahan gugus kimiawibaru atau pengeluaran segm€n peptida yang dibutuhkan Lipoprotein dan glikoprotein masing-masing me-sementara melalui modifikasi Pascatranslasi. Defisiensi ngandung lipid dan karbohidrat yang terikat secara kovalen.genetik tersebut atau gizi yang mengganggu pematanganprotein berefek buruk pada kesehatan' Contoh defisiensi Mioglobin, hemoglobir-r, sitokrom, dan banyak metalopro- tein lain mengandung ion logam yang terikat erat. Kini telahgenetik adalah penyakit Creutzfeldt-Jakob, snap ie, penyakit terdapat skema klasifikasi yang lebih teliti berdasarkan ke-Alzheimer, dan bou ine spongiform encep halopathy (\"penyakit miripan atau homologi sekuens asam amino dan struktursapi gila'). Skorbut merupakan contoh defisiensi gizi yang tiga-dimensi. Namun, banyak istilah klasifikasi lama masihmengganggu pematangan prorein. tetap digunakan.KONFORMASI VERSUS KONFIGURASI PROTEIN DIBENTUKIstilah konfigurasi dan konformasi sering membingungkan. DENGAN MENGGUNAKANKonfigurasi merujuk pada hubungan geometrik antara PRINSIP MODUTARsusunan tertentu atom-atom, Contohnya, susunan yangmembedakan asam L-amino dari D-amino. Pertukaran an- Protein melaksanakan fungsi fisik dan katalitik yangtara berbagai alternatif bentuk-bentuk konfgurasi memerlu- kompleks dengan menempatkan gugus-gugus kimia tertentukan pemutusan ikatan kovalen. Konformasi merujuk di susunan tiga-dimensi yang tepat. Perancah polipeptidapada hubungan spasial setiap atom dalam sebuah molekui. (polypeptide scffild yang mengandung gugus-gugus iniPertukaran bentuk-bentuk konformasi terjadi tanpa Pe-mutusan ikatan kovalen, dengan pemeliharaan konfigurasi, harus mengadopsi konformasi yang efisien secara fungsionaldan biasanya meialui rotasi di sekital ikatan-ikatan tunggal. dan kuat secara fisik. Secara sepintas, biosintesis polipeptida yang terdiri dari puluhan ribu atom tampaknya merupakanPROTEIN PADA AWATNYA tugas yang sangat sulit. Jika kita memandang bahwa sebuahDI KLASI FI KASI KAN BERDASARKANKARAKTE RI STI K KASARNYA polipeptida biasa dapat mengadopsi >1050 konformasiPara ilmuwan semula meneliti hubungan struktur-fungsi berbeda, maka membentuk lipatan menjadi konformasi yangdalam protein dengan memisahkan protein menjadi kelas- sesuai dengan fungsi bioiogis agaknya akan jauh lebih sulit.kelas berdasarkan sifat, seperti kelarutan, bentuk, atau Seperti diuraikan di Bab 3 dan 4, pembentukan rantai utamaadanya gugus nonprotein. Contohnya, protein yang dapat polipeptida protein menggunakan sekumpuian kecil building blocks ataumodul, asam-asam amino yang disatukan melalui suatu ikatan umum, ikatan peptida. Jalur modular bertahap menyederhanakan pelipatan dan pemrosesan polipeptida yang baru dibentuk menjadi protein matang. 32

/33BAB 5: PROTEIN: STRUKTUR ORDO TINGGIEMPAT ORDO STRUKTUR PROTEIN ,tru,\"Sifat \"modular pada sintesis dan pelipatan protein terdapatdalam konsep ordo struktur protein: struktur primer,sekuens asam amino dalam suatu rantai polipeptida; struktursekunder, pelipatan segmen-segmen pendek (3 sampai 30residu) polipeptida yang berdekatan menjadi unit-unit yangteratur secara geometris; struktur tersier, penyusunan unitstruktural sekunder menjadi unit fungsional yang lebihbesar misalnya polipeptida matang dan domain-domainkomponennya; dan struktur kuaterner, jumlah dan tipeunit polipeptida pada protein oligomerik dan susunanspasialnya.STRUKTUR SEKUNDER -90 0 90lkoton Pepfido Membqtosi Kemungkinon 0Konformqsi Sekunder Gambar 5-1, Plot Ramachandran sudut-sudut phi (<D) dan psi (Y)Rotasi bebas hanya dapat terjadi mengelilingi dua dari tiga rantai utama untuk sekitar 1000 residu non-glisin di B protein vangikatan kovalen rantai utama polipeptida: ikatan cr-karbon strukturnya diuraikan dengan resolusi tinggi. Titik-titik mewakili(Co) ke karbon karbonil (Co), dan ikatan Ccr ke nitrogen kombinasi yang dapat terjadi dan ruang kosong mewakili kombinasi(Gambar 3-4). Karakter ikatan-rangkap parsial pada ikatan sudut phi dan psi yang tidak mungkin terjadi. {Diproduksi ulang dengan izin dari Richardson lS: The anatomy and taxonomy of protein structures. Advpepdda yang menghubungkan Co dengan cr-nitrogen Protein Chem 1981;34:'167. Hak cipta O 1981. Dicetak ulang dengan izin dari Elsevier.)mengharuskan karbon karbonil, otr<sigen karbonil, dan ct-nitrogen tetap koplanar sehingga rotasi tidak dapat terjadi. amino, dengan heliks a ktnan (right handed) sebagai heliks yang lebih stabil, dan hanya heliks ct kinan yang terdapat diSudut yang mengelilingi ikatan Ccr-N disebut sudut phi(O), dan yang mengelilingi ikatan Co-Ccr disebut sudut protein. Diagram skematis protein memperlihatkan heliks crpsi (V). Untuk asam amino selain glisin, sebagian besarkombinasi sudut phi dan psi tidak dapat terjadi karena sebagai silinder. Stabilitas suatu heliks ct terutama disebabkan oleh ikatanhambatan sterik (Gambar 5-1). Konformasi prolin bahkanlebih terbatas karena tidak adanya rotasi bebas pada ikatan hidrogen yang terbentuk antara oksigen pada karbonil ikatan peptida dan atom hidrogen pada nitrogen ikatan peptidaN-Ccr. residu keempat di sebelah hilir rantai polipeptida (Gambar Regio-regio struktur sekunder yang teratur, terbentuk 5-4). Kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogenjika serangkaian residu aminoasil mengadopsi sudut phi dan dalam jumlah maksimal, yang diperkuat oleh interaksipsi yang serupa. Segmen-segmen panjang polipeptida (mis. van der \7aals di bagian inti pada struktur yang terkemaslengkung) dapat memiliki berbagai sudut tersebut. Sudut- rapat ini, merupakan kekuatan pendorong termodinamiksudut yang mendefinisikan dua tipe paling umum struktur bagi terbentuknya heliks o. Karena nitrogen ikatan peptidasekunder, heliks cr (a belix) dan lembar B (B sheet), masing- pada prolin tidak memiliki sebuah atom hidrogen untukmasing termasuk di dalam kuadran kiri bawah dan atas pada disumbangkan ke ikatan hidrogen, prolin hanya dapatplot Ramachandran (Gambar 5-1). diakomodasikan secara stabil pada putaran pertama heliks ct.Heliks Alfo Jika berada di tempat lain, prolin mengganggu konformasiRantai utama polipeptida pada suatu heliks cr berpuntir heliks. Karena ukurannya yang kecil, glisin juga seringsama besarnya mengelilingi masing-masing karbon cr menyebabkan penekukan di heliks u.dengan sudut phi sekitar -57 derajat dan sudut psi sekitar Banyak heliks c memiliki gugus R yang dominan-47 derqat. Satu putaran sempurna heliks mengandung hidrofobik di salah satu sisi sumbu dan dominan hidrofilikrata-rata 3,6 residu aminoasil, dan jarak per pvaran Qtitch-nya) adalah 0,54 nm (Gambar 5-2). Gugus R pada masing- di sisi yang lain. Heliks amfifatik ini beradaptasi baikmasing residu aminoasil dalam sebuah heliks o menghadapkeluar (Gambar 5-3). Protein hanya mengandung asam L- terhadap pembentukan pertemuan antara regio polar dan nonpolaq misalnya bagian interior protein yang hidrofobik dengan lingkungan airnya. Kelompok-kelompok heliks amfifatik dapat menciptakan suatu kanal, atau pori yang

/34 BAGIAN l: STRUKTUR & FUNGSI PROTEIN & ENZIMpitch 0,54-nm t Gambar 5-3. Pandangan ke bawah melalui sumbu suatu heliks cr. i3,6 residu) Rantai samping (R) terletak di bagian luar heliks. Radius van der 0,15 nm Waals atom-atom lebih besar daripada yang diperlihatkan di sini; I karena itu, di dalam heliks hampir tidak terdapat ruang bebas (Sedikit dimodifikasi dan diproduksi ulang, dengan izin, dari Styer L: Biochemistty,Gambar 5-2. Orientasi atom-atom rantai utama pada suatu peptida 3rd ed. Freeman, 1995. Hak Cipta O 1995 W.H. Freeman and Company )mengelilingi sumbu heliks cr. ke karboksil yang sama, atau lembar antiparalel, yangmemungkinkan molekul polar tertentu menembus membransel hidrofobik. segmen-segmennya tersebut berjalan dalam arah berlawananLembor Betq (Gambar 5-5). Kedua konfigurasi ini memungkinkanStruktur sekunder reguler kedua (karena itu diberi nama terbentuknya jumlah ikatan hidrogen yang maksimal antara segmen-segmen, atau untai lembar tersebut. Sebagian besar\"beta\") yang dapat dikenali dalam protein adalah lembar B (B lembar B tidaklah benar-benar datar, tetapi cenderung agaksheet).Ftesidu-residu asam amino pada iembar p, jika dilihat terpuntir ke kanan. Kelompok-kelompok untai lembar Bdari tepi, membentuk polazigzagatau lipatan dengan gugus yang terpuntir membentuk inti banyak protein globularR residu-residu berdekatan yang mengarah berlawanan. (Gambar 5-6). Diagram skematis menggambarkan lembar'fidak seperti rantai utama pada heliks o yang padat, tulangpunggung pepdda pada lembar B sangat melebar. Tetapi, B sebagai tanda panah yang menun.iukkan arah amino keseperti heliks cr, stabilitas lembar p terutama disebabkan terminal karboksil.oleh ikatan hidrogen antara oksigen karbonil dan hidrogen Gelungon & Tekukonamida ikatan peptida. Namun, berbeda dengan heliks cr' Sekitar separuh residu pada protein globular \"tipikal\"ikatan-ikatan ini terbentuk dengan segmen-segmen lembar terletak di heliks cr dan lembar p dan separuh di gelunganF y\"rg berdekatan (Gambar 5-5). (toops), l:elokan (turn), tekukan (bends), dan fitur konformasi tambahan lainnya. Belokan dan tekukan merujuk pada Lembar-lembar p yang saling berinteraksi dapat tersusun segmen pendek asam amino yang menyatukan dua unit struktur sekunder, misalnya dua untai iembar p antiparalelmembentuk lembar B paralel, dengan segmen-segmen yang berdekatan. Belokan B melibatkan empat residurantai polipeptida berdekatan yang memiliki arah amino aminoasil, yang residu pertamanya berhubungan melalui ikatan hidrogen ke residu keempat sehingga terbentuk suatu belokan tajam 180 derajat (Gambar 5-7). Prolin dan glisin sering terdapat di belokan P. Gelungan adalah regio yang mengandung residu melebihi jumlah minimal yang diperiukan untuk menghubungkan regio-regio yang berdekatan pada struktur sekunder. Gelung-

BAB 5: PROTEIN: STRUKTUR ORDO TINGGI /3s <t * r{> 6t.fi\ ;lF>Gamhar 5-4. lkatan hidrogen (garis titik-titik) yang terbentuk antara Gambar 5-5. Jarak dan sudut ikatan pada ikatan hidrogen lembaratom H dan O menstabilkan suatu polipeptida dalam konformasio-heliks. (Dicetak ulang dengan izin dari Haggis CH, et al: lntroduction B terlipat antiparalel dan paralel. Tanda panah menunjukkanto Molecular Biology. \Niley, 1964. Dicetak ulang dengan izin Pearson arah masing-masing untai. Atom cx,-nitrogen pendonasi hidrogen diperlihatkan sebagai lingkaran berwarna. lkatan hidrogenEducation Limited.) ditunjukkan dengan garis putus-putus. Agar penyajian jelas, gugus R dan hidrogen dihilangkan. Atas: Lembar B antiparalel. Pasangan ikatan hidrogen berselang-seling antara saling berdekatan dan berjauhan serta berorientasi agak tegak lurus terhadap rantai utama polipeptida. Bawah: Lembar B paralel. lkatan hidrogen berjarak teratur tetapi miring dengan arah berlainan.an yang kbnformasinya ireguler memiliki peran biologis di terminal amino atau karboksil ekstrem dan ditandai olehpenting. Pada banyak enzim, gelungan yang menjembatani fleksibilitas konformasi yang tinggi. Pada banyak keadaan,domain-domain yang berperan dalam pengikatan substrat bagian yang \"berantakan\" ini menjadi teratur setelah berikatansering mengandung residu aminoasil yang ikut serta dalamkatalisis. Pada protein pengikat DNA, misalnya represor dengan ligan. Fleksibilitas struktural ini memungkinkandan faktor transkripsi, motif heliks-gelungan-heliks mem- bagian ini bekerja sebagai tombol pengendali ligan yangbentuk bagian pengikat oligonukleotida. Motif struktural, memengaruhi struktur dan fungsi protein.misalnya motif heliks-galungan-hehks yang berada di an- Struktur Tersier & Kuqternertara struktur sekunder dan tersier sering dinamai struktursupersekunder. Karena terletak di permukaan protein se- Istilah \"struktur tersier\" merujuk pada konformasi tiga- dimensi keseluruhan suatu polipeptida. Dalam ruang tiga-hingga terpajan oleh pelarut, banyak geiungan dan tekukan dimensi, struktur ini menunjukkan bagaimana gambaranmembentuk bagian yang mudah diakses, atau epitop untuk struktur sekunder-heliks, lembaran, tekukan, belokan, danpengenalan dan pengikatan antibodi. gelungan-tersusun membentuk domain dan bagaimana Meskipun tidak memiliki regularitas struktural yang domain-domain ini berhubungan satu sama lain dalamjelas, namun gelungan terdapat dalam konformasi spesifikyang distabilkan melalui ikatan hidrogen, jembatan garum, ruang. Domain adalah suatu bagian dari struktur protein yang mampu melakukan tugas kimia atau fisika tertentu,dan interaksi hidrofobik dengan bagian lain protein. misalnya mengikat substrat atau ligan lain. Domain lain dapat berfungsi menghubungkan protein dengan membran atauNamun, tidak semua bagian protein selalu teratur. Proteindapat mengandung bagian-bagian yang \"berantakan\", sering

/36 BAGIAN l: STRUKTUR & FUNGSI PROTEIN & ENZIM HlcH n -/too* 7\"\"-\"')'\",., -- Lt N- ,/-co/>- H H-N U \ C:O \./C\"'H\ ^-^ -... u*N /'cHoH ,/ \r Gambar 5-7. Suatu betokan 0 (p-turn) yang menghubungkan dua segmen pada lembar p antiparalel. Caris putus-putus menunjukkan ikatan hidrogen .antara asam amino pertama dan keempat pada segmen empat-residu Ala-Cly-Asp-Ser.Gambar 5-6. Contoh struktur tersier protein. Atas: Enzim triosa akan lembar B, mengikat AIB sementara domain terminalfosfat isomerase. Perhatikan susunan yang elegan dan simetrisdari lembar B dan heliks cr yang berselang-seling. (Sumbangan J karboksil, yangkaya akan heliks cr, mengikat peptida atauRichardson.) Bawah: Dua struktur domain dari subunit suatu substrat protein (Gambar 5-8). Gugus yang mengatalisisenzim homodimerik, HMC-KoA reduktase kelas ll bakteri. Sepertiditunjukkan oleh residu bernomor, polipeptida tunggal berawal di pemindahan fosforil terletak di gelungan yang berada didomain besar, masuk domain kecil, dan berakhir di domain besar. pertemuan kedua domain.(Sumbangan C Lalvrence, V Rodwell, dan C Stauffacher, Purdue University.) Pada sebagian kasus, protein tersusun oleh lebih dari satuberinteraksi dengan molekul regulatorik yang memodulasi polipeptida, atau protomer. Struktur kuaterner menentukanfungsi protein tersebut. Suatu polipeptida kecil misalnya komposisi polipeptida pada suatu protein dan, untuk proteintriosa fosfat isomerase (Gambar 5-6) atau mioglobin (Bab 6)dapat mengandung satu domain. Sebaliknya, protein kinase oligomerik, hubungan spasial antara subunit-subunitnya atau protomer-protomernya. Protein monomerik terdirimengandung dua domain. Protein kinase mengatalisis dari satu rantai polipeptida. Protein dimerik mengandung dua rantai polipeptida. Homodimer mengandung duapemindahan sebuah gugus fosforil dari ATP ke peptida atau salinan dari rantai polipeptida yang sama, sedangkan padaprotein. Bagian terminal amino pada poiipeptida, yang kaya heterodimer polipeptidanya berbeda. Huruf Yunani (o' F, y, dst) digunakan untuk membedakan subunit-subunit yang berbeda pada suatu protein heterooligomerik, dan subskrip menunjukkan jumlah masing-masing jenis subunit. Sebagai contoh, ct, menunjukkan protein homotetramerik, dan cx.2pzT adalah suatu protein dengan lima subunit dari tiga tipe berbeda. Karena bahkan protein kecil mengandung ribuan atom, penggambaran struktur protein yang menunjukkan posisi setiap atom umumnya terlalu rumit untuk diinterpretasi. Oleh karena itu, diagram skematis sederhana digunakan untuk melukiskan fitur-fitur kunci pada struktur tersier dan kuaterner protein. Diagram pita (Gambar 5-6 dan 5- 8) menelusuri konformasi rantai utama polipeptida' dengan silinder dan tanda panah masing-masing menunjukkan regio heliks cr dan lembar B. Pada penggambaran yang lebih sederhana lagi, segmen-segmen garis yang menghubungkan

/BAB 5: PROTEIN: STRUKTUR ORDO TINGGI 37 I tipikal (80-120 kkal/mol), secara kolektif interaksi iniGambar 5-B. Struktur domain. Protein kinase mengandung dua menimbulkan derajat stabilitas yang tinggi pada konformasidomain. Domain terminal amino atas mengikat donor fosforii protein yang fungsionai secara biologis, sepertt Wl.cro fastenerATP (warna terang). Domain terminal karboksil di sebelah bawah yang memanfaatkan kekuatan kumulatif banyak simpul dandiperlihatkan mengikat suatu substrat peptida sintetik (warna kait.gelap). Sebagian protein mengandr-ing ikatan disulfida (S-S)karbon cx, menunjukkan jaiur rantai utama polipeptida. kovalen yang menghubungkan gugus-gugus suifhidril residu sisteinil. Pembentukan ikatan disulfida melibatkan oksidasiDiagram skematis ini sering mencakup rantai samping asam- gugus sulfhidril sisteinil dar.r memerlukan oksigen. Ikatanasam amino tertentu yang menekankan hubungan spesifik disulfida intrapolipeptida semakin meningkatkan stabilitasantara struktur dan fungsi. konformasi berlipat suatu peptida, sementara ikatan disulfida antarpolipeptida menstabilkan struktur kuaterner proteinBANYAK FAKTOR YANG MENSTABILKAN oligomerik tertentu.STRUKTUR TERSIER & KUATERNER STRUKTUR TIGA.DIMENSI DITENTUKAN DENGAN KRISTATOGRAFI SINAR-XOrdo-ordo tinggi pada struktur protein distabilkan ATAU SPEKTROSKOPI NMRterutama-dan sering secara eksklusif-oleh interaksi Kristologrqfi Sinqr'Xnonkovalen. Hal yang utama dari berbagai interaksi tersebutadalah interaksi hidrofobik yang mendorong kebanyakan Seteiah John Kendreu' berhasil memecahkan misteri strukturrantai samping asam amino hidrofobik ke bagian interiorprotein yang melindunginya dari air. tiga-dimensi miogiobin pada tahun 1960, kristalograsi Kontributor signifikan lain adalah ikatan hidrogen sinar-X mulai digunakan untuk mengetahui struktur ribuan protein dan banyak virus. Agar strukturnya dapat diketahuidan jembatan garam antara karboksilat asam aspartat dangiutamat dan rantai samping dengan muatan berlawanan dengan kristalografi sinar-X, suatu protein mula-muladari residu lisil, arginil, dan histidil berproton. Sementarasecara individual relatif lemah dibandingkan ikatan kovalen harus diendapkan dalam kondisi yang dapat membentuk kristal-kristal besar teratur. Untuk menciptakan kondisi yang sesuai, dilakukan percobaan dengan menggunakan beberapa mikroliter larutan protein dan suatu matriks variabel (suhu, pH, keberadaan garam atau zat terlarut organik misainya polietilen glikol) untuk menciptakan kondisi optimal bagi pembentukan kristal. Kristal yang telah diletakkan pada kapiler quartz mula-mula diradiasi dengar.r sinar-X monokromatik dengan panjang gelombang sekitar 0,15 nm untuk memastikan bahwa kristal tersebut adalah protein bukan garam. Kristal protein kemudian dibekukan dalam nitrogen cair untuk pengumpulan data beresolusi-tinggi selanjutnya. Pola difraksi yang terbentuk sewaktu sinar-X dibiaskan oleh atom dalam perjalanannya direkam pada sebuah lempeng fotografik atau ekuivalen komputernya sebagai pola titik-titih melingkar dengan intensitas beragam. Data yang didapatkan dalam titik-titik ini kemudian dianalisis dengan menggur.rakan pendekatan matematis yang disebut sintesis Fourier yang menjumlahkan fungsi gelombang. Amplitudo gelombang berkaitan dengan intensitas titik, tetapi karena gelombang tidak berada dalam fase yang sama, hubungan antara fase-fasenya harus ditentukan. Pendekatan tradisional yang dilakukan untuk mengatasi \"masalah fhse\" adalah dengan menggunakan isomorphous displacement. Sebelum iradiasi ke dalam kristal dimasukkan atom dengan karakteristik sinar-X tertentu di posisi-posisi tertentu di struktur primer protein.

38 / BAGIAN l: STRUKTUR & FUNGSI PROTEIN & ENZIMIsomorp hous disp lacement atom berat biasanya menggunakan dua-dimensi memungkinkan kita memperoleh gambaran tiga-dimensi suatu protein yang akan dibuat denganair raksa atau uranium, yarrg mengikat residu sistein. menentukan kedekatan nukleus-nukleus ini satu sama lain. Spektroskopi NMR menganalisis protein dalam larutan airPendekatan alternatif adalah dengan menggunakan protein yang menghindari keharusan membentuk kristal. Karenarekombinan yang disandi oleh plasmid dengan selenium yang itu, dengan menggunakan spektroskopi NMR kita dapatmenggantikan sulfur pada metionin. Ekspresi menggunakansuatu pejamu bakteri yang auksotrofik untuk biosintesis mengamati perubahan dalam konformasi yang menyertaimetionin dan medium tertentu dengan selenometionin pengikatan ligan atau katalisis. Namun, hanya spektrumyang menggantikan metionin. Pendekatan paling mutakhir protein yang relatif kecil, berukuran <30 kDa, yang dapatadalah dengan memanfaatkan semakin banyaknya struktur dianalisis dengan teknologi yang ada sekarang.tiga-dimensi yang telah diketahui. Jika struktur yang sedangditeliti serupa dengan struktur yang telah dipecahkan, maka Pembentukqn Model Molekuldigunakan molecular rE lacement pada model yang sudahada sebagai pengganti isomorphous displacement dengan Metode lain yang semakin sering digunakan untukmemakai atom berat serta merupakan cara menarik untukmemperoleh data. Yang terakhiq hasil dari penentuan fase melengkapi penentuan empiris struktur tiga-dimensi proteindan penjumlahan Fourier adalah profil densitas elektron adalah pemakaian teknologi komputer untuk membentukatau peta tiga-dimensi mengenai mekanisme pengikatan model molekular. Jika struktur tiga-dimensi telah diketahui,atau hubungan atom satu sama lain. program dinamika molekul (molecular dynamics) dapatKristologrqfi Sinqr'X Lque digunakan untuk menyimulasikan dinamika konformasi suatu protein serta cara faktor, seperd suhu, pH, kekuatanKemampuan sebagian enzim yang telah mengkristal untuk ionik, atau substitusi asam amino dalam memengaruhimengataiisis reaksi kimia merupakan petunjuk kuat bahwa gerakan-gerakan tersebut. Program molecular dochingstruktur yang diketahui melalu'i kristalografi memangmewakili struktur yang terdapat bebas dalam larutan. menyimulasikan interaksi yang terjadi ketika suatu proteinNamun, kristalografi klasik memberikan gambaran suatu menjumpai substrat, inhibitor, atau ligan lain. Penapisanprotein yang pada dasarnya statik yang dapat mengalami virtual untuk mencari molekul yang kemungkinan besarperubahan struktural bermakna seperti yang menyertai berinteraksi dengan bagian-bagian kunci suatu protein yangkatalisis enzim. Pendekatan Laue menggunakan difraksisinar-X polikromatik, dan banyak kristal. Proses memutar penting dari segi biomedis saat ini digunakan secara luaskristal dalam berkas sinar-X yang memakan waktu dapatdihindari sehingga waktu pajanan dapat berlangsung sangat untuk mempermudah penemuan obat baru. Pada homologlrsingkat. Untuk mendeteksi gerakan residu atau domain suatu modeling, struktur tiga-dimensi suatu protein digunakanenzim sewaktu katalisis digunakan kristal yang mengandung sebagai cetakan untuk membuat sebuah model protein lain.analog substrat inaktif atau \"terkurung\" yang menjadi Pada akhirnya, par^ ilmuwan berharap dapat merancangsubstrat hanya setelah terpajan oleh cahaya tampak. Hal inimemicu katalisis. Data yang diperoleh bahkan dalam waktu suatu program komputer y^ng dapat memerkirakansesingkat beberapa nanodetik kemudian dapat dianalisisuntuk memperlihatkan perubahan struktur yang terjadi konformasi tiga-dimensi suatu protein secara langsung dariselama kataiisis. sekuens primernya.Spekrroskopi Nucleo r l$agnelic Resonqnce PELIPATAN PROTEINSpektroskopi nuclear magnetic resonAnce (NMR), suatu Protein adalah molekul yang konformasinya dinamis danpelengkap kristalografi sinar-X yang sangat bermanfaat, dapat mengalami pelipatan lfolding) dan penguraian dalam kisaran waktu milidetik, serta dapat mengalami pelipatan- mengrtkur ab so r b ance energi elektromagnetik frekuensi radio penguraian ratusan atau ribuan kali selama hidupnya.oleh nukleus atom tertentu. Isotop \"aktif-NMR'dari unsur- Bagaimana proses pelipatan yang luar biasa ini dicapai?unsur yang secara bioiogis relevan antara lain adalah rH, 13C, Pelipatan membentuk keadaan asli tidak memerlukan15N, dan 3tP. Frekuensi, atau pergeseran kimia, saat suatunukleus tertentu menyerap energi adalah fungsi dari gugus pencarian yang melelahkan terhadap semua struktur yangfungsional tempat nukleus tersebut berada dan kedekatan mungkin terbentuk. Protein yang mengalami denaturasidengan nukleus aktif-NMR lainnya. Spektroskopi NMR bukanlah sekadar gulungan acak. Kontak-kontak asli tetap disukai, dan regio-regio struktur asli akan menetap bahkan pada keadaan denaturasi. Ribosom dapat ikut serta dalam pelipatan awal suatu protein, tetapi tidak pada pelipatan berikutnya atau setelah protein dipindahkan ke dalam suatu organel. Konsentrasi protein yang sangat tinggi di dalam sel juga dapat memengaruhi kinetika pelipatan protein.

/BAB 5: PROTEIN: STRUKTUR ORDO TINGGI 39Di bawah akan dibahas faktor-faktor yang mempermudah bahan kaotropik, .atau detergen. Namun, tidak sepertipelipatan dan penguraian lipatan, serta konsep terkini dan proses pelipatan in vivo, pelipatan ulang dalam kondisikemtrngkinan mekanismenya didasarkan pada lebih dari 40 laboratorium tersebut berlangsung jauh lebih lambat. Selaintahun eksperimen yang umumnya in vitro. itu, sebagian protein gagal melipat kembali secara sponran inKonformosi Asli Suqtu Protein vitro sering membentuk agregat taklarut, yaitu kompleksMenguntungkqn Secorq Termodinqmis acak polipeptrda yang tidak melipat atau hanva melipatJumlah kombinasi sudut phi dan psi yang menentukan sebagian serta disatukan oleh interaksi hidrofobik. Agregatkemungkinan konformasi bahkan suatu polipeptida yang ini mencerminkan jalan buntu yang tak-produktif darirelatif kecil-l5 kDa-sangatlah besar. Protein dituntun proses pelipatan. Sel-sel menggunakan protein tambahanmelalui labirin kemungkinan yang sangat luas ini oleh (auxiliary proteins) wtuk mempercepat proses pelipatan dan menuntunnya menuju kesimpulan yang produktif.termodinamika. Karena konformasi suatu protein yangsecara biologis relevan-atau asli-umumnya merupakan Chaperoneskonformasi yafig secara energetis menguntungkan, Protein chaperones (pendamping) ikut serta dalam pelipatan lebih dari separuh protein mamalia. Famlli chaperone hsp70pengetahuan tentang konformasi asli diperinci dalam sekuens (heat shock proteinT\-kDa) mengikat sekuens pendek asam- asam amino hidrofobik di polipeptida yang baru disintesisprimer. Namun, jika kita menunggu suatu polipeptida yang melindungi polipeptida ini dari pelarut. Chaperonemenemukan konformasi aslinya melalui eksplorasi acakterhadap semua kemungkinan konformasi, proses ini mencegah agregasi sehingga memberikan kesempatan untukmemerlukan waktu miliaran tahun untuk selesai. Jelaslah, terbentuknya elemen struktural sekunder yang sesuai sertapelipatan protein di sel berlangsung secara lebih teratur dan penataan selanjutnya menjadi globulus cair. Famili chaperone hsp60 yang kadang-kadang disebut cbaperonins, berbedaterarah. dalam sekuens dan struktur dari hsp70 dan homolognya. Hsp60 bekerja pada tahap lanjut proses pelipatan. seringPelipofon Bersifot Modulqr bersama dengan chaperone hsp70. Rongga di bagian tengah chaperone hsp60 yang berbentuk donat memberikan suatuPelipatan protein umumnya terjadi melalui proses bertahap. lingkungan terlindung tempat suatu polipeptida dapatPada tahap pertama, sewaktu polipeptidayang baru dibentuk melipat sampai semua regio hidrofobik terbenam di bagian interiornya sehingga tidak terjadi agregasi.keluar dari ribosom, segmen-segmen pendek proteintersebut mengalami pelipatan membentuk unit struktural Disulfido lsomerqge Proteinsekunder yang menghasilkan regio-regio lokal struktur Ikatan disulfida antaradan di dalam polipeptidamenstabilkanteratur. Pelipatan kini direduksi menjadi pemilihan susunanyang sesuai untuk elemen struktur sekunder yang jumlahnya struktur tersier dan kuaterner. Namun, pembentukanrelatif sedikit. Pada tahap kedua, gaya-gaya yangmendorongregio hidrofobik ke bagian dalam protein menjauhi pelarut ikatan disulfida tidaklah spesifik. Dalam kondisi oksidasi,mendorong polipeptida yang telah sebagian terlipat menjadi\"globulus cair\" tempat modul-modul struktur sekunder suatu sistein dapat membentuk ikatan disulfida dengantertata-ulang untuk mencapai konformasi matang protein. -mSeHngartaelsisidisu sisteinil manapun yangdapat dialses. DenganProses ini teratur, tetapi tidak kaku. Terdapat cukup pertukaran disulfida, pemutusan ikatan S-Sfetsibilitas dalam cara dan urutan bagaimana elemen-elemen struktur sekunder dapat ditata ulang. Secara dan penyambungannya kembali dengan pasangan sisteinumum, setiap elemen struktur sekunder atau supersekundermempermudah pelipatan dengan mengarahkan proses yang berbeda, protein disulfida isomerase mempermudahpelipatan menuju konformasi alami dan menjauhi alternatif- O O --,ZrOalternatif yang ddak produktif. Untuk protein oligomerik,masing-masing protomer cenderung mengalami pelipatan --hil\"-[ -li .N6.^i./-++ ,-/ftArii l] :\t'-'\isebelum protomer tersebut berikatan dengan subunit lain. U^J 1 \Profein Tombohon Membontu Pelipoton Gambar 5-9.lsomerisasi ikatan N-cr, prolil peptida dari konfigurasiPada kondisi in vitro yang sesuai, banyak protein akan secara crs ke trans secara relatif terhadap rantai utama polipeptida.spontan kembali melipat setelah sebelumnya didenaturasi(yi. penguraian lipatan) dengan pemberian asam atau basa,

40 / BAGIAN l: STRUKTUR & FUNGSI PROTEIN & ENZIMpembentukan ikatan disulfida yang menstabilkan konformasi ini tidak diketahui. Saat ini, diketahui bahwa penyakit prionasli protein. adalah penyakit konformasi protein yang ditularkan melalui perubahan konformasi, dan karenanya sifat fisik, suatuProlin -cis, frons'lsomerose protein yang endogen bagi tubuh manusia. Pada manusia, protein terkait-prion, PrB adalah suatu glikoprotein yangSemua ikatan peptidx f,-p16-lsmpat X mewakili semua disandi oleh iengan pendek kromosom 20 dan dalam keadaanresidu-disintesis dalam konfigurasi trans. I\amun, pada normal bersifat monomerik serta kaya heliks a. Proteinikatan X-pro protein matang, sekitar 60lo adalah cis.Konfigurasi cis paling sering pada belokan B. Isomerisasi prion patologis berfungsi sebagai cetakan bagi perubahandari trans menjadi czi dikatalisis oleh enzim prolin-cis,rrans' konformasi PrP normal yang dikenal sebagai PrPc, menjadiisomerase (Gambar 5-9). PrPsc. PrPsc kaya akan lembar B dengan banyak rantaiPelipoton Adoloh Suqtu Proses Dinqmik samping aminoasil hidrofobik yang terpajan oleh pelarut. Oleh karena itu, molekul PrPsc berikatan secara kuat satuProtein adalah molekul yattg secara konformasional sama lain yang membentuk agregat resisten protease tak-dinamis serta dapat melipat dan terurai ratusan atau ribuan larut. Karena satu prion patologis atau protein terkait-prion dapat menjadi cetakan bagi perubahan konformasi banyakkali dalam masa hidupnya. Bagaimana protein kembali molekul PrPc, penyakit prion dapat ditularkan hanya melalui protein tanpa keterlibatan DNA atau RNA.melipat dan memulihkan konformasi fungsionalnya setelahlipatannya terurai? Pertama-tama, penguraian lipatan jarang Penyokir Alzheimermenyebabkan randomisasi total rantai polipeptida di dalam Pelipatan ulang atau kesalahan pelipatan protein lain yangsel. Oleh karena itu, protein yang telah terurai tersebut endogen bagi jaringan otdk manusia, B-amiloid adalahmempertahankan sejumlah kontak dan regio struktur gambaran utama pada penyakit Alzheimer. Sementara kausa utama penyakit Alzheimer masih belum diketahui, nalnunsekunder yang mempermudah proses pelipatan ulang. Kedua,protein \"pendamping\" dapat \"menyelamatkan' protein yang plak senilis khas dan berkas neurofrbril (neurof'brilkrytelah terurai yang secara termodinamis terperangkap dalam bundles) mengandung agregat protein B-amiloid, suatu\"jalan-buntu\" pelipatan dengan menguraikan regio-regio polipeptida 43-kDa yang dihasilkan oleh pemutusanhidrofobik dan memberikan kesempatan kedua agar protein proteolitik protein yang lebih besar yang dikenal sebagaitersebut kembali melibat secara produktie dan glutation protein prekursor amiloid. Pada pasien penyakit Alzheimer,dapat mengurangi ikatan disulfida yang tidak sesuai danterbentuk sewaktu terjadi pajanan oleh bahan pengoksidasi kadar p-amiloid meningkat, dan protein ini mengalamimisalnya Or, hidrogen peroksida, atau superoksida (Bab 51). transformasi konformasional dari keadaan kaya-heliks crGANGGUAN KONFORMASI PROTEIN yang mudah larut menjadi keadaan yangkaya akan lembarDAPAT MEMILIKI KONSEKUENSI F y\"rg rentan mengalami penggumpalan. Apolipoprotein EPATOTOGIS diperkirakan berperan sebagai mediator potensial perubahan konformasi ini.Prion Tqlqsemio Beto Ensefalopati spongiform yang dapat menular, atau penyakit prion adalah penyakit neurodegeneratif fatal yang ditandai Talasemia disebabkan oleh cacat genetik yang mengganggu sintesis salah satu subunit polipeptida hemoglobin (Bab 6)'oleh perubahan spongiform, glioma astrositik, dan Selama \"ledakan\" sintesis hemoglobin yang terjadi sewaktu pembentukan sel darah merah, suatu molekul pendamping lenyapnya neuron akibat pengendapan agregat protein tak- (chaperone) spesifik yang disebut u-hemoglobin+tabilizing larut dalam sel neuron. Ensefalopati ini mencakup penyakit Creutzfeldt-Jakob pada manusia, scrapie pada domba, dan protein (AHSP) mengikat subunit cr hemoglobin bebas bouine spongiform encephalopathy (penyakit sapi gila) pada hewan ternak. vCJD, suatu varian dari penyakit Creutzfeldt- yang menunggu penyatuan ke dalam multimer hemoglobin' Jakob yang mengenai pasien lebih muda, berkaitan dengan gangguan perilaku dan psikiatrik yang timbul dini. Penyakit Tanpa moiekul pendamping ini, subunit-subunit ct- prion dapat bermanifestasi sebagai penyakit infeksi, genetik' atau sporadik. Karena tidak ada gen virus atau bakteri yang hemoglobin bebas akan menggumpal, dan endapan yang rnenyandi protein prion patologis yang dapat ditemukan, terjadi menimbulkan efek sitotolaik pada eritrosit yang sumber dan mekanisme penularan penyakit prion selama sedang terbentuk. Penelitian dengan menggunakan mencit yang telah dimodifikasi secara genetis mengisyaratkan adanya peran AHSP dalam memodulasi keparahan talasemia-p pada manusia.

/BAB 5: PROTEIN: STRUKTUR ORDO TINGGI 4lKOTAGEN MERUPAKAN CONTOH kus satu sama iain secara kinan untuk membentuk heliks tri-PERAN PENGOTAHAN PASCATRANSTASIDATAM PEMATANGAN PROTEIN pel kolagen. Puntiran yang saling bertentangan (kida1-kinan)Pemotongqn Protein Sering Meliborkqn pada superheliks dan polipeptida-polipeptida komponennyaPembentukon & Pemutusqn lkoton Kovolen menyebabkan heliks tripel kolagen sangat resisten terhadap penguraian (unwinding)-prinsip serupa digunakan dalamPematangan protein menjadi struktur akhirnya sering kabel baja penyangga jembatan gantung. Heliks tripel kola- gen memiliki 3,3 residu per puntiran dan satu kenaikan per melibatkan pemutusan atau pembentukan (atau keduanya) residu hampir dua kali lipat dibandingkan dengan kenaikan- nya pada heliks cr. Gugus R masing-masing untai polipep-ikatan kovalen, suatu proses modifikasi pascatranslasi. tida pada heliks tripel terkemas sedemikian rapat sehinggaBanyak polipeptida pada awalnya disintesis sebagaiprekursor berukuran besar yang disebut proprotein. supaya pas, salah satunya harus glisin. Oleh karena iru, setiapSegmen-segmen polipeptida \"tambahan' pada proprotein residu asam amino ketiga pada kolagen adalah residu glisin. Pengaturan bergiliran ketiga untai menghasilkan posisi yangini sering berfungsi sebagai leader sequence (sekuens sesuai untuk glisin di seluruh heliks. Kolagen juga kaya akan prolin dan hidroksiprolin, sehingga terbentuk pola Gly-X-Ypemimpin/pendahulu) yang membawa polipeptida ke berulang (Gambar 5-10) dengan Y yang umumnya berupa prolin atau hidroksiprolin.organel tertentu atau mempermudah polipepdda melewatimembran. Segmen-segmen lain menjamin bahwa aktivitas Heiiks tripel kolagen distabilkan oleh ikatan hidrogenprotein yang berpotensi membahayakan, misalnya proteasetripsin dan kimotripsin tetap terhambat sampai protein antara residu di rantai polipeptida yang berbeda. Gugustersebut mencapai tujuan akhirnya. Namun, jika kebutuhan- hidroksil residu hidroksiprolil juga ikut serta membentukkebutuhan transien tersebut telah terpenuhi, regio-regio ikatan hidrogen antar-rantai. Stabilitas juga diperkuatpepdda yang mubazir tersebut kemudian dihilangkan dengan oleh ikatan silang kovalen yang rerbentuk antara residuproteolisis selektif. Modifikasi kovalen lain dapat terjadi lisil modifikasi baik di dalam maupun di antara rantaiyang menyebabkan fungsi kimia prorein yang bersangkutanbertambah. Pematangan kolagen merupakan contoh kedua polipeptida.proses tersebut. Kologen Disintesis Sebogoi SuotuKologen Adqloh Protein Fibroso Prekursor BesqrKolagen adalah protein fibrosa (berserar) yangpaling banyak Kolagen pada awalnya disintesis sebagai sebuah polipeptidadan membentuk lebih dari 25o/o massa protein dalam tubuh prekursor besar, yaitu prokolagen. Banyak residu prolilmanusia. Protein fibrosa penting lainnya adalah keratin dan lisil prokolagen mengalami hidroksilasi oleh prolildan miosin. Protein-protein fibrosa ini merupakan sumber hidroksilase dan lisil hidrolailase, yang enzim yang memerlukan asam askorbat (vitamin C; lihat Bab 27 txutama kekuatan struktural sel (yi. sitoskeleton) dan jaringan.Kulit memperoleh kekuatan dan kelenturannya dari jalinan 44). Residu hidroksiprolil dan hidroksi-lisil menghasilkanserat kolagen dan keratin yang bersilangan, semenrara rulang ikatan hidrogen tambahan yang mampu menstabilkandan gigi diperkuat oleh jaringan serat kolagen yang analog protein matang. Selain itu, glukosil dan galaktosil transferasedengan kawat baja yang memperkuat beton. Kolagen juga melekatkan residu glukosil atau galaktosil pada gugusterdapat di jaringan ikat, misalnya ligamentum dan tendon. hidroksil residu hidroksilisil tertentu.Perlunya kekuatan regang yang tinggi untuk memenuhikebutuhan peran struktural ini memerlukan bentuk protein Bagian tengah polipeptida prekursor ini kemudianmemanjang yang ditandai oleh sekuens asam amino berulangdan struktur sekunder yang reguler. berikatan dengan molekul lain untuk membentuk heliksKologen Membenfuk Heliks Tripelyong Unik tripel yang khas. Proses ini disertai oleh pengeluarantopokolagen terdiri dari tiga serat, masing-masing mengan- Sekuens -Gly- X -Y- Gly * X-Y- Gly * X -Y -dung sekitar 1000 asam amino, yang disatukan dalam suatu asam aminokonformasi unik, heliks tripel kolagen (Gambar 5-10). Seratkolagen matang membentuk suatu batang memanjang de- Slruktur20 4efi:cqsftfryftr.ngan rasio aksial sekitar 200. Grdapat tiga untai polipeptidayang saling menjalin, memuntir ke kiri, dan saling membung- Heliks lripel Gamhar 5-10, Struktur primer, sekunder, dan tersier kolagen.

42 / BAGIAN l: STRUKTUR & FUNGSI PROTEIN & ENZIM Struktur tersier berkaitan dengan hubungan antara domain-domain struktural sekunder. Struktur kuaternerperpanjangan terminal karboksil dan terminal amino protein dengan dua polipeptida atau lebih (protein oligomerik) berkaitan dengan hubungan spasial antaraglobular dari polipeptida prekursor melalui proses proteolisisSelektif, Residu lisil tertentu dimodifikasi oleh lisil oftsidase, berbagai tipe polipeptida.suatu protein yang mengandung tembagayang mengubahgugus s-amino menjadi aldehid. Aidehid kemudian dapat Struktur primer distabilkan oleh ikatan peptida kovalen. Struktur dengan ordo yang lebih tinggi distabilkanmengalami kondensasi aldol untuk membentuk ikatan oleh gaya-gaya lemah-ikatan hidrogen, ikatanrangkap C-C atau membentuk basa Schiff (eneimin) garam (elektrostatik), dan asosiasi gugus R hidrofobikdengan gugus e-amino residu lisil yang belum termodifikasiyang kemudian direduksi untuk membentuk ikatan tunggal multipel.C-N. Ikatan kovalen ini mengikatsilangkan masing-masing Sudut phi (@) suatu polipeptida adalah sudut mengelilingi ikatan Co-N; sudut psi (V) adalah sudutpolipeptida dan menyebabkan serat kolagen menjadi sangatkuat dan kaku. yang mengelilingi ikatan Co-Co. Sebagian besar kom- binasi sudut phi-psi tidak dapat terjadi akibat hambatanPenyokit Gizi & Genetik sterik. Sudut phi-psi yang membentuk heliks cr danDopot Menggonggu Pemotongon Kologen Iembar ct masing-masing terletak di kuadran kiri bawahRangkaian proses rumit dalam Pematangan kolagen dan atas plot Ramachandran. Pelipatan protein adalah suatu proses yang masih belummerupakan suatu model yang menggambarkan konsekuensi-konsekuensi biologis pematangan polipeptida yang tidak dipahami. Secara umum, segmen-segmen pendeksempurna. Defek biosintesis kolagen yang paling dikenal dari polipeptida yang baru dibentuk akan melipat membentuk unit-unit struktural sekunder. Gaya-gayaadalah skorbut (scurty), akibat defisiensi vitamin C (dalammakanan) yang diperlukan oleh prolil dan lisil hidroksilase. yang membenamkan regio-regio hidrofobik dari pelarutBerkurangnya jumlah residu hidroksiprolin dan hidroksilisin kemudian mendorong polipeptida yang separuh melipatyang ditimbulkannya mengganggu stabilitas konformasi serat menjadi suatu \"globulus cair\" temPat modul-modulkolagen sehingga timbul perdarahan gusi, pembengkakan struktur sekunder tertata-ulang untuk menghasilkansendi, gangguan penyembuhan luka, dan akhirnya kematian.Sindrom Menkes, yang ditandai oleh rambut kusut dan konformasi asli protein.retardasi pertumbuhan, mencerminkan defisiensi tembaga (dalam makanan) yang diperlukan oleh lisil oksidase, yang Protein yang membantu pelipatan antara lain adalah mengatalisis suatu tahap kunci dalam pembentukan ikatan- silang kovalen yang memperkuat serat-serat kolagen. protein disulfi da isomerase, prolin- cis,nans-isomerase' dan chaperonr-r (molekul pendamping) yang ikut serta Penyakit genetik pada biosintesis kolagen antara lain dalam pelipatan lebih dari separuh protein mamalia'adalah beberapa bentuk osteogenesis imperfekta, yang Chaperone melindungi polipeptida yang baru dibentuk ditandai oleh kerapuhan tulang. Pada sindrom Ehlers- Danlos, sekelompok penyakit jaringan ikat yang berkaitan dari pelarut dan membentuk lingkungan yang dengan gangguan integritas struktur-struktur penunjang, memungkinkan munculnya elemen'elemen strukturdefek pada gen yang menyandi o kolagen-l, prokolagen l/- sekunder untuk kemudian menyatu membentuk peptidase, atau lisil hidrolailase menyebabkan sendi menjadi terlalu lentur dan kelainan kulit (lihat iugaBab 47)' globulus cair. RINGKASAN Teknik-teknik untuk mempelajari struktur protein ordo tinggi antara lain adalah kristalografi sinar-X,. Protein dapat diklasifikasikan berdasarkan kelarutan, spektroskopi NMR, ultrasentrifugasi analitik, filtrasi bentuk, fungsinya, atau keberadaan suatu gugus gel, dan elektroforesis gel. prostetik, misalnYa heme. Kolagen merupakan contoh keterkaitan erat antara struktur protein dan fungsi biologisnya. Penyakit pem- . Struktur primer suatu polipeptida yang disandi oleh gen atangan kolagen antara lain adalah sindrom Ehlers- Danlos dan penyakit defisiensi vitamin C' skorbut- adalah sekuens asam-asaln aminonya. Struktur sekunder Prion-partikel protein yang tidak memiliki asam terbentuk akibat pelipatan polipeptida menjadi motif- nukleat-menyebabkan ensefalopati spongiformis in- motif yang disatukan oleh ikatan hidrogen, misalnya feksiosa yang fatal seperti penyakit Creutzfeldt-Jakob, heliks a, lembar terlipat B, tekukan B, dan gelungan. scrapie, dan bouine spongiform encephalopathy. Penyakit Kombinasi dari berbagai motif ini dapat menghasilkan prion berkaitan dengan perubahan struktur sekunder- tersier suatu protein alami, PrPc. Jika PrPc berinteraksi motif supersekunder. dengan bentuk patologiknya, PrPSc, konformasinya berubah dari struktur yang dominan helila-ct menjadi struktur lembar-cr yang khas untuk PrPSc.

/BAB 5: PROTEIN: STRUKTUR ORDO TINGGI 43REFERENSI lorgensen \ML: The many roles of computation in drug discovery. Science 2004;303: 1 B I 3.Branden C, Tooze J: Introduction to Protein Stntcture. Garland, Kong Y et al: Loss of alpha-hemoglobin-stabilizing protein impairs 1991'Burkhard B Stetefeld J, Strelkov SV: Coiled coils: A highly versatile er1'thropoiesis and exacerbates beta-thalassemia. J Clin Invest 2004;174:1457.protein folding moftif. tends Cell Biol 2001 ; 1 1 :82. Myers JK, Oas TG. Mechanism of fast protein folding. Annu RevandCollinge J: Prion diseases of humans and animals: Their causes Biochem 2002;71:783.molecular basis. Annu Rev Neurosci 2001;24:519. Myllyharju J: Prolyl 4-hydroxylases, the key enzymes of collagenofFrydman J: Folding of newly translated proteins in vivo: The role biosynthesis. Matrix Biol 2003;22:15.molecular chaperones. Annu Rev Biochem 2001;70:603. Radord S. Protein folding: Progress made and promises ahead.aGothel SF, Marahiel MA: Peptidyl-prolyl cis-trans isomerases, Tiends Biochem Sci 2000;25:61i.superfamily of ubiquitous folding catalysts. Cell Mol Life sci Sadana A, Vo-Dinh T: Biochemical implications of protein folding1999;55:423. and misfolding. Biotechnol Appl Biochem 2001;33:7.NatHajdu J, et al: Analyzing protein functions in four dimensions. Segrest MP et al: The amphipathic alpha-helix: A multifunctionalStruct Biol 2000;7:1006. structural morif in plasma lipoproteins. Adv Protein ChemHardy J: Toward Alzheimer therapies based on generic knowledge. 1995;45:1.AnnuRevMed,2004;55:15. Stoddard BL et al: Millisecond Laue srrucrures of an enzyme-plot:Ho BK, Thomas A, Brasseur R: Revisiting the Ramachandran product complex using photocaged substrate analogs. NatHard-sphere repulsion, electrostatics, and H-bonding in the Struct Biol 1998;5:891.cr-helix. protein Sci 2003;12:2509. young JC, Moarefi I, Hartl FIJ: Hsp90: A specialized but essentialIce GE et al: Polychromatic x-ray microdiffraction studies of protein-foldingtool.JCellBiol2001;154:267.mesoscale sffucture and dynamics. J Synchrotron Rad2005 12:155.Irani DN, Johnson RT: Diagnosis and prevention of bovinespongiform encephalopathy and variant Creutzfeldt-Jakobdisease. Annu Rev Med 2003;54:305.