Metaloenzim (II)-End

REGULASI DAN KONTROL

Penghambatan Metaloenzim

Kira-kira sepertiga dari semua enzim memiliki logam sebagai bagian dari strukturnya, membutuhkan logam yang ditambahkan untuk aktivitas atau selanjutnya akan diaktivasi oleh logam. Dalam enzim dimana sebuah logam telah dibangun menjadi struktur molekul enzim, logamnya tidak bisa dipisahkan tanpa menghancurkan strukturnya. Contoh enzim tersebut adalah metaloflavoprotein, sitokrom dan feredoksin. Di dalam enzim dimana logamnya ditambahkan untuk aktivitasnya, logamnya bereaksi secara reversibel dengan protein untuk membentuk kompleks protein-logam yang merupakan katalis aktif. Dalam banyak contoh, kompleks tersebut menunjukkan sebuah konformasi spesifik, katalitik aktif dari protein, sehingga salah satu fungsi logam adalah untuk menstabilkan konformasi tersebut.

Karena pengelompokannya, metaloenzim sangat besar dan luas, dan akan hampir tidak mungkin untuk menjelaskan bagaimana semuanya dapat dikontrol dan diatur. Karena hal tersebut, penting untuk menyebutkan bagaimana fungsi penting logam di dalam enzim dapat diganggu sehingga dapat dihambat. Logam yang menyerupai proton (H+) karena bersifat elektrofil dan dapat menangkap sebuah pasangan elektron untuk membentuk ikatan kimia. Pada saat proses pengikatan tersebut, logam bisa bertindak sebagai asam umum untuk bereaksi dengan ligan anion dan netral. Ciri logam ini berguna dalam fungsi dan struktur enzimatik, tetapi untuk membentuk enzim tergantung pada pH. Perubahan pH dapat mengganggu aliran elektron yang difasilitasi oleh logam sehingga dapat menghambat keseluruhan efektivitas metaloenzim.

Selain itu, karena kemampuan variabilitas yang tidak dapat dipisahkan dari logam untuk bereaksi dengan lebih sari satu ligan, logam adalah bagian dari sisi aktif dalam banyak metaloenzim. Inhibitor kompetitif dalam keadaan analog-transisi adalah senyawa yang dipercaya menyerupai substrat dalam keadaan transisi. Agar efektif, keadaan analog-transisi harus tidak mudah terpengaruh pada reaksi yang diaktivasi oleh enzim. Inhibisi kompetitif, melalui keadaan analog-transisi, telah ditunjukkan di dalam reaksi Carboxypeptidase A oleh molekul fosfor yang dibuat oleh Paul Bartlett dan dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Akan berfungsi baik dalam penghambatan CPA karena atom fosfor dengan ikatan oksigen dan nitrogen, menyerupai atom karbon tetrahedral dalam dua intermediet, dan keadaan transisi dari 3 tahapan.

Regulasi Metaloenzim Melalui Diet

Seperti yang telah dijelaskan, logam mempunyai peranan penting dalam aktivitas sejumlah besar molekul biologi. Sumber seng pada manusia hampir seluruhnya berasal dari diet dan tanpa penyerapan logam seperti seng dalam dietnya, maka produksi dan aktivitas banyak enzim penting akan terhambat. Di antara enzom yang tidak akan diproduksi oleh tubuh karena ketidakadaan seng dalam tubuh adalah karbonik anhidrase, karboksipeptidase, alkalin fosfatase asam laktat dan alkohol dehidrogenase.

Asupan seng yang direkomendasikan setiap harinya adalah 15mg, dan 20mg serta 25mg selama kehamilan dan menyusui. Rata-rata manusia dewasa menyerap 12-20mg seng per hari. Defisiensi seng akan menyebabkan gangguan pertumbuhan, pembesaran hati dan limpa, serta ketidaknormalan organ kelamin dan munculnya sifat seks sekunder. Selain kekurangan asupan seng, defisiensi seng dapat pula karena ekskresi seng melalui keringat atau karena kehilangan darah jika terjadi infeksi parasit.

Ada bukti yang menunjukkan bahwa seng memainkan fungsi dalam pemanfaatan dan biosintesis protein. Penambahan sejumlah kecil seng ke dalam makanan yang mengandung protein sayur yang kurang optimal menyebabkan peningkatan penggunaan protein dan peningkatan pertumbuhan. Cacat ini bisa diakibatkan oleh kesalahan sintesis protein. Seng menghambat enzim ribonuklease. Sehingga dalam defisiensi seng, perusakan RNA yang melampaui batas dapat terjadi. Hal ini menjelaskan bahwa asupan logam tidak hanya penting untuk produksi enzim penting, tetapi juga untuk penghambatan enzim yang lain.

Sumber:
http://www.cs.stedwards.edu/chem/Chemistry/CHEM43/CHEM43/Metallo/Metallo.HTML#funx

Metaloenzim (I)

Pendahuluan
Metal memiliki peranan di dalam kira-kira 1/3 dari seluruh enzim yang diketahui. Metal dapat menjadi kofaktor atau dapat pula berikatan di dalam molekul dan kemudian dikenal sebagai metaloenzim. Asam amino di dalam ikatan peptide memiliki grup yang dapat membentuk ikatan kovalen dengan atom metal. Grup amino dan karboksi bebas berikatan dengan metal yang menyebabkan terbentuknya struktur enzim yang aktif.

Fungsi utama metal adalah untuk transfer elektron. Banyak enzim dapat menjadi grup elektrofil dan beberapa dapat berfungsi sebagai grup nukleofil. Versatilitas ini menjelaskan bahwa metal seringkali muncul di dalam enzim. Beberapa metaloenzim diantaranya adalah hemoglobin, sitokrom, fosfotransferase, alkohol dehidrogenase, arginase, feredoksin dan sitokrom oksidase.
Karboksipeptidase A adalah metaloenzim seng yang memutuskan ikatan peptida di dalam pencernaan protein. Ion seng yang dikandung oleh enzim, berada pada kondisi aktifnya sehingga memiliki peranan utama dalam fungsi tersebut.

Metaloenzim dapat diregulasi dalam beberapa cara karena metaloenzim berasal dari berbagai grup. Salah satu cara untuk meregulasi metaloenzim adalah dengan tingkat pH-nya. pH tertentu dapat merusak aliran elektron yang secara normal difasilitasi oleh metal tersebut. Dengan cara ini pH dapat menghambat efektivitas metaloenzim.

Munculnya analog pada tahap transisi memiliki peranan dalam penghambatan metaloenzim secara kompetitif karena analog tersebut menyerupai struktur substrat dalam reaksi enzim dan substrat.
Salah satu metaloenzim yang mengandung seng juga dapat diatur oleh makanan yang dikonsumsi oleh manusia. Sumber seng pada manusia sebagian besar diperoleh dari makanan. Tanpa asupan metal yang cukup seperti seng di dalam makanan manusia, aktivitas enzim akan terhambat.

Struktur dan Tinjauan
Metaloenzim adalah protein yang berfungsi sebagai enzim dan mengandung metal yang terikat kuat dan selalu diisolasi oleh protein. Di dalam protein seperti hemoglobin dan sitokrom, metalnya adalah Fe2+ atau Fe3+ dan termasuk di dalam grup heme prostetik. Di dalam metaloenzim yang lain, metalnya dibangun menjadi struktur molekul enzim. Ion metal tidak dapat dilepaskan tanpa menghancurkan struktur enzimnya. Metal dibangun menjadi molekul termasuk sebagian besar fosfotransferase, yang mengandung Mg2+; alkohol dehidrogenase, Zn2+; arginase, Mn2+; feredoksin, Fe2+; dan sitokrom oksidase, Cu2+.

Metal biasanya ditemukan pada sisi aktif enzim. Metal yang menyerupai proton (H+), yang bersifat elektrofil, mampu untuk menerima pasangan elektron untuk membentuk ikatan kimia. Dalam aspek ini, metal dapat bertindak sebagai asam umum untuk bereaksi dengan ligan anion dan ligan netral.
Ukuran metal yang relatif lebih besar dari pada proton diimbangi dengan abilitasnya untuk bereaksi dengan lebih dari satu ligan. Metal biasanya bereaksi dengan 2, empat atau 6 ligan. Sebuah ligan adalah molekul yang berinteraksi dengan metal. Jika metal berikatan dengan dua ligan, metal tersebut akan membentuk kompleks linear. Jika metal bereaksi dengan 4 ligan, metal tersebut akan diposisikan di tengah persegi empat yang lebih datar atau metal tersebut akan membentuk struktur tetrahedral, dan ketika beraksi dengan 6 ligan, metalnya akan berada di dalam oktahedral.

Asam amino di dalam ikatan peptida di dalam protein memiliki grup yang berkemampuan untuk berikatan dengan metal, menghasilkan ikatan kovalen. Kelompok amino dan karboksil bebas di dalam protein dapat berikatan dengan metal dan hal ini dapat mengikat protein menjadi konformasi yang spesifik dan aktif. Kenyataan bahwa metal berikatan dengan beberapa ligan penting dalam hal metal tersebut berperanan untuk membawa bagian jauh dari sekuen asam amino bersama-sama dan membantu membangun konformasi aktif enzim.

Seng adalah metal yang terikat di dalam karbopeptidase A. Atom seng bertindak sebagai katalis ion metal dan mendorong terjadinya hidrolisis. Substratnya bersesuaian dengan gugus hidrofobik di dalam karboksipeptidase A dan seng terikat dengan grup karboksil substrat untuk membantu menstabilkan kompleks enzim-substrat. Dalam contoh ini, ion seng bertindak sebagai asam umum dan menstabilkan pembentukan O- seiring dengan masuknya gugus air ke dalam karbonil.

Seng juga melakukan fungsi yang berbeda di dalam enzim, seperti di dalam karbonik anhidrase. Di sini, metal berikatan dengan H2O dan membuatnya cukup asam untuk melepaskan proton dan membentuk sebuah grup Zn-OH. Seng berperan sebagai nukleofil pada substrat. Karena seng memiliki kemampuan untuk bertindak sebagai elektrofil atau sebagai sumber grup nukleofil, metal dapat bersatu dan digunakan oleh banyak enzim.

Sumber:
1. http://www.cs.stedwards.edu/chem/Chemistry/CHEM43/CHEM43/Metallo/Metallo.HTML
2. http://filebox.vt.edu/users/hernickm/Metalloenzymes.html

Cosuppression of Genes (Gen Kosupresi)

Kosupresi adalah keadaan dimana ada banyak gen tanaman endogen, terjadi ekspresi yang berlebihan (over ekspresi) dari sense RNA atau mRNA dan menyebabkan pengurangan drastis dalam level ekspresi gen yang berkaitan.

Salah satu cara untuk memperoleh sebuah over ekspresi dari mRNA adalah dengan memasukkan sebuah konstruksi sense homolog dari gen yang berkaitan, sehingga akan menghasilkan sense RNA atau mRNA.

Efisiensi dari kosupresi bervariasi di antara gen tanaman. Kosupresi belum pernah teramati pada gen petunia chalcone isomerase, sedangkan pada gen nucleus tobacco glutamine synthetase selalu muncul kosupresi. Gen CHS (pada Petunia) merepresentasikan keadaan intermediet.

Mekanisme kosupresi tidak dapat dimengerti. Berdasarkan pada model ambang, ketika transkrip RNA dari get1e berakumulasi dalam tingkat kritik (situasi ambang), mereka secara selektif terdegradasi oleh RNase. Akumulasi tingkat tinggi transkrip RNA dari sebuah gen kemungkinan akan menyebabkan produksi transkrip sense RNA yang menyimpang dari transgen.

Sebuah akumulasi dari transkrip RNA yang menyimpang ditujukan untuk mengaktivasi RNA-dependen RNA polymerase tanaman asal, yang mentranskripsi transkrip RNA untuk memproduksi antisense RNA. Transkrip antisense RNA akan berasosiasi dengan akumulasi transkrip RNA yang normal dan yang menyimpang dari transgen, demikian juga pada gen endogen.

Hal ini akan menghasilkan RNA dupleks yang menunjukkan target untuk RNase spesifik RNA untai-ganda seperti pada RNase H. Degradasi transkrip RNA dari sebuah gen menunjukkan bahwa, entah bagaimana keadaan ini akan menyebabkan hipermetilasi sekuen homolog DNA sampai pada sekuen RNA terdegradasi. Seringkali hal ini juga menyebabkan reduksi drastis dalam tingkatan ekspresi transgen dan gen homolog endogen, jika ada. Inilah yang kemudian disebut dengan gene silencing.

Etilen adalah fitohormon yang penting dan ikut serta (bersama-sama dengan zat yang lainnya), dalam pematangan buah, seperti pada pisang, tomat, alpukat, dll., absisi daun dan pengguguran daun. Hormon ini diproduksi dari biosintesis etilen yang terjadi menurut urutan sebagai berikut: jika produksi etilen menurun akan menyebabkan tertundanya pengguguran mahkota pada bunga anyelir dan lambatnya pematangan buah tomat. Penurunan drastis produksi etilen telah diteliti, menurut jalur berikut:

① ekspresi konstruksi antisense ACC sintase atau ACC oksidase,
② kosupresi dari enzim-enzim, dan
③ ekspresi enzim yang memetabolisme S-adenosil metionin (SAM), seperti SAM hidrolase dari bakteriofase T3 (pada tomat), atau ACC, misalnya ACC daminase (over-ekspresi dalam tomat). Varietas bunga anyelir dengan vase hidup yang lama memiliki gen ACC sintase-nya sendiri yang ter-kosupresi. Sebuah pendekatan kosupresi yang sama telah digunakan untuk menghalangi serangan pematangan buah pada tomat.

Sumber:
1. http://www.molecular-plant-biotechnology.info/transgenic-plants-II/co-suppression-of-genes.htm
2. http://www.scq.ubc.ca/antisense-rna/

International PhD Program in Basic and Applied Molecular Life Sciences, Switzerland

September 29, 2010

International PhD program in Basic and Applied Molecular Life Sciences, University of Geneva, Switzerland

Job description: University of Geneva offers International PhD program in Basic and Applied Molecular Life Sciences:

* Biochemistry
* Cell Biology
* Developmental and Evolutionary Biology
* Molecular Biology
* Plant Biology
* Program together with the Merck Serono Geneva Research Centre

Geneva offers an outstanding environment for study and research in the molecular life sciences in a beautiful natural setting. Highly motivated students with a Master’s degree or equivalent can obtain further information and an application form at:

* http://www.unige.ch/sciences/biochimie/doctoral/

Application deadline for Session 2010/2011: 15 December 2010

Further scholarship details and application:


Read more: http://scholarship-positions.com/international-phd-program-in-basic-and-applied-molecular-life-sciences-switzerland/2010/09/29/?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+ScholarshipPositions+%28International+Scholarships+and+Financial+Aid+Positions%29&utm_content=Yahoo%21+Mail#ixzz11ZBGqaxr