CONTOH LAPORAN RESMI
PRAKTIKUM BIOLOGI
MOLEKULER
PERCOBAAN 3
ANALISIS
DOMAIN PROTEIN FUNGSIONAL
Disusun oleh :
Sri Bekti (125010756)
Suci Ika Pratiwi (125010825)
UNIVERSITAS WAHID HASYIM
FAKULTAS FARMASI
SEMARANG
2014
PERCOBAAN 3
ANALISIS DOMAIN
PROTEIN TUNGGAL
I.
TUJUAN PERCOBAAN
1.
Mencari identitas domain yang
berperan dalam regulasi apoptosis, tirosin kinase, serta faktor transkripsi
dengan menggunakan Gene Bank Database.
II.
DASAR TEORI
Protein (asal kata protos dari
bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa
organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari
monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan
peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan
kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan
fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Kebanyakan
protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam
fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang
dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai
antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan
(dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi,
protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu
membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Protein
merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan
polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu,
protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam
biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
Biosintesis
protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa DNA ditranskripsi
menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan bagi translasi yang dilakukan
ribosom.[1] Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun
dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah
protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.
Struktur
protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer (tingkat
satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat
empat):
·
struktur
primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein yang dihubungkan
melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan ilmuwan yang berjasa
dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada protein, dengan penggunaan
beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara asam amino tertentu,
menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk dipisahkan lebih lanjut dengan
bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino menentukan fungsi protein, pada
tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa translokasi asam amino akan mengubah
fungsi protein, dan lebih lanjut memicu mutasi genetik.
·
Struktur
sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian
asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentuk
struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
- alpha helix
(α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam amino
berbentuk seperti spiral;
- beta-sheet
(β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang
tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan
hidrogen atau ikatan tiol (S-H);
-
beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan
-
gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").
·
Struktur
tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur sekunder.
Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein dapat
berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang stabil
(misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener.
~
contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.
Struktur
primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1) hidrolisis protein
dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi asam amino
ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis sekuens dari
ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari digesti dengan
tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular dengan
spektrometri massa.
Struktur
sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi circular dichroism
(CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Spektrum CD dari puntiran-alfa
menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan lempeng-beta
menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari komposisi
struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada spektrum
FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita amida-I
dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga bisa
diestimasi dari spektrum inframerah.
Struktur
protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini terdiri dari
40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu domain. Pada
protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di dalamnya.
Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan menimbulkan sebuah
fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila struktur domain pada
struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis masing-masing komponen
domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang membedakan struktur domain dengan
struktur kuartener. Pada struktur kuartener, setelah struktur kompleksnya
berpisah, protein tersebut tidak fungsional
(http://id.wikipedia.org/wiki/Protein, 2012)
Domain
merupakan suatu unit dari protein yang independent secara structural yang
memiliki karakteristik berupa protein globular kecil. Bentuk domain antara lain
: β / α barrel, forn helix bundle, β / α saddle, β / α sandwich. Domain bertanggung
jawab terhadap aktivitas protein dan biasanya memiliki fungsi yang spesifik.
Pembagian domain menurut fungsinya: DNA binding domains, RNA binding domains,
ligand (regulatory) domains, oligomerization domains. Gen Bank Database dapat
dimanfaatkan untuk melacak keberadaan motif dan domain tersebut. Dari database
tersebut dapat diketahui protein yang berbeda yang memiliki motif dan domain
yang sama, dan mereka digolongkan dalam satu family.
III.
CARA KERJA
Buka situs NCBI
Masuk ke halaman protein
yang akan dianalisis conserved domainn
Klik Conserved Domains,
for: isikan target protein, klik Go
muncul keterangan mengenai protein,
struktur 3D, kaitan dengan protein lain dan perbandingan asam amino pada domain
fungsional dengan domain pada protein lain. Klik bagian-bagian tertentu untuk
melihat keterangan lebih lanjut.
Klik See full description
untuk melihat keterangan lengkap mengenai protein target
Kumpulkan semua informasi
mengenai struktur protein, domain dan fungsinya
IV.
DATA HASIL PERCOBAAN
Analisis Domain
Protein
a) Latihan
Kode Gen :
NM_000125
Nama gen : Estrogen Receptor
Source : Homo sapiens
Kode
Protein : NP_0001162
Jumlah
Protein : 4
1.
|
|
CD 06949
Ligand
binding domain of Estrogen receptor, which are activated by the hormone
17beta-estradiol (estrogen)
|
The domain
mengikat ligan ( LBD ) reseptor estrogen ( ER ) : reseptor estrogen , anggota
dari superfamili reseptor nuklir , diaktifkan oleh hormon estrogen . Estrogen
mengatur banyak proses fisiologis termasuk reproduksi , integritas tulang , kesehatan
jantung , dan perilaku . Mekanisme utama aksi dari reseptor estrogen adalah
sebagai faktor transkripsi dengan mengikat elemen respon estrogen gen target
pada saat aktivasi oleh estrogen dan kemudian merekrut protein coactivator
yang bertanggung jawab untuk transkripsi gen target . Selain itu beberapa ERs
dapat mengaitkan dengan protein membran lain dan dapat dengan cepat
diaktifkan oleh paparan sel terhadap estrogen . Seperti anggota lain dari
reseptor nuklir ( NR ) superfamili faktor transkripsi ligan - diaktifkan , ER
memiliki DNA sentral baik dilestarikan mengikat domain ( DBD ) , sebuah
domain N - terminal variabel , engsel fleksibel dan domain mengikat ligan C -
terminal ( LBD ) . The LBD C - terminal juga mengandung AF - 2 motif aktivasi
, motif dimerisasi , dan bagian dari wilayah lokalisasi nuklir . Reseptor
estrogen telah dikaitkan dengan penuaan , kanker , obesitas dan penyakit
lainnya .
|
2
|
|
DNA-binding
domain of estrogen receptors (ER) is composed of two C4-type zinc fingers
|
DNA-binding
domain reseptor estrogen (ER) terdiri dari dua tipe C4 zinc finger. Setiap
zzinc finger berisi sebuah kelompok dari empat residu Cys yang mengkoordinasi
atom zinc tunggal. ER berinteraksi dengan sisi upstream DNA spesifik dari
gen target dan memodulasi tingkat inisiasi transkripsi. Reseptor estrogen
adalah regulator transkripsi yang memperantarai efek biologis hormon
estrogen. Pengikatan estrogen reseptor memicu dimerisasi dan pengikatan
reseptor dimer untuk elemen estrogen respon, yang adalah pengulangan
terbalik palindromic: 5'GGTCAnnnTGACC-3 ', gen target. Melalui ER, estrogen
mengatur perkembangan, reproduksi dan homeostasis. Seperti anggota lain
dari reseptor nuklir (NR) superfamili dari ligan-faktor transkripsi
diaktifkan, ER memiliki domain baik dilestarikan DNA pusat mengikat (DBD),
sebuah domain N-terminal variabel, engsel non-dilestarikan dan ligan
C-terminal mengikat domain (
|
|
|
3
|
|
Estrogen-jenis
reseptor nuklir akhir C-terminal
|
Ini adalah wilayah C-terminal
yang sangat dari subfamili reseptor nuklir yang meliputi reseptor estrogen
dan subfamili kelompok 3 A lainnya anggota. Fungsi sebenarnya dari daerah ini
tidak diketahui, tetapi domain-absen dari semua jenis lain dari reseptor
nuklir. Reseptor estrogen memodulasi AP-1-bergantung transkripsi melalui dua
mekanisme yang berbeda: melalui interaksi protein-protein pada DNA, dan
melalui tindakan non-genomik. Mekanisme yang digunakan tergantung pada
lokalisasi selular reseptor. Selain bicara lintas lebih luas dipelajari pada
DNA, tambahan non-genomik tindakan mungkin sangat penting dalam jaringan
target di mana membran terkait ERs ditemukan. Non-genomik tindakan mungkin
berkontribusi pada respon fisiologis keseluruhan dimediasi oleh ligan yang
terikat ERs dan mungkin dimediasi melalui mungkin ini domain C-terminal.
|
4
|
|
Estrogen reseptor
|
|
Tugas
Kode Gen : NM_000075.2
Kode Protein : NP_000066.1
Nama Protein : Cyclin-Dependent Kinase 4
Source : Homo sapiens
Jumlah
Domain : 2
|
|
Catalytic domain of the Serine/Threonine
Kinase, Cyclin-Dependent protein Kinase 4
|
Domain katalitik dari protein serin /
treonin kinase, cyclin-Dependent Kinase 4
Serin / treonin Kinase (STKS),
cyclin-dependent protein kinase 4 (CDK4) subfamili, katalitik (c) domain.
STKS mengkatalisis transfer gugus gamma-fosforil dari ATP ke serin / treonin
residu pada substrat protein. The CDK4 subfamili merupakan bagian dari
superfamili lebih besar yang meliputi domain katalitik dari STKS protein
lainnya, tirosin kinase protein, RIO kinase, aminoglikosida
phosphotransferase, kolin kinase, dan phosphoinositide 3-kinase. CDK milik
keluarga besar STKS yang diatur oleh siklin serumpun mereka. Bersama-sama,
mereka terlibat dalam pengendalian perkembangan sel-siklus, transkripsi, dan
fungsi saraf. Mitra CDK4 dengan ketiga siklin D-type (D1, D2, dan D3) dan
juga diatur oleh inhibitor INK4. Hal ini aktif terhadap retinoblastoma (pRb)
protein dan memainkan peran dalam mengatur fase G1 awal dari siklus sel. Hal
ini dinyatakan ubiquitously dan terlokalisir dalam nukleus. CDK4 juga
menunjukkan aktivitas kinase terhadap Smad3, transduser sinyal mengubah
faktor pertumbuhan (TGF)-beta sinyal yang memodulasi transkripsi dan berperan
dalam proliferasi sel dan apoptosis. CDK4 dihambat oleh inhibitor p21 dan
secara khusus bermutasi di melanoma manusia.
Query Coverage
|
|
|
Serine/ Threonine
protein kinases, catalytic domain
|
|
|
|
|
|
|
V.
PEMBAHASAN
Dalam
genetika, faktor transkripsi adalah sekelompok protein di dalam inti sel yang berperan
serta dalam proses transkripsi kode genetik menjadi mRNA. Faktor transkripsi
merupakan mata rantai terakhir pada lintasan transduksi sinyal yang
mengkonversi sinyal ekstraselular menjadi modulasi ekspresi genetik. Regulasi
transkripsi dicapai dengan terikatnya protein pada deret dan motif struktur DNA
tertentu yang biasanya terletak pada hulu gen target.
Sebelum
proses transkripsi terjadi, DNA mengalami suatu tahapan "pematangan"
atau penyiapan. Ini biasanya berupa perubahan konformasi pada molekul DNA dan
pembukaan pilinan secara lokal. Selanjutnya beberapa protein akan menempati
beberapa titik di dekat promoter inti untuk mempersiapkan tempat bagi enzim
RNA-polimerase dan menunjukkan ribosom tempat ia harus memposisikan diri.
Rangkaian protein inilah yang disebut faktor transkripsi.
Faktor
transkripsi diketahui berperan penting dalam pengendalian sejumlah variasi
fenotipe penting. Selain itu, banyak lokus sifat kuantitatif (QTL) yang
ditemukan ternyata memuat sekuens yang mengkode faktor transkripsi.
Sekuens-sekuens yang mengkode faktor transkripsi untuk suatu gen disebut
sebagai trans-acting sequences ("sekuens beraksi trans") karena
mengatur ekspresi suatu gen dari kejauhan.
Kinase
tirosina (bahasa Inggris: tyrosine kinase, EC 2.7.10) adalah sejenis enzim
kinase yang mempercepat proses pemindahan gugus gamma fosfat dari molekul donor
berupa nukleotida trifosfat menuju molekul target dalam reaksi fosforilasi
tirosina.
Reaksi
yang terjadi berupa: ATP + Tirosina --(Tirosina kinase)--> ADP + Tirosina
fosfat.dan berdampingan dengan enzim tirosina fosfatase yang memindahkan gugus
fosfat dari Tirosina fosfat.Tirosina kinase banyak ditemukan pada pencerap
faktor pertumbuhan, terutama pada domain sitoplasmiknya.
Apoptosis
adalah kematian sel terprogram yang merupakan proses penting dalam pengaturan
homeostasis normal, proses ini menghasilkan keseimbangan dalam jumlah sel
jaringan tertentu melalui eliminasi sel yang rusak dan proliferasi fisiologis
dan dengan demikian memelihara agar fungsi jaringan normal.
Adapun
terjadinya penyebab diatas sebagai berikut:
~ Selama proses perkembangan
~ Sebagai suatu mekanisme homeostatik untuk
memelihara sel di jaringan.
~ Sebagai suatu mekanisme pertahanan seperti reaksi
imun
~ Apabila sel-sel dihancurkan oleh penyakit atau
agent-agent yang berbahaya.
~
Proses Penuaan.
Pada
mamalia dewasa, apoptosis terjadi secara berkesinambungan dalam polulasi sel
yang berproliferasi lambat seperti epitel hati, prostat dan korteks adrenal dan
dalam populasi yang berproliferasi cepat seperti epitel intestinal yang
membentukkan kripta dan deferensiasi spermatogonia. Walaupun banyak sel yang
hilang dalam populasi pada tipe yang lebih lambat secara jelas adalah hasil
dari kumpulan sel–sel dijaringan, dalam kenyataannya, mitosis dan apoptosis
seimbang satu sama lain dibawah kondisi yang siap. Ada yang sedang tumbuh
membuktikan bahwa apoptosis diatur dalam suatu mode resiprokal ke mitosis oleh
faktor pertumbuhan (growth factor) dan hormon - hormon tropik. Raff telah
menegaskan bahwa kebanyakan sel-sel pada binatang yang lebih tinggi mungkin
memerlukan simulasi tropik yang terus menerus untuk kehidupan. Raff juga
menyatakan bahwa suatu peningkatan dalam jumlah sel pada tempat-tempat khusus
dapat memimpin kompetisi seluler yang lebih besar untuk faktor tropik yang
menstimulasi mitosis dan menghambat apoptosis, ini berbalik secara temporer
terhadap keseimbangan antara kedua proses, mengakibatkan populasi sel kebentuk
levelnya. Walaupun demikian, terdapat bukti bahwa substansi yang aktif menstimulasi
apoptosis juga mungkin terlibat didalam hemostatis populasi sel normal. Dalam
kultur primer sel endokrin kelinci, faktor yang menginduksi mitosis dan
apoptosis telah ditemukan disekresi ke dalam siklik kecuali model reciprocal,
dengan hasil bahwa sejumlah sel menunjukkan fluktuasi pada dasar harian tetapi
relatif tetap konstan untuk berlanjut ke periode waktu tertentu
Pada
praktikum ini dilakukan analisis domain dari suatu protein yang mempunyai peran
tertentu dalam regulasi apoptosis, tirosin kinase, atau factor transkripsi.
Analaisis domain dilakukan pada protein estrogen receptor isoform 1 dan
catalase ( homo sapiens) . Dari analisis data didapatkan :
1. Terdapat 4 domain dari protein estrogen receptor
isoform 1, yaitu :
a.
Ligan binding domain dari reseptor estrogen, yang diaktifkan oleh hormon
17beta- estradiol (estrogen) yang berfaungsi mengatur berbagai proses
fisiologis, termasuk reproduksi, integritas tulang, kesehatan jantung, dan
perilaku.
b. DNA-binding domain reseptor estrogen (ER) terdiri
dari dua jenis tipe C4- zinc finger yang berfungsi mengatur perkembangan,
reproduksi dan homeostasis.
c. Estrogen-jenis reseptor nuklir akhir C-terminal
dimana fungsi sebenarnya dari domain ini belum diketahui.
d.
Estrogen reseptor pada domain ini tidak terdapat fungsinya.
2. Terdapat 2 domain dari protein catalase ( cyclin
dependent kinase _homo sapiens), yaitu :
a. Domain katalitik dari protein serin /
treonin kinase (STKS), cyclin-Dependent Kinase 4. STKS mengkatalisis transfer
gugus gamma-fosforil dari ATP ke serin / treonin residu pada substrat protein. The
CDK4 subfamili merupakan bagian dari superfamili lebih besar yang meliputi
domain katalitik dari STKS protein lainnya, tirosin kinase protein, RIO kinase,
aminoglikosida phosphotransferase, kolin kinase, dan phosphoinositide 3-kinase.
CDK milik keluarga besar STKS yang diatur oleh siklin serumpun mereka.
Bersama-sama, mereka terlibat dalam pengendalian perkembangan sel-siklus,
transkripsi, dan fungsi saraf. Mitra CDK4 dengan ketiga siklin D-type (D1, D2,
dan D3) dan juga diatur oleh inhibitor INK4. Hal ini aktif terhadap
retinoblastoma (pRb) protein dan memainkan peran dalam mengatur fase G1 awal
dari siklus sel. Hal ini dinyatakan ubiquitously dan terlokalisir dalam
nukleus. CDK4 juga menunjukkan aktivitas kinase terhadap Smad3, transduser
sinyal mengubah faktor pertumbuhan (TGF)-beta sinyal yang memodulasi
transkripsi dan berperan dalam proliferasi sel dan apoptosis. CDK4 dihambat
oleh inhibitor p21 dan secara khusus bermutasi di melanoma manusia.
b. Domain katalitik Phosphotransferases.
Serin atau treonin-kinase spesifik subfamili.
VI. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1.
Analisis
domain dilakukan pada protein NP_000116 (estrogen receptor isoform 1) dan
NP_000072.2 (catalase (Homo sapiens)).
2.
Terdapat
4 domain dari protein NP_000116 (estrogen receptor isoform 1), yaitu Ligan
binding domain dari reseptor estrogen, yang diaktifkan oleh hormon 17beta-
estradiol (estrogen), DNA-binding domain reseptor estrogen (ER) terdiri dari
dua jenis tipe C4- zinc finger, Estrogen-jenis reseptor nuklir akhir
C-terminal, dan Estrogen reseptor.
3. Terdapat 2 domain dari protein
catalase ( cyclin dependent kinase _homo sapiens), yaitu : Domain
katalitik dari protein serin / treonin kinase (STKS), cyclin-Dependent Kinase 4 dan Domain katalitik Phosphotransferases.
Serin atau treonin-kinase spesifik subfamili.
DAFTAR PUSTAKA
Brock TD, Madigan MT. Biology of Microorganisms. 5th ed. Prentice Hall. New Jersey. 1988
Furuya
H, et al. 2005. An improved method for
Southern DNA and Northern RNA blotting using a Mupid®-2 Mini-Gel
electrophoresis unit. J Biochem Biophysi Meth 68: 139-143.
Suharsono
dan Widyastuti, Utut. 2006. Pelatihan
Singkat Tekni Dasar Pengklonan Gen. Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan
Bioteknologi-Lembaga Penelitian dan Pemberdayaan Masyarakat IPB dengan
DIKTI-DIKNAS. Bogor.
Susanto,
A.H (2002), Bahan Ajar Genetika Dasar,
Fakultas Biologi UNSOED, Purwokerto
Yuwono, T., 2008, Biologi Molekular, Erlangga, Jakarta
http://www.ncbi.nlm.nih.gov
adalah energi aktif yang menyebabkan terjadinya suatu perubahan pada diri sesorang yang nampak pada gejala kejiwaan, perasaan, dan juga emosi, sehingga mendorong individu untuk bertindak atau melakukan sesuatu dikarenakan adanya tujuan, kebutuhan, atau keinginan yang harus terpuaskan.
