Nama : Abraham Sambo (H1041161058) Samuel Yohendri (H1041161054) Mata Kuliah : Enzimologi (Tugas Kelompok Menerjemahkan Buku) ENZIM MONOMER DAN OLIGOMER 5.1. Enzim Monomerik 5.1.1. Pendahuluan Protein monomer adalah protien yang hanya terdiri dari rantai polipeptida tunggal, sehingga proten tersebut tidak dapat dipisahkan menjadi unit yang lebih kecil. Sangat sedikit enzim monomer yang diketahui, dan semua ini mengkatalisasi reaksi hidrolitik. Secara umum proten mengandung antara 100 dan 300 residu asam amino dan memiliki berat molekul dalam kisaran 13000-35000, misalnya gabungan asam carboxypeptidase dengan ion logam, tetapi kebanyakan bertindak tanpa bantuan kofaktor apa pun. Sejumlah enzim monomer adalah proteas (atau enzim proteolitik), yaitu mengkatalisis hidrolisis ikatan peptida dalam protein lainnya untuk mencegah terjadinya kerusakan untuk semua protein seluler, protein disintesis dalam bentuk tidak aktif dikenal dengan proenzim atau zymogen, dan diaktifkan sesuai dengan kebutuhan. Seperti enzim yang tergolong serin proteases, disebut demikian karena adanya sisi aktif dari residu serin esensial yaitu residu serin yang diperlukan untuk kegiatan enzimatik. 5.1.2. Serin Protease Serin Protease terdiri dari kimotripsin, tripsin dan elastase, yang diproduksi dalam bentuk inaktif oleh kelenjar pankreas mamalia, terkait erat dengan kelompok enzim. Meskipun hanya sekitar 40% dari struktur primer yang umum terdiri dari tiga enzim, sangat penting dari kelompok katalitik residu asam amino yang tepat. kristalografi sinar – x juga menunjukkan bahwa struktur tersier yang sama. Serin protease berfungsi dengan mekanisme yang identik, dan menunjukkan pH optimum yang sama pada pH 8. Semua rantai endopeptidases menghidrolisis ikatan peptida di tengah-tengah rantai polipeptida , tetapi untuk Chymotrypsin mengikat hidrofobik besar yang akan mengikat phenylanine, triptofan dan tirosin sisi rantai, yang memungkinkan pembelahan ikatan peptida di sisi karbonil dari salah satu residu. tripsin, aspartat menggantikan serin dibawah mengikat enzim spesifisitas untuk membelah obligasi berdekatan dengan residu asam amino dengan rantai sisi dasar,yaitu.lisin atau arginin. Dalam kasus elastase, dua residu glisin di sisi aktif mengikat kimotripsin atau tripsin diganti dengan valin dan treonin, yang besar sisi rantai menutup ikatan dan menghasilkan enzim yang secara khusus membelah ikatan yang berdekatan dengan residu dengan rantai samping non-polar kecil, misalnya alanin. Chymotrypsin disintesis dalam pankreas sebagai zymogen chymotrypsinogen (atau pre-chymotrypsinogen (atau pre-chymotrypsin). Rantai polipeptida tunggal dari 245 mengandung lima rantai dalam intra-chain disulphide, melewati usus, di mana enzime proteolitik yang diperlukan untuk mencerna protein. chymotrypsinogen diserang oleh tripsin. Peptida yang tidak aktif antara arginine-15 dan soleucine-16, .memproduks π-chymotrypsin aktivitas enzimati, tetapi terjadi perubahan lebih lajut di tempat terjadinya: dipeptida menghapus dari posisi 14 dan 15 oleh reaksi molekul lain dari π-chymotripsin, memproduksi ϐ-chymotrypsin dan pencernaan kimotripsin menghilangkan dipeptida dari posisi 147 dan 148 untuk memberikan produk akhir, α – chymotrypsin. Kandungan tiga rantai polipeptida rantai yang dihubungkan oleh jembatan disulfida, sehingga tidak semata – mata enzim monomer, tapi sistem penomoran berurutan molekul chymotrypsinogen biasanya digunakan untuk memelihara enzim tersebut. Sebaliknya, trypsin adalah enzim monomerik asli. Tripsinogen tidak memiliki sembilan residu asam amino di terminal-N, dibandingkan dengan chymotrypsinogen, sehingga tidak dapat membentuk persamaan ekivalen dari jembatan 1-122 disulfida. Tindakan enteropep tidase (atau tripsin itdiri) dalam usus menghilangkan hexapeptide dari N-terminus dari tripsinogen untuk menghasilkan tripsin aktif, yang setara dengan rantai utama 77-chymotrypsin dan memiliki N- yang sama dan C-termini. Elastase yang serupa dihasilkan dari zymogen yang sesuai dengan aksi tripsin. Persamaan struktur primer dan struktur tersier hampir identik dari tiga enzymes menunjukkan bahwa mereka berevolusi dari nenek moyang yang sama beradasarkan evolusi yang berbeda. Gen untuk enzim leluhur mungkin telah digandakan beberapa kali, tidak memungkinkan terjadinya mutasi (tidak terjadi secara kebetulan perubahan urutan basa) pada gen ini digandakan untuk menghasilkan produksi sedikit perbedaan enzim. Serin protoase yang terlibat dalam pembekuan darah, misalnya trombin, dan beberapa bateri serin proteses (misalnya dariS.Griseus) juga mungkin memiliki berevolusi dari nenek moyang yang sama ini, karena struktur mereka serupa dengan enzymes dari pankreas mamalia. Sebaliknya, protease serin bakteri lain, misalnya. Subtilisin dari Bacillus amyloliquifaciens, memiliki struktur primer dan tersier yang berbeda dari serine protease mamalia. Namun, struktur situs aktif dan mekanisme kerja semua enzim ini hampir identik. Ini mungkin menyarankan evolusi konvergen, perolehan karakteristik serupa dari awal yang berbeda bahan oleh jalur evolusi independen. 5.1.3. Enzim monomerik lainnya Pepsin,seperti halnya protease serin pankreas, berperan dalam pencernaan protein yang dimakan oleh mammalia. Hal ini disebut asam protease karena berfungsi pada pH rendah diitemukan di perut. Fragmen peptida dihilangkan dari bentuk tidak aktif, pepsogen dalam, oleh aksi asam dari molekul pepsin lain untuk mengaktifkan enzim. Ini memiliki preferensi untuk mengikat ikatan dengan residu asam amino non-polar di kedua sisi. Asam protease lain yang ditemukan di perut adalah chymosin (rennin) ditemukan di mikroorganisme. Sekelompok protease tiol,mirip struktur satu sama lain, ditemukan pada tanaman. Ini termasuk papain, dari buah pepaya, dan ficin, dari buah ara. Protease tiol lainnya, struktur yang berbeda, ditemukan dalam lisosom mamalia. Residu sistein esensial dalam masing-masing enzim ini memainkan peran protein yang sama dengan serin dalam serin protease. Beberapa eksopeptidase, yang menghapus ujung residu asam amino dari polipeptida rantai panjang, dikenal dengan baik.Pada pankreas sapi carboxypeptiDase, enzim monomerik satu ion seng per molekul, akan memecah ikatan peptida yang menghubungkan C asam amino terminal non-polar ke seluruh rantai. Hal ini produksi ketika tripsin menghapus fragmen peptida dari zymogen itu, procarboxypeptidase. Enzim serupa, karbohidratoxypeptidase B, yang memiliki spesifik untuk asam amino terminal-C dengan rantai samping dasar, juga disekresikan sebagai zymogen oleh pankreas sapi. Tidak semua enzim monomerik bekerja pada protein, yang terkenal yang menghidrolisis substrat lain termasuk ribonuklease dan lisozim. 5.2. Enzim Oligomerik 5.2.1. Pendahuluan Protein Oligomerik terdiri dari dua atau lebih rantai polipeptida, yang biasanya dihubungkan satu sama lain oleh interaksi non-kovalen dan tidak pernah oleh ikatan peptida. Rantai komponen polipeptida yang disebut sub-unit mungkin identik atau berbeda satu sama lain; jika mereka adalah identik, mereka kadangkadang disebut protomers, dimer proteins kontraist dua, trimerik proteins tiga dantetrameric protein empat sub-unit. Berat molekul semuanya lebih dari 35 000. Sebagian besar enzim yang dikenal adalah oligomeric: misalnya, semua enzim yang terlibat dalam glicolisis memiliki dua atau empat sub-unit. Hal ini, oleh karena itu, masuk akal untuk mengasumsikan bahwa sub-unit protein oligomerik memperoleh properti tidak untuk diisolasi bahwa. Enzim seperti itu tidak disintesis sebagai zymogen yang tidak aktif, tetapi aktivitasnya dapat diatur dengan cara yang jauh lebih tepat dengan penghambatan umpan balik; dimungkinkan karena setiap protein oligomeri allostery,yaitu yang berbeda interaksi situs. Beberapa contoh enzim oligomerik yang dipertimbangkan bawah, untuk melihat apa keuntungan lain akibat dari asosiasi sub-unit. 5.2.2. Lactate Dehydrogenase Vertebrata lactate dehydrogenase (LDH) adalah contoh dari enzim oligomerik di mana setiap sub-unit memiliki fungsi yang sama, dalam hal ini untuk mengkatalisasi reaksi: CH3.CH.COZ + NAD+ = CH3.C.COZ + NADH + H+ OH L-laktat piruvat Seperti enzim yang ditemukan pada banyak spesies, adalah tetramer dari berat molekul 140000. Namun, masing-masing sub-unit memiliki berat molekul sekitar 35.000, dua jenis, dari asam amino yang berbeda komposisi, ditemukan dalam setiap spesies: M-bentuk, otot rangka dan lainnya t sebagian besar jaringan anaerobik, dan sub-unit utama di hati. dua jenis sub-unit yang diproduksi oleh gen terpisah. Setiap monomer adalah katalis inaktif, tetapi dapat menggabungkan dengan orang lain dari jenis yang sama atau berbeda untuk produk enzim tetramerik aktif. Semua gabungan dari H dan M sub-unit mungkin sama-sama lima isoenzymes dari LDH bisa keluar : H4, H3M, H, M2, HM3 dan M. (LDH-LDH, masing-masing) Meskipun ini mengkatalisis reaksi yang sama, H dan sub – unit sehingga dengan berbeda karakteristik (sifat-sifat HƏM, H2M dan HM3 menjadi penengah antara dari H4 dan M4) yang memungkinkan isoenzim yang berbeda untuk memainkan peran fisiologis yang berbeda. Piruvat dapat dihasilkan dari karbohidrat, oleh glicolisis, atau dari asam amino; dibawah kondisi anaerobik mungkin menjalani konversi LDH-dimediasi menjadi laktat, tetapi ketika oksigen jika tersedia secara bebas, metabolisme piruvat memasuki siklus asam trikarboksilat. Siklus asam trikarboksilat dan jalur glikolisis yang penting dari sudut pandang membuat energi tersedia dalam bentuk sel: kedua mengarah pada sintesis ATP, perantara penting dalam metabolisme energi. Laktat hanya dapat dihasilkan dari piruvat dan dapat hanya ddapat dimetabolisme kembali ke piruvat. Dibawah kondisi aerobik sebagian besar piruvat yang terbentuk disalurkan ke dalam siklus asam trikarboksilat untuk memastikan produksi ATP yang maksimal. Dengan demikian, jaringa yang memiliki suplai oksigen berlimpah dan konstan biasanya tidak memerlukan banyak laktat produksi berlangsung dan cenderung kaya di isoenzim H4: ini mengkonversi piruvat ke laktat pada hubungan tingkat rendah, proses bahkan mungkin dihambat oleh piruvat. Namun, jaringan tersebut mungkin memerlukan untuk memanfaatkan laktat (yang diproduksi oleh tempat lain) sebagai substrat; ketika tingkat laktat yang tinggi, memaksa reaksi dalam mendukung formasi piruvat untuk efek menghambat piruvat pada H4. Dibawah kondisi anaerob, siklus asam tricarboxylic tidak dapat beroperasi, meninggalkan sel tergantung pada glikolisis untuk produksi ATP. Tanpa suplai yang tetap dari NAD +, maka akan pecah atau rusak, tapi LDH- didiciptakan konversi piruvat ke laktat dapat memastikan NAD bahwa + kadarnya tetap. Untuk itu dalam jaringan dapat kekurangan oksigen,sebuah isoenzim LDH (M.) dengan kapasitas tinggi untuk mengkonversi piruvat untuk laktat yang diperlukan. Laktat yang diproduksi akhirnya menemukan jalannya ke jantung atau hati, melalui aliran darah, dan pyruvate dirubah. Hipotesis ini tidak sepenuhnya didukung oleh tersedia percobaan bukti: misalnya, meskipun isoenzim M4 memiliki sejumlahomset yang tinggi dari H4 untuk piruvat konversi laktat, tetapi h sebagai afinitas rendah dari Hd untuk substrat; juga, yang praisoenzim dominan dalam hati manusia adalah M4, sedangkan pradominan dari H4 mungkin telah diharapkan dari hypothes aerobikanaerobik. Selain itu, ini hypothesa ini adalah tidak menjelaskan mengapa lima (dan bukan hanya dua) isoenzim yang berbeda dibutuhkan, memungkinkan masing-masing jaringan mengetik (atau jenis) yang sesuai dengan kebutuhannya. Namun demikian, apa pun alasan yang tepat untuk kehadiran lima isoenzim dari LDH dalamorganisme,jelas bahwa pengaturan enabling ini akan dicapai dengan hanya duasub-u yang berbedanits(dandua gen) lebih efisien daripada alternatif yang memungkinkan untuk memiliki lima isoenzim monomer aktif yang berbeda (membutuhkan lima gen). 5.2.3. Lactose synthase Kelenjar mammal lactose synthase adalah contoh enzim oligomerik di mana tidak berfungsi sub-unit yang memodifikasi sifat setiap sub unit yang fungsional.Enzim ini diisolasi dari susu, yang terdiri dari dua sub-unit: salah satunya adalah secara katalis adalah protein tidak aktif, & α-lactalbumin, hanya ditemukan di kelenjar mammal ; yang lainnya adalah galactosyl transferase, suatu enzim yang ada di sebagian besar jaringan. Galactosyl transferase,dengan tidak adanya a-laktalbumin, mengkatalisis reaksi: UDP-galaktosa + N-acetylglucosamine = ZUDP + N-acetyllactosamine Hal penting dalam synthesis komponen glikoprotein karbohidrat; Enzim juga diproduksi dan disimpan dalamkelenjar mammal selama kehamilan, ketika kadar a-laktalbumin rendah. Setelah kelahiran bayi, berkurangnya sintesis hormon progesteron pada ibu menyebabkan peningkatan sintesis hormon luteotrofik (prolaktin), merangsang produksi a-laktalbumin pada payudara dan susu. Ini bergabung dengan galaktosil yang tersimpan transferase untuk membentuk laktosa sintase, suatu enzim yang memfasilitasi produksi komponen laktosa dari susu yang dibutuhkan untuk bayi yang baru lahir. Laktosa synthase catalyses reaksi: UDP-galaktosa + glukosa = UDP + laktosa Dengan demikian dapat dilihat bahwa terdapatnya a-lactalbumin sub-unit mengubah spesifisitas enzim, menyebabkan terjadinya transfer galaktosa menjadi glukosa daripada N-Acetylglucosamine. kemungkinan situs aktif enzim adalah modifikasi sebagai akibat dari hubungan antara dua sub-unit. 5.2.4. Tryptophan Synthase Tryptophan synthase E.coli adalah contoh enzim oligomer yang berisi dua sub-unit fungsional yang berbeda. Reaksi katalis enzim yaitu: indole-3-gliserol fosfat + L-serin-Ltryptophan + gliseraldehida-3-fosfat Dipisahkan menjadi dua sub-unit, masing-masing berat molekul 29.000, dan sebuah αϐ2, sub-unit dari molekul boboynya 90000. subunit b2 berdisosiasi lanjut di hadapan 4 M urea untuk memberikan dua sub-unit B2, masing-masing memiliki sebuah ikatan situs untuk fosfat koenzim pyrodoxal. Mengisolasi sub-unit akan mengkatalisis reaksi: indole-3-gliserol fosfat = indole + gliseraldehida-3-fosfat yang terisolasi sub-unit B2 juga memiliki aktivitas katalitik, tetapi untuk reaksi: indole+ L-serine -> L-tryptophan Jadi, sub-unit synthase triptofan berbeda dapat dilihat untuk melisiskan katalis terpisah dari bagian keseluruhan. Namun, laju reaksi parsial ini kurang dari 5% laju reaksi yang dikatalisis oleh enzim a2B2 yang utuh. Juga, secara signifikan, indol tidak dilepaskan dari enzim utuh. Oleh karena itu, jelas bahwa oligomer memiliki tingkat organisasi yang tidak dimiliki oleh subterisolasi: unit senyawa menengah, indol, diperoleh langsung dari situs aktif dari sub-unit dengan ß sebuah sub-unit, yang mungkin dalam jarak dekat, untuk meningkatkan efisiensi proses keseluruhan. 5.2.5. Piruvat Dehidrogenase Piruvat dehidrogenase bakteri pada suatu sel hewan adalah contoh kompleks multienzim. Inimenunjukkan jenis origanisasi yang sama dengan tryptophan synthase), tetapi pada skala yang lebih besar disarankan agar lebih kompleks harus dilihat sebagai suatu sistem enzim terpisah. Piruvat dehidrogenase memungkinkan piruvat untuk enter siklus asam trikarboksilat, oleh perubahan katalis secara keseluruhan ke asetil-CoA: Piruvat + CoASH + NAD + -> asetil-CoA + Co2 + NADH Reed dan rekan (1968) telah menunjukkan bahwa enzim E. coli terdiri dari sekitar 60 rantai polipeptida dan memiliki berat molekul sekitar 4600000. Tiga katalis yang terpisah. Kegiatan katalitik yang ada: piruvat dekarboksilase-dehidrogenase(E1) sebagai piruvat dehidrogenase (lipoamide), dihidrolipoamide transasetilase (E2) dan dihydrolipOAMide reduktase(E3). Seluruh proses berlangsung dengan substrat terikat pada enzim, baik langsung yaitu melalui kofaktor tiamin pirofosfat (TPP) dan lipoate. TPP dikaitkan dengan E1, sementara sisi lain lipoate adalah kovalen terikat, oleh keterkaitan amide, untuk residu lysyl dari E2. oleh karena itu kofaktor sebenarnya lipoamide dari pada lipoat. Protein E2 mengandung gugus prostetik, FAD. Kompleks enzim berdiameter sekitar 300 Å dan fitur-fiturnya telah diamati dengan mikroskop elektron . Enzim memiliki struktur polyhedral, dengan masing-masing sub unit muncul sekitar linkaran. kompleks ini diselenggarakan bersama oleh non kovalen dan mungkin mudah menjalani disosiasi: pH basa pada sub-unit E1, protein dapat dipisahkan dari dari E2 dan E3 protein; pada pH netral dan konsentrasi tinggi urea tinggi, protein E2 dan E3 dapat dipisahkan satu sama lain. Jika berbagai sub-unit dicampur bersama-sama pada pH netral dengan tidak adanya urea, yang multi enzYME kompleks akan secara spontan akan berubah, tetapi E1 dan E3 sub-unit akan tidak berikatan satu sama lain kecuali terdapat E2 . Tampak bahwa 24 sub-unit E2 membentuk inti ke kompleks, dengan susunan E yang simetris, dan sub-unit E2 di sekitar inti ini; sepanjang masing-masing dari 12 tepi kubus adalah molekul E1, mungkin terdiri dari dua sub-unit, dan pada masing-masing dari enam sisi kubus adalah molekul E3, sekali lagi mungkin dimer. Hal tidak mungkin bahwa side rantai fleksibel. setiap lipoamide kofaktor memungkinkan lipoyl untuk melakukan kontak dengan kelompok aktif pada enzim yang berdekatan dan dengan demikian menghubungkan berbagai proses yang terjadi. RINGKASAN BAB 5 Protein monomer terdiri dari polipeptida rantai tunggal; Enzim oligomer memiliki dua atau lebih rantai seperti itu. Hanya beberapa enzim, terutama hidrolase yang monomer. Ini sering disintesis sebagai zymogens tidak aktif dan bertindak sebagai aktivasi oleh pemotongan fragmen peptida. Enzim ligomerik sering menjadi alosterik, terdapat tindakan merekayasa vities yang diatur oleh umpan balik negatif. Berbagai kombinasi sub-unit yang berbeda membentuk enzimoligomer dapat mengaktifkan untuk memperoleh berbagai ekspresi. sub-unit berbeda dapat berikatan sehingga meningkatkan efisiensi enzim, karena urutan reaksi dapat berlangsung tanpa merilis produk. Hubungan tersebut yang paling terkenal di kompleks multi enzim.
