SISTEM TRANSPOR PROTEIN INTRASEL
~ PROTEIN SORTING
REVIEW 1: Kompartemen Intraselular
- Organel bermembran
1. Sistem endomembran
a. retikulum endoplasma - RE b. inti sel – selubung inti
c. alat/badan/kompleks Golgi d. lisosom – pada sel hewan
e. peroksisom – pada sel tumbuhan
f. vakuola, endosom, mikrosom, vesikula, dll
2. Endosimbiosis
a. mitokondria b. kloroplast
- Kompleks enzim/protein ~ organel tanpa membran 1. ribosom
REVIEW 2: Sel-sel fungsional
hidup
- distribusi material antar kompartemen sel berbeda-beda - sistem transportasi antar kompartemen
1. pasif: mengikuti gradien konsentrasi
a. difusi sederhana: non polar & kecil b. difusi berbantuan: selektif & spesifik c. osmosis: pelarut
2. aktif: melawan gradien konsentrasi
a. mengakumulasi material dalam suatu organel b. membutuhkan energi
c. kecendrungan evolusi “ sel hiperosmotik terhadap lingkungan
REVIEW 3: Modus-modus Transpor Aktif
- melibatkan protein membran
1. protein karier – transporter/translokator
2. protein kanal, yang diatur oleh
a. perubahan voltage/konsentrasi ion b. perubahan konformasi molekul/
3. protein pompa
- selektif dan spesifik
- transportasi material per sekali transpor, bukan pengaliran massal
materi kuliah hari ini:
SINTESIS PROTEIN
- Runutan asam amino suatu polipeptida: penyandian oleh genom melalui mekanisme transkripsi dan translasi
- Translasi mRNA dalam kompleks ribosom = sintesis protein
- Sebagian besar terjadi dalam kompleks ribosom dalam sitoplasma, kecuali
- Organel endosimbion: kloroplas dan mitokondria sistem genom tersendiri
- 10% kompleks ribosom masih dalam inti:
- mekanisme RNA proofreading: aktifitas 3’ 5’ eksonuklease
- RNA survaillance: memonitor misplace stop codon akibat base-paring errors during
SINTESIS PROTEIN
Ekspor RNA ke Sitosol: nuclear pore compleks
modifikasi pascatranslasi: pelipatan, pemotongan
PROTEIN SORTING setelah mitosis/meiosis
1. Organel endosimbion, yi mitokondria & kloroplas: - mengalami duplikasi selama interfase
- terdistribusi seimbang setelah sitokinesis
- kinetika jumlah organel: didikte oleh kebutuhan energi
2. Sistem Endomembran
- Profase: selubung inti menyisih dan melonggar
- Akhir Profase: pembentukan vesikula-vesikula kecil
- setiap vesikula berisi beragam protein sebagaimana kondisi awalnya
- Telofase: pembentukan kembali selubung inti dan sistem endomembran yang lain
PROTEIN SORTING sedang/setelah sintesis
Dari ribuan jenis protein
yang sedang/telah disintesis, siapa yang mengarahkan tujuan akhirnya ?
salah tujuan ?
PROTEIN SORTING KOTRANSLASI
Inisiasi sintesis protein: dalam sitosol
ribosom menempel membran RE - RE & sistem endomembran:
kotranslational import
vesicular transport
Ribosom bebas
- sitosol, inti, mt, chl & peroksisom, dll: postranslational import
Hipotesis Sinyal
Blobel & Sabatini 1971 - Polipeptida untuk tujuan RE:
ujung N dari polipeptida yang sedang disintesis dalam ribosom mengandung runutan sinyal sortir RE
kompleks mRNA-ribosom-polipeptida menempel ke membran RE melalui protein penambat
polipeptida terus disintesis sambil masuk ke lumen RE
Cesar Milstein dkk – bukti adanya runutan sinyal
- dalam cell-free system, ujung N’ polipeptida IgG yang baru disintesis lebih panjang 20 asam amino
- jika ditambah membran RE, maka IgG normal
20 asam amino tambahan = runutan sinyal
Hipotesis sinyal mengalami banyak validasi lanjutan dan berdampak luas terhadap pemahaman Biologi Sel
Fungsi runutan asam amino ke lumen RE +H
3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val
-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys -Cys-Glu-Val-Phe
-Gln-tetap dalam lumen RE
ke peroksisom -Ser-Lys-Leu
-Runutan Sinyal Sortir
Penentuan runutan asam amino sinyal:
- teknologi rekayasa genetik paling populer - 15-30 asam amino dan sangat beragam
Sinyal Sortir & Preprotein
polipeptida w/ intrinsic signal = preprotein
tujuan akhir kompartemen organellar
polipeptida w/o intrinsic signal tetap di sitosol Teknologi rekayasa genetik
Percobaan 1:
- ruas DNA penyandi runutan sinyal sortir RE dipotong dari gen penyandi protein lumen RE
- protein lumen tidak masuk ke lumen RE – ada di sitosol Percobaan 2:
- gen penyandi protein sitosol + DNA penyandi sinyal sortir RE
Membran RE, Peran SRP & translocon
Hasil validasi sinyal penyortir RE berbeda dengan hipotesis sinyal awal ada peran signal-recognition particle (SRP)
Awal sintesis suatu protein terjadi di ribosom bebas
• runutan sinyal penyortir muncul ke permukaan ribosom dikenali & diikat oleh SRP sintesis polipeptida distop
• kompleks ribosom-sinyal-SRP berikatan dengan translocon polipeptida melintas membran RE
kompleks translocon = SRP receptor + pore protein + ribosom receptor + signal peptidase
• translocon + GTP SRP lepas & sintesis polipeptida dilanjutkan • Sinyal penyortir masih terikat translocon polipeptida tumbuh
melengkung karena sintesis terus jalan
• porsi sinyal penyortir dipotong oleh signal peptidase polipeptida lengkap berada dalam lumen
Nasib Polipeptida dalam Lumen RE
dimodifikasi
dilipat membentuk
struktur tersier: segmen
hidrofobik dilipat ke bagian tengah
digabung membentuk struktur kuartener:
ikatan disulfida
glikosilasi (+sinyal
penyortir) organellar vesikula transport
gagal modifikasi
ekspor ke sitosol
Lumen RE, Peran BiP & PDI, KDEL seq.
• BiP -binding protein- keluarga chaperon HSP70:
mengikat segmen hidrofobik polipeptida, terutama yang kaya dengan Trp, Phe & Leu
Porsi hidrofobik tertanam dalam struktur tersier/kuartener protein
• PDI -protein disulfide isomerase: pembentukan dan penguraian ikatan disulfida
sampai diperoleh konformasi protein yang stabil
• Glikosilasi – penambahan gugus gula mannosa-6-fosfat: polipeptida akan dibungkus oleh vesikula transpor
alat Golgi untuk dimodifikasi lebih lanjut dan didistribusikan
Jika ujung C polipeptida: KDEL sequence
Protein Integral Membran
Segmen transmembran PIM:
α-heliks, 20-30 asam amino & hidrofobik Protein hanya satu segmen transmembran:
- setelah sintesis, polipeptida tidak lepas dari membran RE - ujung C ada runutan stop-transfer dekat segmen
Protein Integral Membran
Ujung N di sitosol
Protein Integral Membran
Protein > 1 segmen transmembran:
Vesikula Transport
- protein lumen RE
glikosilasi
- protein integral membran
KOMPLEKS GOLGI: Fungsi & Organisasi
• Stacks closest to ER (“cis” face) receive vesicles’contents from ER
• Proteins modified (e.g., glycosylation or clipping) in subsequent cisternae
• Transport via series of fission and fusion events
• Furthermost stacks (“trans” face) release vesicles that
travel to PM
PROTEIN SORTING POSTRANSLASI
Inti Sel dan Pori Inti
akhir abad 19: sifat-sifat osmotik inti sel selubung inti 1950-an - mikroskop elektron
selubung inti terdiri atas dua lapis membran sel yang saling konsentris
bagian dalam : nuclear lamina - protein penambat kromosom
- struktur penguat inti ~ sitoskeleton
bagian luar : membran RE
diantara keduanya : rongga perinuklear, 20-40 nm
ada pori inti
densitas 10-20 pori per m2
tersusun atas beragam jenis protein kompleks protein pori dg konfigurasi oktagonal
sintesis polipeptida dalam sitosol
modifikasi postranslasi
sinyal sortir penentu tujuan akhir, mis. inti sel melalui pori inti
Posttraslational Transport ke Inti Sel
Posttraslational Transport ke Inti Sel
1. Protein sitosolik fungsional mengandung runutan nuclear localization signal - NLS
2. dikenali dan diikat oleh importin – suatu protein reseptor 3. kompleks NLS-protein berikatan dengan protein fibril pori
inti GTP mengaktifkan kompleks pori inti masuk ke nukleosol
4. dalam nukleosol, importin diikat oleh protein Ran lepas dari protein yang dibawanya
5. kompleks importin + Ran keluar ke sitosol melalui pori inti yang lain nolekul Ran lepas
Posttraslational Transport ke mt & chl
1. mt & chl mempunyai membran dua lapis
• membran luar: TOM (~ TOC untuk kloroplas)
tersusun atas protein reseptor + protein kanal
• membran dalam: TIM (~TIC untuk kloroplas)
• membran yang ada TOM dan TIM berhadapan dan saling mendekat membentuk kompleks TOM - TIM sehingga tidak menyisakan ruang antar membran 2. Protein sitosolik
belum matang
mengandung runutan sinyal sortir untuk mt dan chl – transit
TUGAS 2.
Berpeluang berasal darimanakah protein-protein
yang ditemukan di dalam inti sel?
- 500 kata (1/2 halaman A4)
- kopipastekan ke bodi imel (ascii karakter) kemudian
dikirimkan ke achamadfarajallah@gmail.com setidaknya tanggal 16 nopember 2010 Pukul 12.00
- Yang mengirim tugas via attachment akan dikenakan pinalti tidak dibaca
- Yang mengirim hardcopy akan dikenakan bonus membacakan semua tugas yang masuk
