RETIKULUM ENDOPLASMA
B. Co-Translational
Translokasi jenis ini yaitu protein ditranslokasi ketika proses translasi oleh ribosom masih berlangsung. Oleh karena itu ribosom menempel ke membran RE. Protein selanjutnya ditransportasikan ke membran plasma, secretory vesicle, dan endosom untuk membentuk lisosom.
Perhatikan gambar berikut:
Menyatukan rantai polimer
51
Mekanisme
mRNA akan ditranslasikan di ribosom dan membentuk rantai polipetida yang pada ujung N-nya terdapat signal sequence (SS) di sitosol [1]. Pada saat proses translasi masih berlangsung, SS akan diikat oleh SRP di sitosol [2].
SRP yang telah mengikat SS dan ribosom akan berikatan dengan unit α dari SRP reseptor. SRP dan SRP reseptor akan sama-sama mengikat GTP (Guanosin Tri Posphate). Translokon masih tertutup dan proses translasi terhenti sementara [3]. Selanjutnya, ribosom menempel ke protein translokon yang telah terbuka. Protein translokon tesebut dibuka dengan melepas satu fosfat (P) di SRP dan satu fosfat (P) di SRP reseptor sehingga GTP menjadi GDP. Selanjutnya SRP akan lepas dari SRP reseptor menuju ke sitosol [4].
Proses translasi dimulai kembali dan rantai polipeptida masuk ke lumen RE melalui translokon. SS akan diputus oleh Signal Peptidase [5]. Rantai polipeptida akan terus masuk sampai proses translasi selesai dan polipeptida akan terfolding oleh protein chaperone [6]. Protein telah terfolding, proses translasi selasi dan ribosom akan lepas dari membran RE dan translokon akan tertutup kembali.
Bagaimana Protein Integral (Transmembran) dibentuk di RE?
Integral protein atau protein transmembran dibentuk dengan jenis translokasi Co-Translational yang nantinya akan ditrasnportasikan ke Golgi, Membran Plasma, Endosome, Lisosom dengan jalur yang sama seperti jalur transportasi protein terlarut. Ada beberapa tipe (5 tipe) pembentukan protein transmembran.
52 Perhatikan gambar berikut:
• TIPE I: Proses sama seperti Co-translational, namun terdapat Stop Transfer Anchor Sequence (STA sequence) yaitu bagian dari rantai polipeptida yang nanti akan menghentikan sementara proses pembentukan rantai polipeptida dan membentuk struktur seperti jangkar (anchor) pada membran RE. Terjadi pemutusan SS.
• TIPE II: Memiliki signal sequence (SS) N-terminal, tetapi berada di dalam sequence polipeptida sehingga akan dapat dikenali oleh SRP. Namun, SS tidak akan diputus. SS akan masuk ke transmembran domain dan terdapat Signal-Anchor Sequen (SA sequence) yang fungsinya hampir sama dengan STA sequence. Ujung N polipeptida akan berada di sitosol dan ujung C berada di dalam lumen RE.
• TIPE III: Proses sama dengan tipe II. Tidak ada pemotongan SS. Namun yang membedakan adalah yang ujung N polipeptida akan berada di lumen RE dan ujung C berada di sitosol.
• TIPE IV: Prosesnya sama dengan tipe I. Terdapat pemutusan SS pada ujung N. namun STA dan SA sequence saling terbentuk bergantian sehingga membentuk struktur seperti pada gambar. Ujung N polipeptida akan berada di lumen RE dan ujung C berada di sitosol.
• TIPE V: Tipe sama dengan tipe I. Namun terdapat molekul amphipatic Glycosylphosphatidylinositol (GPI) yang membawa rantai polipeptida (yang ada ujung N) yang telah diputus. Pemutusan ini berlaku pada rantai polipeptida sebelum STA terbentuk. GPI pada organisme eukariotik berbeda- beda. Perbedaannya terletak pada rantai asil (acyl chain) dan karbohidratnya (carbohydrate).
53 Modifikasi Protein - Glycosylation
Glikolisasi adalah modifikasi pasca translasi yang terjadi di dalam sistem ekspresi sel eukariotik dengan penambahan gugus gula (glikosil) pada untaian polipeptida. Terdapat dua jenis glikosilasi yaitu:
Perhatikan gambar: Prekursor N-linked ((Glc)3(Man)9(GlcNAc)2) berikatan dengan Dolichol dan dua fosfat (P). Dolichol merupakan bagian transmembran yang berfungsi menambatkan prekursor ke polipeptida [1]. Proses penambatan memerlukan fosfat sebagai energi. Setelah tertambat maka fosfat akan hilang [2].
Selanjutnya glukosa/ Glc (yang semula berjumlah 3) akan berkurang selama proses glikosilasi [3] sampai hilang seluruhnya, namun glukosa dapat ditambahkan kembali selama proses [3a]. [4] Setelah itu, Manosa yang bersifat
• O-linked Glycosylation: yaitu penambahan gugus gula pada OH dari Ser (Serine) dan Thr (Threonin).
Kebanyakan hanya 1 sampai 4 kelompok gula yang ditambahkan.
• N-linked Glycosylation: yaitu penambahan gula pada gugus amine N dari Asn (Asn-X-Ser/Thr) (atom N asparagin). Semakin besar dan banyak kelompok/gugus gula yang ditambahkan maka akan semakin komplek. Prekursor N-linked terdiri dari GlcNAc yang bersifat Conserved (tetap), Manosa Conserved dan Variable (berubah, bisa bertambah dan berkurang) dan gugus Glukosa yang sifatnya Varible.
Namun yang akan kita bahas disini adalah Glikosilasi N-Linked.
54 variabel akan berkurang (pada gambar satu manosa yang hilang) dan pada akhirnya, terbentuk rantai polipeptida dengan gugus gula (Man)8(GlcNAc)2 yang selanjutnya akan dibawa ke bagis Cis Golgi.
Berikut gambar bagaimana translokasi protein (polipeptida) dan glikosilasi.
Quality Control Protein
Salah satu fungsi RE Kasar yaitu Quality Control protein. Protein yang terfolding sempurna akan menjadi protein fungsional, sedangkan protein tidak terfolding/ unfolded, akan memicu terjadinya denaturasi protein.
55 Terdapat tiga respon RE terhadap protein yang tidak terlipat (unfolded protein) yaitu:
A. Protein akan terdegradasi oleh Endoplasmic Reticulum Associated protein Degradation (ERAD);
B. RE akan mengirimkan sinyal ke nukleus untuk membentuk protein Chaperon (aktivitas ini disebut transcriptional activation)
C. Melakukan apoptosis (bunuh diri sel) yang menyebabkan kematian sel.
Endoplasmic Reticulum Associated protein Degradation (ERAD)
Protein unfolded akan direspon oleh RE dan dikeluarkan ke luar RE untuk di degradasi oleh Ubiquitin-Proteasome System (UPS) menjadi fragmen- fragmen protein. Tidak hanya protein unfolded saja tetapi juga protein yang salah terlipat (miss folded) RE juga memiliki sistem degradasi di dalam lumennya yaitu dengan Auto Fagosom.
56 Transcriptional Activation
Protein unfolded dan miss folded, akan memberi sinyal ke RE melalui sensor berupa protein transmembran kinase. Transmembran kinase akan aktif dan mengikat fosfat (P). Transmembran kinase memiliki domain ribonuklease yang mempengaruhi pre-mRNA untuk menyandi gen yang nantinya akan ditranslasikan menjadi protein regulator gen (gene regulatory protein).
Selanjutnya protein regulator gen akan masuk ke nukleus untuk membentuk mRNA chaperon. mRNA chaperone akan keluar ke sitosol dan ditranslasikan oleh ribosom membentuk chaperone RE di luman. Selanjutnya chaperone akan mengikat protein yang unfolded dan miss folded sehingga menjadi protein yang terlipat sempurna. Perhatikan alurnya pada gambar berikut:
Sekresi Protein RE dalam Sistem Endomembran
Protein yang telah dibentuk di RE akan disekresikan melalui berbagai jalur sekresi. Ada dua jenis jalur yaitu:
• Biosintesis/ Jalur Sekresi (Secretory Pathway) : RE (Sintesis Protein) → Golgi (Modifikasi) → Sekresi ke berbagai tujuan (Membran Plasma, Pembentukan Lisosom). Jalur sekresinya meliputi (1) Eksositosis Konstitutif dan (2) Eksositosis Regulatif.
• Jalur Endositik (Endocytic Pathway): Jalurnya berlawanan dengan jalur biosintesis (contohnya pembentukan lisosom)
57
Protein – protein pada membran dalam nukleus (INM Protein) disintesis oleh RE Kasar (RER)
Protein (yang telah ditranslasi) kemudian akan keluar secara difusi melalui tepi RE dan masuk ke membran luar nukleus juga secara difusi melalui celah membran (membrane pore) ke membran dalam nukleus kemudian berasosisasi dengan lamina dan atau kromatin membentuk Protein Asosiasi yang bertangung jawab untuk
pembentukan dan
pemeliharaan (establishing and maintaining) struktur membran nukleus.
Sekresi Protein RE dalam Sistem Endomembran
Protein dari RE ke nukleus
58 4. RE HALUS
RE Halus (Smoth Endoplasmic Reticulum/ SER) berarti RE yang tidak ditempeli oleh ribosom di permukaan membrannya.
Fungsi RE Halus
• Sintesis lipid, fospolipid, kolesterol, hormon steroid dan kelamin (cotohnya Sel-sel Gonad dan Kelenjar Endokrin);
• Hidrolisis Glikogen menjadi glukosa (contohnya pada Liver);
• Detoksifikasi berbagai senyawa organik dalam hati (misalnya barbiturat dan etanol);
• Pengaturan ion kalsium pada otot rangka (Retikum Sarkoplasma).
Biosintesis Lipid di RE Halus
Lipid disintesis dengan asosisasi membran sel yang sudah ada daripada dalam kondisi cairan (aqueous) di Sitosol, yang sebagian besar disintesis di RE.
Lipid membran eukariotik terbagi menjadi : (1) Phospholipids, (2) Glycolipids, (3) Cholesterol yang merupakan komponen dasar; turunan Glycerol.
Mekanisme sintesis lipid di bagian sitosol membran RE yaitu:
Asam lemak yang berasal dari Coenzyme A (CoA) akan ditransfer bersama Glycerol-3-Phosphate oleh Enzim yang terikat pada membran yang kemudian menghasilkan Phospholipid (Asam Phosphatidic) dan selanjutnya akan masuk ke dalam membran RE. Enzim pada membran RE (Bagian Sitosolik) akan mengkatalis dengan menambahkan berbagai molekul dengan kepala polar yang berbeda yang kemudian menghasilkan formasi Phosphatidylcholine, Phosphatidylserine, Phosphatidylethanolamine atau Phosphatidylinositol di lumen RE. Perhatikan gambar berikut:
59
Sintesis phospholipid akan menyebabkan rantai Asam Lemak Hidrofobik pada membran terganggu.
Phospholipid yang baru hanya berada pada membrane RE yang menghadap sitosol (sebagian ada yang menghadap ke arah lumen) hal ini menyebabkan membran menjadi tidak stabil, sehingga phospholipid harus ditransfer. Transfer ini dibantu oleh protein membrane yang disebut Flippase yang berfungsi mengkatalis translokasi melewati membran RE sehingga membran kembali stabil.
60 Detoksifikasi oleh RE Halus
RE halus juga banyak ditemukan di Liver dan mengandung enzim yang me-metabolisme berbagai senyawa lipid terlarut (Enzim Detoks). Enzim Detoks akan meng-inaktifkan zat-zat atau obat-obat berbahaya dengan cara meng- hydroxylate obat-obat tersebut yaitu membuatnya larut dalam air sehingga tidak dipertahankan dalam membran (aktivitas ini disebut Hidroksilasi/
Hydroxylation). Protein Cytochrome P450 (cytochrome P450 oxidases) ditemukan di RE halus menambahkan gugus hydroxyl ke molekul ester organik (yang larut dalam lipid). Hidroksilasi meningkatkan daya larut senyawa-senyawa tersebut dalam air sehingga dapat dikeluarkan dari tubuh dengan mudah.
Pengaturan Gula (Glukosa) dalam Darah
Glukosa disimpan di liver sebagai glikogen dan dikeluarkan ke darah/
pembuluh darah sebagai glukosa. Glikogen karena aktivasi hormonal glycogen phosphorylase akan diubah menjadi glucose-1-phosphate kemudian diubah lagi menjadi glucose-6-phosphate oleh enzyme phosphoglucomutase (yang ada di sitosol). Membran plasma sel impermeabel terhadap gula fosforilasi (phosphorylated) sehingga Glukosa di De-Fosforilasi (dephosphorylated) dengan menggunakan enzim Glucose-6-phosphatase. Glucose-6-phosphatase ini terikat pada membran RE halus dan mengkatalis Glukosa-6-Phosphate ke glukosa.
Selanjutnya, glukosa keluar membran dengan bantuan Permease (glucose translocator) yang juga ada di membrane RE halus.
61 Retikulum Sarkoplasma
SOFT SKILL:
Salah Satu Fungsi RE yaitu mensintesis dan mensortir protein. Seyogyanya manusia juga harus bisa mensintesis hal-hal baik dan mensortir hal-hal yang buruk pada dirinya
EVALUASI
1. Identifikasilah mana RE Kasar dan mana RE Halus.
Retikulum Sarkoplasma (RS) merupakan RE halus yang berada pada sel otot.
Fungsinya yaitu menyimpan dan melepaskan ion kalsium pada badan sel otot.
Pembentukan RE dimulai pada tahap Interfase. Pada saat interfase RE masih belum terbentuk sempurna (belum berbentuk seperti jala).
Penyempurnaan tersebut dilanjutkan pada tahap mitosis yang mulai terbentuk tubular network
62
REFERENSI
Alberts B, Bray D, Lewis J, Raff M, Roberts K, Watson JD. 1989. Molecular Biology of The Cell 2nd ed. New York: Garland Publ., Inc.
Bolsover RS et al. 2004. Cell Biology-A Short Course. New York: John Willey &
Son.
Campbell, Recece, Mitchell. 2002. Biologi [Terjemahan]. Jakarta: Erlangga.
Sheller P. 1980. Cell Biology, Struktur Biochemistryand Function. New York:
John Willey & Son.
Turner PC et al. 2000. Molecular Biology. Liverpool: Springer.
Thorpe NO. 1984. Cell Biology. New York: John Willey.
Wolfe SL. 1985. Cell Ultrastucture. Belmont: Waardsworth Publishing Company.
Referensi Internet terkait
2. Jelaskan struktur-struktur yang membentuk RE (Kasar dan Halus) dan identifikasilah struktur mana yang merupakan struktur khas dan pembeda dari organel yang ada pada sistem endomembran.
...
...
3. Jelaskan tiap fungsi dari RE dan buat peta konsepnya.
...
...
4. Analisilah bagaimana RE dapat menjalankan fungsinya dengan baik, jika terjadi kerusakan di RE, hal apa saja yang akan terjadi?
...
...
5. Bagaimana komunikasi antar RE dengan organel dalam sel. Jelaskan.
...
...
63
Kompetensi Dasar:
Mahasiswa mampu mendeskripsikan struktur dan fungsi Organel Sel (RE;