3. Mekanisme Kerja Re
Secara umum retikulum endoplasma berperan sebagai jalur transportasi intraseluler bagi sel. Dikenal ada duajenis retikulum endoplasma, yaitu retikulum endoplasma halusdan retikulum endoplasma kasar. Selain itu di dalam retikulum endoplasma terdapat berasosiasi pula dengan mikrotubul. ERQC ( Bagian Kualiti Kontrol RE ) adalah turuan dari rRE dan juga
Gambar 1. Subkompartment Retikulum Endoplasma. ( rER=rough endoplasmic reticulum, sRE=smooth endoplasmic reticulum, MAM=mitochondria associated membran, ERQC=endoplasmic reticulum quality controll compartment, PAM = plasma membran associated membran, dan ERES= endoplasmic reticulum exit site)
A. Biosintesis Protein RE
Pada retikulum endoplasma kasar, partikel-partikel ribosom melangsungkan sintesis protein. Sebagain dari protein tersebut akan menjadi protein transmembran, dan sebagian yang lain dimasukkan kedalam sistern retikulum endoplasma. Protein transmembran diperuntukkan untuk membran sell atau membran organel-organel lain, sedangkan protein yang dilepaskan ke dalam sisterna diperuntukkan bagi organel-organel sel atau untuk disekresikan.
Sintesis protein pada retikulum endoplasma melibatkan dua reseptor, yaitu (i) reseptor yang mengenali ribosom sub unit besar dengan rantai polipeptidanya yang baru terbentuk dan (ii) reseptor yang mengikat ujung 3’mRNA yang pada eukariota ditandai dengan poli
Sintesis protein dilakukan oleh polisom atau ribosom pada membran retikulum endoplasma. Pada mRNA terdapat kodon untuk protein isyarat (signal peptida). Tahap-tahap berlangsungnya sintesis protein membran retikulum endoplasma adalah (Partin, 2007) sebagai berikut :
1. mRNA keluar dari inti dan berlekatan dengan ribosom untuk memulai sintesis protein. Ribosom pada mRNA bergerak menuju kodon star, dan selanjutnya mentranslasi kodon untuk protein isyarat menghasilkan protein isyarat atau signal peptida. Translasi berlangsung di dalam sitosol, dan di dalam sitosol terdapat partikel pengenal isyarat (signal recognition particel = SRP).
2. Protein isyarat (signal peptide ) berikatan partikel pengenal isyarat. Protein pengenal isyarat selanjutnya terikat pada reseptor yang terdapat pada permukaan membran retikulum endoplasma
3. Ikatan antara protein pegenal isyarat dengan reseptornya menyebabkan saluran translokasi protein pada membrane RE terbuka dan memungkinkan polipeptida (protein isyarat) masuk ke dalam lumen retikulum endoplasma. Untuk sementara sintesis protein terhenti hingga protein isyarat menembus celah yang terdapat pada membran retikulum endoplasma.
4. Setelah protein isyarat menembus membran retikulum endoplasma, sintesis polipeptida baru dimulai. Protein isyarat yang terdapat di dalam lumen retikulum endoplasma selanjutnya dilepaskan oleh signal peptidase.
5. Seiring dengan terlepasnya protein isyarat, perpanjangan polipeptida berlangsung di dalam lumen hingga ribosom mencapai kodon stop. Selanjutnya polipeptida barudilepaskan kedalam lumen. Ribosom yang telah selesai melaksanakan translasimengalami disosiasi dan terlepas di dalam sitoplasma.
Selain itu sintesis protein pada membrane retikulum endoplasma,, sintesis protein juga dapat berlangsung di dalam sitoplasma yang dilakukan oleh ribosom atau polisom.
Terdapat perbedaan target antara protein yang disintesis di dalam sitoplasma oleh ribosom bebas dengan protein yang disintesis oleh ribosom yang terikat padapermukaan membrane retikulum endoplasma kasar. Sintesis protein yang disintesis oleh ribosom bebas di dalam sitoplasma ditujukan untuk antara lain protein inti, protein mitokondria, protein
kloroplas dan protein peroksisom. Sintesis protein yangberlangsung pada ribosom yang terikat membran retikulum endoplasma kasar ditujukan untuk antara lain protein membran plasma, protein vesikula sekresi dan protein lisosom.
Seperti diuraikan sebelumnya bahwa sitosol mengandung dua populasi ribosom, yaitu ribosom bebas dan ribosom yang menempel pada retikulum endoplsma kasar.
Kedua set ribosom tersebut secara struktural identik. Ribosom yang mentranslasi protein yang diperuntukkan untuk RE melekat pada permukaan hialoplasmik membran retikulum endoplasma. Ribosom yang mensintesis protein sitoplasma tetap dalam keadaan bebas di dalam sitoplasma. Protein yang disintesis pada ribosom yang menempel pada RE ditranslokasi ke dalam lumen melalui saluran aqueous yang ada pada membran RE. Adanya perbedaan antara translokasi protein terlarut dan yang diperuntukkan untuk membran. Untuk protein yang diperuntukkan pada membran RE, protein pengenal isyarat (SRP) lebih dahulu dilepaskan pada saat translokasi berlangsung. Selanjutnya ribosom subunit besar menempel pada saluran translokasi dan sintesis protein dilanjutkan.
Integrasi protein transmembran sederhana ke dalam membrane RE erat kaitannya dengan proses translokasi. Beberapa protein transmembran tertanam ke dalam membran RE dari pada ditranslokasi secara sempurna. Signal peptida menginisiasi translokasi secara normal. Pada protein transmembran terdapat tambahan urutan asam amino hidrofobik yang aktif sebagai stop transfer sequence, dan mencegah translokasi lebih lanjut. Stop transfer sequence dilepaskan secara lateral ke dalam membran untuk berperan sebagai jangkar membran.
Untuk protein terlarut, mekanismenya sama dengan translokasi yang berlangsung pada protein transmembran, hanya protein ini tidak memiliki urutan asam amino hidrofobik yang aktif sebagai stop transfer sequence, sehingga translokasiberlangsung sempurna.
B. GLIKOSILASI
Sebagian besar protein yang masuk ke dalam sisterna atau lumen retikulum endoplasma mengalami glikosilasi sebelum diangkut ke bagian lain dari sel. Glikosilasi pendahuluan berlangsung di dalam retikulum endoplasma dimana karbohidrat dipindahkan ke protein dan menghasilkan glikoprotein, yaitu suatu molekul yang memiliki rantai oligosakarida.
Molekul-molekul oligosakarida tersebut terikat pada fosfolipida (fosfatidilkolin). Pada mulanya oligosakarida tersebut terikat pada lipida membran dengan orientasi ke arahsitoplasma. Melalui bantuan enzim pemindah yang disebut flipase, fosfatidilkolin dipindahkan melalui gerakan flip-flop. Sehingga ia berada pada permukaan luminal dari retikulum endoplasma. Rantai oligosakarida ini terdiri dari 14 buah monosakarida yang terdiri atas dua molekul N-acetyl glukosamin (Nag), 9 molekul mannosa (man), dan 3 molekul glukosa.
Oligosakarida terikat secara kovalen pada gugus NH2 residu asparagin (Oligosakarida berikatan N), kadang-kadang terikat pada gugus OH, suatu residu serin, treonin atauhidroksilisin. Pemindahan oligosakarida ke molekul protein dibantu oleh enzim transmembran, yaitu glukosil transferase. Pada waktu oligosakarida masih berada di dalam lumen retikulum endoplasma, satu mannosa dan tiga unit glukosa dihilangkan, dan selanjutnya glikoprotein dipindahkan ke permukaan kompleks golgi.
C. HOMEOSTASIS GLUKOSA DARAH
Glukosa-6-fosfatase adalah enzim retikulum endo- plasma yang terikat membran, mengkatalis pelepasan glukosa bebas dari bentuk tesfosforilasi di dalam sel hati. Oleh sebab itu, glukosa-6-fosfatase berperan menjaga tingkat homeostasis glukosa dalam darah. D. SINTESIS LESITIN
Lesitin atau fosfatidilkolin disintesis dari asam lemak, gliserolfosfat dan kolin. Sintesis lesitin terdiri atas tiga tahap, yaitu tahap I, II, dan III. Setiap tahap dikatalisis oleh enzim terlarut dalam bilayer lipida retikulum endoplasma. Tempat aktivitas enzim mengarah ke sitosol. Tahap- tahap sintesis lesitin adalah sebagai berikut :
Tahap I
Asiltransferase menggabungkan asam lemak fosfat KoA menghasilkan asam fosfatidat.
Tahap II
Asam fosfatidat membebaskan gugus fosfat oleh enzim fosfatalase, berbentuk digliserid Tahap III
Kolinfosfotransferase menggabungkan gliserida dengan CPP kolin menghasilkan fosfati-dilkolin atau lesitin.
E. SINTESIS KOLESTEROL
Biosintesis kolesterol yang berlangsung di dalam retikulum endoplasma melibatkan sejumlah enzim. Enzim-enzim tersebut ada dalam bentuk enzim terlarut, dan yang lain dalam bentuk enzim yang terikat pada membran. Kolesterol disintesis dari asetat dan secara bertahap menghasilkan HMG-CoA. HMG-CoA selanjutnya diubah menjadi mevalonat dengan bantuan enzim HMG-CoA reduktase yang merupakan enzim terikat membran. Mevalonat selanjutnya diubah secara bertahap menjadi Fernesyl pirofosfat.
Semua enzim yang berperan dalam perubahan mevalonat menjadi Fernesyl pirofosfat. Semua enzim yang berperan dalam perubahan mevalonat menjadi Farnesyl pirofosfat merupakan enzim-enzim terlarut. Farnesyl pirofosfat selanjutnya diubah menjadi squalen dengan bantuan squalen sintetase. Enzim squalen sintetase merupakan enzim yang terikat membran. Squalen sintetase selanjutnya diubah secara bertahap menjadi kolesterol. Semua enzim yang membantu dalam proses perubahan squalen menjadi kolesterol merupakan enzim-enzim yang terikat membran.
Prekursor untuk biosintesis hormon steroid adalah kolesterol yang disintesis dari asetat. Untuk berlangsungnya proses tersebut, diperlukan kerja sama dengan mitokondria. Kolesterol sendiri disintesis di retikulum endoplasma halus. Kolesterol yang dihasilkan dibawa ke mitokondria dan diproses lebih lanjut hingga menghasilkan pregnenolon. Kemudian pregnenolon diubah secara bertahap melalui serangkaian reaksi enzimatis menjadi hormon steroid seks, misalnya testosteron. Selain itu kolesterol juga dapat dijadikan prekuersor untuk pembentukan hormon-hormon aldosteron seperti mineralokortikoid dan hormon kortisol.
G. SINTESIS GLIKOPROTEIN
Berbagai jenis protein yang akan ditranspor ke bagian luar sel biasanya dalam bentuk glikoprotein. Proses awal dari pembentukan glikoprotein berlangsung didalam lumen retikulum endoplasma melalui proses glikosilasi seperti yang telah dibahas pada bagian terdahulu. Retikulum endoplasma dengan sendirinya terlibat di dalam modifikasi berbagai jenis protein sekretori melalui penambahan residu karbohidrat pada ujung proksimal dari polipeptida dan proses selanjutnya berlangsung di dalam badan golgi.
H. SISTIM HIDROKSILASI
Retikulum endoplasma secara kimiawi memodifikasi xenobiotiks, yaitu bahan-bahan toksik yang berasal dari dalam dan luar sel. Retikulum endoplasma membuat bahan-bahan tersebut menjadi lebih hidrofilik sehingga lebih mudah disekresi. Bahan-bahan-bahan tersebut antara lain obat-obatan, insektisida, obat bius, hasil-hasil petrolium dan bahan-bahan karsinogen lainnya. Dengan demikian retikulum endoplasma berperan dalam mendetoksifikasi berbagai bahan-bahan toksik yang terdapat di dalam sel.
M. HUBUNGAN RETIKULUM ENDOPLASMA DENGAN SISTIM MEMBRAN LAIN
Didalam sitoplasma, terdapat sejumlah organel-organel berbatas membran seperti mitokondria, lisosom, badan golgi, mikrobodi dan inti. Retikulum endoplasma bersama-sama dengan sistim membran yang lain membentuk suatu jalinan di dalam sel yang disebut jaringan rongga sel (Cytocavity). Jalinan rongga sel tersebut memisahkan sel menjadi dua kompartemen, yaitu kompartemen sitoplasma dan kompartemen rongga dalam (intracavity). Dengan satu sisi mengarah ke sitosol dan sisi yang lain menghadap ke lumen jalinan rongga sel.
Jalinan rongga sel pada umumnya dan retikulum endoplasma pada khususnya membentuk suatu sistim peradaran didalam sel dan enzim-enzim disebarkan secarameluas untuk aktivitas katabolisme dan anabolisme. Dengan adanya jalinan rongga sel tersebut, maka substrat-substrat yang penting dengan cepat mencapai bagian dalam sel dengan cara fusi membran dan gerakkan membran. Sehingga bahan-bahanyang disintesis dan dirakit dibagian dalam sel dapat dengan cepat diangkut ke permukaan sel.
Bila sistim membran tidak dinamis, maka substrat tidak mampu berdifusi ke enzim-enzimnya secepat yang diinginkan. Demikian pula bahan-bahan sisa dan bahan pembangun yang penting tertimbun sehingga mencapai konsentrasi yang tidak berguna.
Referensi:
Pdf: Lynes, Emily M dan Simmen, Thomas. (2011) Urban planning of the endoplasmic reticulum (ER): How diverse mechanisms segregate the many functions of the ER.
Pdf: Bergeron, John JM; Chevet, Eric; Cameron, Pamela H; Thomas, David Y; Pelletier, Marc F. (2001) The Endoplasmic Reticulum: integration of protein folding, quality control, signaling, and degradation
Pdf: Braakman, Ineke; Kleizen Bertrand. (2004) Protein folding and quality control in the endoplasmic reticulum
