Langsung ke konten utama

Struktur Protein

Pada awal tahun 1960an, para ahli biokimia dari National Institutes of Healts (NIH) Amerika mengetahui bahwa tiap protein memiliki keunikan tersendiri dalam melakukan pelipatan peptida untuk membentuk struktur 3D. Pengamatan yang dilakukan di luar sel, ketika dipanaskan, protein akan terurai (unfolding), namun pada saat dibiarkan dingin protein dapat melipat kembali (refolding). Hal ini menunjukkan bahwa pelipatan protein tidak dipengaruhi oleh molekul-molekul yang berada di dalam sel melainkan oleh asam amino-asam amino penyusunnya. Setelah itu mulai dilakukan penelitian untuk menemukan hubungan antara urutan asam amino dengan pelipatan peptida untuk membentuk struktur 3D dan dikenal dengan istilah protein-folding problem.

Penentuan struktur protein secara eksperimen dapat dilakukan dengan menggunakan metode kristalografi sinar-X dan nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Namun untuk menentukan struktur protein dengan kedua merode tersebut memerlukan waktu yang lama dan mahal. Oleh karena itu tidak heran jika hingga saat ini struktur protein yang terdapat pada Protein Data Bank jumlahnya baru mencapai sekitar 120.000 protein dari ratusan juta atau bahkan lebih protein yang diperkirakan ada.  
Dengan mengetahui struktur 3D dari protein, dapat memberikan wawasan terhadap fungsi dari protein dan juga memberikan petunjuk untuk mendesain obat baru. Untuk itu agar tidak menunggu terlalu lama, para ahli biokimia yang mendalami pemodelan protein berusaha untuk memecahkan protein-folding problem dengan bantuan komputer.
Ada dua jenis pendekatan untuk pemodelan protein:
  1. Membandingkan urutan asam amino protein target dengan template (protein yang memiliki urutan serupa dan sudah diketahui struktur 3D nya).
    Kelemahan: Struktur yang diperoleh dari hasil eksperimen hanya menyediakan template untuk sekitar setengah dari semua protein.
  2. Melakukkan scanning protein target untuk melihat urutan-urutan asam amino dan membandingkan dengan pola pelipatan yang sudah diketahui. Kemudian informasi pola pelipatan tersebut digunakan untuk membantu menjabarkan konfigurasi struktur 3D protein secara keseluruhan. Pendekatan ini dilakukan dengan menggunakan program ab initio folding, contohnya: Rosetta
Pada suatu kompetisi internasional mengenai protein-folding, yaitu Critical Assessment of protein Structure Prediction (CASP) yang ke-11, tahun 2014, David Baker dan timnya yang berasal dari University of Washington (UW) berhasil membuat model protein yang hampir identik dengan struktur yang diperoleh dari hasil eksperimen. Protein itu bernama T0806 (Gambar 1). Saking miripnya, juri yang me-review mengirimkan email dan berkata “either someone solved the protein-folding problem, or cheated.” ^_^
Saat ini David Baker dan timnya telah menentukan sedikitnya 900 model struktur protein.
Gambar 1
Contoh aplikasi struktur protein dalam pembuatan obat
Virus flu memiliki banyak strain dan dapat bermutasi dengan cepat, sehingga sulit untuk menemukan molekul yang dapat menghancurkan semua jenis strain tersebut. Namun, setiap strain terdiri dari protein hemagglutinin yang berfungsi membantu menginvasi host cells, dan terdapat bagian molekul yang disebut stem yang memiliki kemiripan pada setiap strain. Baker dan tim dari Scripps Research Institute, San Diego, California, mengembangkan protein yang akan terikat pada hemagglutinin stem dan mencegah virus menginvasi sel.
Aplikasi lainnya adalah mendesain protein yang dapat memotong gluten, protein pada gandum yang menyebabkan alergi bagi penderita Celiac disease. Kemudian dapat juga mendesain protein yang dapat diisi oleh obat atau DNA atau RNA yang kemudian akan disampaikan menuju pusat infeksi/penyakit.

-Protein designers have shed nature’s constraints and are now only limited by their imagination.
“We can now build a whole new world of functional proteins,” Baker says-

Sumber: https://d2ufo47lrtsv5s.cloudfront.net/content/353/6297/338

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Spektrometri Massa - Prinsip Dasar

Aspek-aspek pada spektroskopi massa yang saling terkait Prinsip dasar spektrometri massa (MS) adalah: 1. Memperoleh ion baik dari senyawa organik maupun inorganik melalui metode ionisasi yang sesuai 2. Memisahkan ionberdasarkan perbandingan massa terhadap muatannya (m/z) 3. Deteksi secara kualitatif dan kuantitatif berdasarkan m/z dan kelimpahannya Ionisasi dapat dilakukan melalui: 1. Thermal 2. Medan listrik 3. Pemberian elektron, ion, atau foton Ion yang terbentuk dapat berupa: 1. Atom tunggal terionisasi 2. Clusters 3. Molekul 4. Fragmen MS terdiri dari: 1. Sumber ion ( ion source ) 2. Mass analyzer 3. Detektor Bagian-bagian instrumen spektrometri massa Sejak tahun 1990 an, MS dioperasikan melalui total data system control . Analisis dengan MS bersifat destruktif atau merusak sampel, namun jumlah sampel yang diperlukan sangat sedikit (< µ g). Spektrum Massa Spektrum massa menggambarkan intensitas sinyal (sumbu y) terhadap m/z (sumbu x). Posisi puncak menunjukkan m/z analit. Inten...
Posting Komentar
Baca selengkapnya

Spektrometri Massa - Sejarah

Instrumen pertama untuk memisahkan ion berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan dibuat oleh Joseph John Thomson untuk memahami debit listrik pada gas untuk analisis muatan fasa gas dan elemen yang terlibat. Joseph John Thomson  Penelitiannya menyebabkan penemuan atom, isotop, dan dengan demikian diakui sebagai bapak spektrometri massa. Beberapa dekade selanjutnya, Francis William Aston mengembangkan teknik recolusioner sehingga dapat dilakukan karakterisasi atom dari berbagai elemen. Aston dianugerahi hadiah Noble Kimia pada 1922 . Francis William Aston  Instrumen yang dibuat oleh J. J. Thomson adalah spektograf parabola, menggunakan medan magnet dan listrik paralel untuk mencapai defleksi spesies ionik bergantung pada jenis muatan, muatan, dan massa. spektograf parabola buatan J. J. Thomson Ion-ion yang keluar dari sumber ion dilewatkan melalui collmator untuk membuat sinat yang kira-kira sejajar kemudian dikirim ke analyzer. Medan listrik kapasitor planar membelokkan ...
Posting Komentar
Baca selengkapnya

Down Syndrome

Sebagian besar kasus down syndrome disebabkan oleh kromosom 21 (kromosom terkecil pada manusia) yang tidak berpisah dengan baik saat pembentukan sel sperma atau sel telur, sehingga saat terjadi pembuahan, embrio akan memiliki ekstra kromosom 21 ( Gambar 1 ). Embrio yang membawa kromosom dalam jumlah ekstra akan mendapatkan produk berlebih dari gen yang diekspresikan oleh ekstra kromosom tersebut, sehingga dapat mengganggu kerja protein dan reaksi-reaksi yang terjadi di dalam tubuh. Pada tahun 40-an, sebagian besar anak down syndrome tidak dapat mencapai usia remaja akibat masalah kesehatan yang rentan diderita, seperti congenital heart defects, immunodefisiensi, dan leukimia. Saat ini dengan penanganan kesehatan yang lebih baik, penderita down syndrome dapat mencapai usia hingga 60-an tahun. Penanganan kesehatan terhadap down syndrom diantaranya adalah pemberian antibiotik hingga operasi katup jantung. Saat ini, terapi yang dilakukan terhadap penderita down syndrome juga men...
Posting Komentar
Baca selengkapnya