Metabolisme 3 (Protein)

-          Katabolisme Protein

Protein dipecah menjadi asam amino di organ pencernaan dengan bantuan enzim-enzim tertentu. Setelah menjadi asam amino, asam amino mengalami dekarboksilasi yaitu pemisahan gugus karboksil dari asam amino sehingga terjadi ikatan baru yang merupakan zat antara yang masih mengandung unsur N.  Kemudian, bisa terjadi metabolisme asam amino yang berupa transamination. Transamination  adalah pemindahan gugus amino dari asam amino yang satu ke asam amino lainnya. Produk yang dihasilkan antara lain: SGOT dan SGPT

Protein merupakan salah satu makronutrien yang artinya dia adalah molekul yang dapat menghasilkan energi lewat siklus krebs dalam bentuk asam amino. Namun, setiap jenis asam amino masuk melalui jalur yang berbeda-beda.

Berikut ini jalur masuk asam amino di siklus asam sitrat :

1.      Jalur Asam Piruvat → alanin (ala), cistein (cys), glisin (gly), hyp, serin (ser), threonin (thr).

2.      Jalur Asetoasetil-KoA → leusin (leu), lysin (lys), phenil alanin (phe), triptofan (trp), tyrosin (tyr).

3.      Jalur Asetil Ko-A → triptofan (trp), leusin (leu), isoleusin (ile)

4.      Jalur Alfa-ketoglutarat → arginin (arg), histidin (his), glutamin (gln), prolin (pro).

5.      Jalur Suksinil Ko-A → isoleusin (ile), metionin (met), valin (val)

6.      Jalur Fumarat → tyrosin (tyr),   phenil alanin (phe)

7.      Jalur Oksaloasetat → Asparagin (asn)

-          Anabolisme Protein

Anabolisme protein dalam tubuh manusia terbagi menjadi dua proses yaitu transkripsi DNA dan translasi mRNA, yang meliputi:

1.      Transkripsi DNA

Pada proses ini akan terbentuk mRNA dengan melalui berbagai tahapan, yaitu

a)        Inisiasi

Inisiasi dimulai di bagian DNA yang disebut promotor. Sebelumnya ada faktor inisiasi transkripsi. DNA terdiri dari nukleotida yang panjang. Di nukleotida tersebut ada motif promotor yang merupakan daerah yang akan ditranskripsi. Ada motif TATA Box,CpG island,dll. Motif ini menunggu protein faktor transkripsi yang cocok,yang selanjutnya akan menempel di motif tersebut. Setelah menempel dan berkumpul,motif dan protein sebelumnya menunggu protein aktivator yang menempel di enhancer yang akan merangsang pembukaan nukleotida sehingga enzim polimerase 2 dapat masuk dan menempel di promotor. Transkripsi dimulai di nukleotida ke 25 setelah TATA Box. Ada faktor lain yaitu repressor yang kemudian menempel pada rangkaian enhancer yang kemudian menempel pada bagian non coding DNA yang disebut Silencer. Bagian ini overlapping atau berlawanan dengan promotor kemudian repressor menghentikan RNA polymerase bekerja dan menghentikan proses ekspresi gen.

b)   Elongasi

Pada tahap ini terjadi pembacaan kode-kode untuk menghasilkan mRNA.  RNA polymerase membuk ikatan ganda DNA. Lalu merangkaikan nukleotida-nukleotida RNA sesuai dengan pasangan basa DNA yang terdapat pada pita DNA template. RNA polimerase menambahkan nuklotida-nukleotida RNA pada ujung 3’ dari mRNA yang terbentuk dan merangkaikan nukleotida RNA,ikatan ganda DNA segera terbentuk kembali dan mRNA keluar dari lilitan DNA template.

c)    Terminasi

Transkripsi akan terjadi sampai RNA polymerase mencapai suatu sekuens pada DNA template yang disebut terminator. RNA polymerase masih melanjutkan merangkaikan nukleotida RNA sampai beberapa ratus basa sesudah Terminator,sehingga terbentuk loop. Lalu dilanjutkan RNA processing.

2.    Translasi mRNA

Setelah selesai proses transkripsi, sebetulnya mRNA yang terbentuk belum siap untuk digunakan dalam proses translasi karena masih terdiri atas bagian intron dan exon. Maka mRNA akan masuk fase RNA processing  terlebih dahulu, yang meliputi RNA splicing yang dibantu oleh enzim spliceosom yang menempel pada intron RNA (bagian mRNA yang tidak memiliki kode/non coding region) dengan ditandai motif khusus yaitu ‘YURAC’ dan menempel di bagian A. Enzim spliceosom akan menarik splicing donor yang ditandai dengan motif AGGU dan splicing acceptor yang ditandai dengan motif GG serta membentuk loop dan memotong dua bagian tersebut dan menyambungkan 2 daerah exon (coding region).

Selanjutnya ribosom akan menempel di mRNA pada bagian cap 5’ mRNA yang ditandai dengan adanya Guanosin Trifosfat GTP yang nantinya akan menjadi ribosom binding site. Apabila mRNA tidak memiliki cap 5’ ribososm akan menempel pada internal ribosom site. Setelah itu ribosom akan melakukan scanning hingga menemukan kodon start untuk memulai translasi.

            Setelah itu  akan terjadi translasi mRNA yang meliputi:

a.       Inisiasi

Pada transkripsi akan menghasilkan banyak mRNA kemudian akan lanjut ke translasi, kemudian bertemu dengan ribosom tepatnya pada retikulum endoplasma. mRNA membawa kodon untuk menyeleksi asam amino yang spesifik dengan jenis kodon. Saat bertemu ribosom, kemudian scanning(membaca 3 nukleotida=kodon) sampai bertemu dengan motif start kodon ATG(ACCAUGG) yang nantinya akan menjadi start kodon. Jika motif kuat ribosom tidak akan mau mentranlasikan ke start kodon berikutnya begitupun sebaliknya. (ATG=motif lemah, AUG=motif kuat).

Inisiasi selalu dimulai dengan kodon AUG (methionin), pada saat mRNA mendekati ujung 5’ menangkap molekul 7 methyl-guanyl/ Cap Binding Protein (CBD). Protein ini mengatur mRNA untuk berada pada bagian permukaan ribosom yang disebut 40s ribosomal unit. Pada waktu yang sama tRNA mengikat asam amino methionin dengan bantuan enzim amino acyl tRNA transferase. Setiap kodon yang dibawa oleh mRNA mempunyai tRNA kecuali pada stop kodon. Spesifikasi kodon untuk tRNA ditentukan oleh rangkaian 3 basa yang menjadi komplement codon mRNA, yang disebut anti kodon. Kodon pada mRNA akan berpasangan dengan antikodon yang ada pada tRNA. Setiap tRNA mempunyai antikodon yang spesifik , jadi 3 nukleotida di antikodon tRNA akan saling berpasangan dengan 3 nukleotida di kodon mRNA menjadi asam amino tertentu. Menempelnya asam nukleat methionin bersama dengan terbentuknya antikodon merupakan akhir dari tahap inisiasi.

b. Elongasi

Dikatalisasi oleh sejumlah rRNA (ribosomal RNA) bersama dengan serangkaian faktor protein elongasi yang membawa seri tRNA selanjutnya yang berasosiasi dengan tRNA sebelumnya. Proses terus berlanjut sampai menemui stop kodon. Setiap tRNA membawa masing-masing asam nukleat, sehingga terbentuk sekumpulan asam nukleat yang diikat oleh ikatan peptide membentuk protein.

c. Terminasi

Merupakan proses akhir translasi. Proses ini dimulai dengan stop kodon memasuki ribosom. Tidak ada tRNA untuk stop kodon dan ikatan peptide terbebas dari ribosom. Proses ini dibantu oleh beberapa faktor protein terminasi.

Setelah proses translasi mRNA berakhir maka protein yang terbentuk akan disekresikan ke badan golgi melewati RE kasar dan RE halus.


Daftar Pustaka
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., dan Walter, P. (2008). Molecular Biology of The Cell (5^th Edition). New York : Garland Science, Taylor & Francis Group, LLC.

Campbell, N.A., Reece, J.B. (2010). Biologi Jilid I (Edisi Kedelapan). Jakarta: Penerbit Erlangga.

Lehninger, A.L. (1982). Dasar-dasar Biokimia Jilid I. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Murray, R.K. et al.(2014) . Biokimia Harper Edisi 29. Jakarta: EGC.

Sherwood, Laurale. (2012). Fisiologi Manusia Dari Sel ke Sistem (Edisi 6). Jakarta : EGC.