Langsung ke konten utama

Trik Imidazole Tempatkan Histidines untuk Lindungi Heme dalam Saluran Transit

loading...
bisnis online
(KeSimpulan) Para peneliti mengisolasi saluran penangkutan yang vital tetapi rentan bagi molekul heme melintasi membran biologis. Dalam beberapa hal sebuah sel di tubuh atau suatu organelle dalam sel itu ibarat kota bertembok kuno. Kehidupan di dalam sangat bergantung pada kecerdasan para penjaga gerbang. Jika terlalu banyak perusuh menyelinap, kota mungkin mengeluarkan senjata. Dan jika penjaga gerbang selular tidak bisa mengontrol aliran ion dan molekul masuk/keluar dari sel, sel akan mati.

Karena pentingnya, gerbang selular atau saluran dan pengangkutan telah menjadi sasaran intens ilmiah. Salah satu substansi risiko menyeberangi membran sel adalah sebuah molekul disebut heme yang memainkan peran penting dalam menyediakan energi bagi sel untuk melakukan reaksi kimia yang mendukung kehidupan. Meskipun heme dibuat di dalam sel bakteri atau organel, tetap harus dipindah dan dipasang ke protein sebelum berfungsi. Terlebih lagi karena secara kimiawi rentan maka heme harus dilindungi.

Awal tahun ini para ilmuwan di Washington University di St Louis menemukan saluran yang ada pada tanaman dan banyak bakteri yang keduanya melakukan transfer dan melindungi heme. Hasil kerja yang dilakukan oleh mahasiswa pascasarjana Elaine Frawley dan profesor biologi Robert Kranz baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.

Heme adalah lingkaran atom yang menyimpan besi. Tubuh membutuhkan zat besi karena dengan mudah menerima dan mendonorkan elektron yang berguna untuk semua jenis kimia selular. Tapi dengan cara yang sama, besi bebas akan berpartisipasi dalam reaksi kimia yang dapat merusak produk sampingan sehingga membunuh sel-sel. Ini adalah salah satu alasan besi biasanya terikat dalam heme atau protein lain. Heme adalah komponen penting dari dua jenis molekul. Salah satunya adalah molekul hemoglobin yang mengikat oksigen dalam paru-paru dan memasok ke seluruh tubuh.

Lebih dari setengah heme dalam tubuh dalam hemoglobin, tapi beberapa sisanya di hemeproteins disebut cytochromes. Ini adalah bagian dari rantai molekul yang tertanam dalam membran organel sel yang memeras energi dari makanan. Molekul-molekul dalam ekstrak rantai elektron dari molekul gula, menyedot sedikit energi mereka dan melewati molekul berikutnya yang juga siphons dari sedikit energi, dan seterusnya.

Kranz telah mengabdikan sebagian besar karirnya untuk memahami mesin molekuler yang membuat cytochromes C, salah satu yang paling penting protein ini. Ada beberapa versi berbeda dari mesin ini, tetapi kelompok heme selalu berkumpul di lingkungan yang dilindungi di dalam organel sel atau bakteri dan kemudian bergerak ke luar, di mana terkunci menjadi protein cytochromes C duduk di luar membran sel.

Untuk mengetahui bagaimana heme menyeberangi membran, Frawley menggunakan strain dari common bakteri usus jinak, Escherichia coli. Tetapi E. coli ini khusus dengan mesin pembuat cytochromes C sudah dihapus dan diganti dengan mesin yang diambil dari Helicobacter hepaticus yang baru saja ditemukan sebagai bakteri penyebab hepatitis. Sistem Helicobacter membuat fitur cytochrome sebuah humongous protein yang disebut CcsBA dimana berulang kali melalui membran sel, meninggalkan situasi kacau di kedua sisi.

Bagian-bagian molekul yang melewati membran disebut transmembrane domains. Dengan menjebak heme protein terisolasi dalam saluran, Frawley menunjukkan bahwa dua transmembrane domains datang bersama untuk membentuk saluran pada heme. Protein seperti CcsBA yang tertanam di dalam membran sel sulit untuk bekerja. Membran adalah lipid atau lemak, jadi mencoba untuk mengekstrak protein membran adalah seperti berusaha untuk mencuci piring berminyak. Frawley harus menggunakan deterjen keras untuk memisahkan protein dan bahkan kemudian membawanya satu atau dua tahun untuk memurnikan protein agar dapat bekerja.

"Ketika saya punya cukup banyak protein dan terkonsentrasi murni dalam tabung tes, saya bisa melihat berwarna merah, warna heme," kata Frawley, bahwa dirinya telah menangkap heme protein di dalam saluran. Hanya untuk memastikan, dia menganalisis sampel spectroscopically dan mengkonfirmasikan bahwa memang menyerap cahaya pada panjang gelombang karakteristik heme.

Tapi itu bukanlah akhir dari cerita. Heme adalah sebuah blok bangunan, bagian dari keseluruhan. Seperti bagian dari sebuah meja yang anda beli dalam kotak kardus dan harus merakit sendiri, "proyeksi" menempelkannya ke kotak yang berhubungan "lubang" di bagian lain. Proyeksi tersedia dalam elektron dan masalah heme adalah untuk mencegah oksidasi atau memberikan beberapa dari cadangan elektron, sebelum menunggu dapat dipasang ke cytochrome. Hanya yang non-oksidasi yang dapat membentuk ikatan secara tepat dengan cytochrome pendahulu di luar sel. Tapi ketika sedang melintasi saluran dan sebelum terikat pada cytochrome, heme dihadapkan pada permusuhan yaitu lingkungan oksidasi.

Bagaimana agar terlindung saat transit? Frawley dan Kranz mengetahui bahwa beberapa bagian dari protein membran CcsBA sangat kekal yang berarti bahwa tidak peduli betapa evolusi mengubah sisa protein akan meninggalkan bagian-bagian ini sendirian. Dugaan diberikan pada empat salinan dari asam amino histidine yaitu penjaga molekul yang melindungi heme dari oksidasi. Ketika Frawley memutasi histidine di bagian dalam membran, spektrum penyerapan protein menunjukkan berhenti berfungsi. Saluran tidak dapat mengikat protein heme lagi. "Itulah titik kunci. Histidines harus ada di sana untuk mengikat dan melindungi heme dari lingkungan," kata Kranz.

Untuk membuktikan mutasi histidine menjadi masalah tersendiri, peneliti menambahkan imidazole (senyawa kimia kecil yang sama sebagai bagian dari histidine untuk kultur E. coli. Imidazole memperbaiki saluran yang rusak dan E. coli mulai membuat cytochrome lagi. "Mungkin merupakan hasil paling besar saya yang sudah 23 tahun di laboratorium," kata Kranz yang menyebut ini sebagai The imidazole trick.
bisnis online
Ikuti sains dan teknologi terkini di: Laporan Penelitian. Update via: Google+ Twitter Facebook Pinterest YouTube
Kesimpulan.com menerima konten tentang teknologi, sains, lingkungan dan bisnis dari siapa saja. Kami siap untuk publikasi dan press release. Informasi lanjut kunjungi laman ini.

Komentar