BAB 5. SENYAWA RACUN PROTEIN DAN ASAM AMINO
5.7. Inhibitor Polipeptida
Peptida terdiri dari dua residu asam amino atau lebih yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Peptida yang banyak mengandung ikatan lebih dari 10 residu asam amino dinamakan polipeptida. Banyak komponen hormon dan protein sederhana merupakan polipeptida. Ikatan peptida (suatu ikatan amida) tidak bersifat basa maupun asam dan tidak bermuatan pada pH fisiologis. Oleh karena itu, pembuatan peptida dari unsur-unsur asam aminonya pada pH 7.4 disertai oleh kehilangan satu muatan positif dan satu muatan negatif per ikatan peptida yang terbentuk. Akan tetapi, peptida adalah molekul yang bermuatan pada pH fisiologis karena mempunyai muatan pada gugus C- dan N-terminal dan pada gugus fungsional yang terdapat pada residu asam amino polar yang melekat pada atom-atom α-karbon.
Semua racun yang terdapat pada jamur Amanita spp adalah peptida. Distribusi peptida bervariasi dalam bagian yang berbeda pada jamur, dengan bagian atas yang merupakan bagian yang mematikan. Racun polipeptida pada jamur dibagi menjadi lima macam yaitu amatoksin, falotoksin, virotoksin, falolisin dan asam ibotenat (muscimol). Amatoksin, falotoksin dan virotoksin terdapat pada A. bisporigera, A. ocreata, A. phalloides, A. phalloides var. alba, A. suballiacea, A tenuifolia, A. virosa dan beberapa jamur lainnya. Falolisin merupakan kelompok yang baru ditemukan dan hanya terdapat pada A. phaloides. Asam ibotenat dijumpai pada A. cothurnata, A. muscaria var. formosa, A. muscaria var. muscaria dan A. pantherina. Jamur Amanita dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 5.23.
Amatoksin merupakan oktapeptida bisiklik yang lebih berpotensi dibanding racun lainnya. Amatoksin mulai merusak ketika sampai di hati. Amatoksin kemudian dikeluarkan oleh cairan empedu menuju darah dimana dibawa kembali ke hati, hal tersebut menyebabkan lingkaran kerusakan dan ekskresi. Dalam liver, amatoksin menghalangi RNA polimerase II. Hati dihancurkan secara pelan-pelan dan tidak dapat memperbaiki dirinya sendiri yang menyebabkan RNA polimerase tidak aktif. Amatoksin mempunyai sembilan
amida (hanya dijumpai pada A. virosa), amanulin, asam amanulunat dan proamanulin.
Gambar 5.23. Jamur Amanita virosa (http://130.69.82.200/image/ Amanita_virosa.jpg dan www.mushroom-
thejournal.com)
Falotoksin adalah semua derivat dari tujuh amino acid cyclic peptide backbone yang sama. Falotoksin terdiri dari dua kelompok yaitu netral dan asam. Falotoksin netral mengandung D-treonin sedangkan falotoksin asam mengandung asam beta hidroksi suksinat. Falotoksin menghancurkan sel liver dengan mengganggu keseimbangan G-actin dengan F-actin yang menyebabkan perubahan menyeluruh pada F-actin. Hal ini menyebabkan jumlah eksvaginasi pada membran sel hati yang membuat sel mudah terkena cacat oleh gradien tekanan rendah. Hal ini diikuti dengan kehilangan ion potasium dan enzim sitoplasma yang menyebabkan kekurangan ATP dan glikogen dan selanjutnya kehancuran final pada hati. Falotoksin mempunyai bagian racun yang terdiri dari faloin, faloidin, falisin, profaloin, falacin, falacidin dan falisacin.
Virotoksin merupakan heptapeptida monosiklik, bukan peptida bisiklik meskipun mempunyai efek keracunan yang sama dan nampak merupakan derivat dari falotoksin. Virotoksin terdiri dari viroidin, desoksoviroidin, ala 1-viroidin, ala 1-deksoviroidin, viroisin dan desoksoviroisin. Falolisin merupakan protein yang aktif dalam hemolitik tetapi labil apabila terkena panas dan asam. Asam ibotenat atau asam muscimol ibotenat adalah asam amino eksitatori (EAA) dan muscimol merupakan derivatnya. Racun ini beraksi dengan menirukan transmiter alam asam glutamat dan asam aspartat pada neuron dalam sistem syaraf pusat dengan reseptor spesial untuk asam amino. Racun ini juga menyebabkan kematian selektif pada neuron sensitif pada EAA.
Polipeptida seperti asam amino dan molekul yang bermuatan lainnya, dapat diisolasi oleh teknik yang memisahkan berdasarkan muatan misalnya elektroforesis, dan kromatografi pertukaran ion. Nilai Pk untuk gugus karboksil C-terminal suatu polipeptida lebih tinggi dari Pk gugus karboksil asam amino yang sama sehingga COOH peptida adalah asam yang lebih lemah. Sebaliknya gugus amino N-terminal adalah asam yang lebih kuat dan mempunyai Pk yang lebih rendah. Pergeseran Pk ini terutama disebabkan oleh perubahan gugus α amino yang bermuatan menjadi ikatan peptida yang netral.
Akibat fisiologis dari perubahan struktur primer penggantian satu asam amino dengan asam amino lain dalam urutan linier dari kira-kira 100 asam amino atau lebih dapat mengurangi atau menghilangkan aktivitas biologi dengan akibat- akibat yang serius, misalnya penyakit sickle cell. Memang benar banyak kelainan metabolisme herediter dapat disebabkan oleh sedikit perubahan semacam ini. Penggunaan cara kimia dan fisika baru untuk menentukan struktur protein jelas telah menambah pengetahuan dasar biokimia untuk banyak penyakit herediter.
Peptida seperti halnya amida, dapat disintesis oleh reaksi antara gugus karboksil yang diaktifkan seperti asam klorida, asam anhidrida, atau tioester dalam satu asam amino dan gugus amino dari asam amino lainnya, seperti misalnya antara asam klorida sistein dan lisin. Akan tetapi bila reaksi ini berlangsung, gugus karboksil yang diaktifkan juga bereaksi dengan gugus α
karboksil juga dapat bereaksi dengan gugus amino dari sisteinil klorida lainnya menghasilkan sis-sis-Cl dan proses ini dapat berlangsung terus menghasilkan sis- sis-sis-Cl dan seterusnya. Untuk menghindari hasil sampingan yang tidak dikehendaki ini, semua gugus amino yang harus dikeluarkan dari reaksi dihambat setelah ikatan peptida terbentuk. Gugus yang menghambat dihilangkan sehingga tinggal peptida yang diinginkan.
Sel binatang, tumbuh-tumbuhan dan bakteri mengandung berbagai jenis polipeptida dengan berat molekul rendah (3 - 100 residu asam amino) yang mempunyai aktivitas fisiologis yang sangat besar. Beberapa diantaranya termasuk sebagian besar hormon polipeptida mamalia, hanya mengandung ikatan peptida yang terbentuk antara gugus α amino dan α karboksil dari dua asam L-α-amino yang terdapat dalam protein. Akan tetapi penambahan asam amino atau derivat- derivat asam amino protein mungkin juga terdapat pada polipeptida (walaupun tidak pada protein).
Polipeptida pendek bradikinin dan kalidin adalah zat hipotensis otot polos yang dikeluarkan dari protein plasma spesifik yang terkena bisa ular atau enzim proteolitik tripsin. Glutation diperlukan untuk fungsi beberapa enzim dan insulin. Diduga bahwa glutation dan enzim glutation reduktase berfungsi baik pada degradasi insulin maupun pada pembentukan ikatan-ikatan disulfida yang tepat pada insulin.
Antibiotik berstruktur polipeptida yang dikeluarkan oleh jamur sering mengandung asam amino D maupun L, dan asam amino yang tidak terdapat dalam protein. Contohnya adalah tirposidin dan gramisidin S, polipeptida siklik yang mengandung D-fenilalanin dan asam amino non protein ornitin. Tirotropik regulatori hormon (TRH) pada hewan melukiskan variasi lainnya. Glutamat N- terminal prolil karbonil terdapat sebagai amida. TRH dalam jumlah sedikit (mikrogram) yang disuntikkan pada manusia segera merangsang tiroid stimulating hormon.
Sebagai contoh lainnya adalah, suatu polipeptida mamalia dalam struktur primernya dapat mengandung lebih dari satu polipeptida yang secara fisiologis potensial. Contohnya adalah lipotropin, suatu hormon lipofisis yang merangsang
pelepasan asam-asam lemak dari jaringan adiposa. Dalam struktur primer lipotropin terdapat rangkaian asam-asam amino yang biasanya terdapat pada hormon polipeptida lain yang mempunyai aktivitas fisiologis yang berbeda. Ini termasuk melanosit stimulating hormon dan empat peptida dengan aktivitas seperti candu (metionin, enkefalin dan endorfin). Oleh karena itu ada kemungkinan bahwa polipeptida merupakan suatu prazat biologi untuk peptida- peptida yang lebih kecil.
Karboksipeptidase adalah kelompok enzim pankreas yang berfungsi pada digesti protein. Khusunya pada eksopeptidase yang menghidrolisis ikatan peptida terminal pada akhir karboksil rantai polipeptida. Kentang mengandung protein yag stabil pada kondisi panas yang merupakan karboksipeptidase inhibitor. Level karboksipeptidase inhibitor pada kentang sekitar 0.03% berat basah tidak signifikan sebagai anti nutrisi pada ayam.