Sortasi Protein Sekresi Aparatus Golgi

Sortasi Protein Sekresi
Aparatus Golgi
Oleh:
Dina Shafina
1513024064
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS LAMPUNG
2016
Apa itu Aparatus Golgi?
Badan golgi atau aparatus golgi adalah
salah satu organel sel yang dikaitkan
dengan fungsi ekskresi sel. Badan golgi
berupa kantung pipih bertumpuk yang
tersusun dari ukuran besar hingga
ukuran kecil dan terikat membran.
Badan golgi pertama kali ditemukan
pada tahun 1898 oleh Camillo Golgi.
Badan golgi berfungsi untuk memproses
protein dan molekul lain yang akan
dibawa keluar sel atau ke membran sel.
• Badan golgi merupakan organel berbatas membran di
dalam sel eukariota yang berperan dalam berbagai fungsi
penting, meliputi (i) mengemas bahan-bahan sekresi yang
dilepaskan dari sel, (ii) pemrosesan protein meliputi
glikosilasi, fosforilasi, sulfasi dan proteolisis selektif, (iii)
tempat utama sintesis karbohidrat, menyortir dan
mendistribusikan produkproduk retikulum endoplasma
(Sheeler dan Bianchii, 1983; Allar, 2005), (iv) sintesis
glikolipida, dan (v)proliferasi elemen-elemen membran
untuk membran plasma (Sheeler dan Bianchii, 1983)
• Rothman (1981 dalam Thorpe, 1984) membedakan permukaan
pembentukan badan golgi dengan permukaan matang badan golgi.
Permukaan pembentukan terdiri atas semua sisterna golgi kecuali satu
atau dua yang terakhir. Peranan permukaan pembentukan adalah memilih
protein retikulum endoplasma yang akan dikembalikan ke reticulum
endoplasma. Permukaan matang dari badan golgi terdiri atas ½ sisterna
permukaan yang berperan menerima protein yang telah dimurnikan dan
menyebarkan melalui vesikula-vesikula ke lokasinya yang tepat di dalam
sel. Rothman (1981) mengusulkan bahwa badan golgi terdiri atas tiga
kompartemen yaitu kompartemen cis (kompartemen pembentukan),
kompartemen medial, dan kompartemen trans (kompartemen matang).
Kompartemen cis memilih dan melepaskan protein-protein retikulum
endoplasma dan juga menambah gugus fosfat ke gula terminal protein
lisosom. Kompartemen medial (terdiri atas sisterna di tengah-tengah
tumpukan golgi) merupa-kan tempat penambahan Nasetilglukosamin.
Sedangkan kompartemen trans merupakan tempat penambahan unit-unit
galaktosa dan asam sialat, juga memilih berbagai protein sesuai dengan
tujuan akhirnya. Penambahan gugus fosfat pada gula terminal protein
lisosom dalam kompleks tersebut untuk mencegah penambahan
Nasetilglukosamin dalam kompartemen medial dan penambahan
galaktosa dan asam sialat dalam kompartemen trans.
• Protein yang disintesis, dipilah dan dikirim ke berbagai
lokasi yang tepat di dalam dan di luar sel dikenal sebsgai
jalur pen-target-an protein. Elemen penting yang terkait
dengan proses sistem tersebut adalah rangkaian asam
amino pada ujung amino protein yang dinamakan
rangkaian sinyal, kecuali protein yang digunakan untuk
keperluan sitoplasma.
Mekanisme Pemilahan dan
Distribusi
LINTASAN SEKRESI
• Secara morfologis, kompleks golgi menunjukkan suatu polaritas yang
terkait secara langsung dengan fungsi organel. Di dalam sel-sel
sekresi, kompleks golgi merupakan suatu pusat fungsional dalam
rantai sekresi. Elemen-elemen penghubung lintasan sekresi tersebut
adalah retikulum endoplasma, vesikula transisi, kompleks golgi,
vesikula sekresi, dan membran plasma. Lintasan rantai sekresi
ditunjukkan pada gambar 8.3.
• Lintasan skretori meliputi minimal 6 tahap, yaitu (i) tahap sintesis,
(ii) tahap segregasi, (iii) tahap transpor intraseluler, (iv) tahap
konsentrasi, (v) tahap penyimpanan, dan (vi) tahap pengeluaran.
Selama berlangsungnya sekresi, terjadi aliran materi dari retikulum
endopla-sma ke arah badan golgi. Permukaan cekung badan golgi
yang terorientasi ke arah retikulum endoplasma disebut permukaan
pembentukan atau permukaan cis, sedangkan permukaan cembung
yang terorientasi ke arah permukaan sel disebut permukaan matang
atau permukaan trans.
Sintesis, Pengemasan dan Pelepasan Hormon Peptida
• Sintesis, pengemasan dan pelepasan hormon-hormon peptida
melibatkan organel-organel sitoplasmik, yaitu reticulum
endoplasma kasar bersama ribosom dan badan golgi. Tahap
awal adalah sintesis protein pada yang berlangsung pada
ribosom yang melekat pada retikulum endoplasma dan
menghasilkan rantai polipeptida yang dikenal sebagai
preprohormon. Rantai polipeptida tersebut diarahkan ke dalam
lumen reticulum endoplasma oleh signal sequence asam-asam
amino. Enzim-enzim pada retikulum endoplasma memotong
signal sequence dan menghasilkan prohormon yang tidak aktif.
Prohormon selanjutnya ditranspor menuju badan golgi. Di
dalam badan golgi dikemas dan dilepaskan melalui pertunasan
badan golgi dalam bentuk vesikula sekresi.
• Di dalam vesikula sekresi terdapat sejumlah enzim yang
berperan memotong prohormon menjadi satu atau lebih
hormon yang aktif dan sejumlah fragemen-fragmen peptida.
Hormon-hormon tersebut selanjutnya dirembeskan masuk ke
dalam aliran darah untuk dibawah menuju jaringan target.
Sekresi Kelenjar Tiroid
• Satu peranan kompleks golgi dalam biosintesis
glikoprotein terlihat jelas pada sel-sel folikel tiroid. Selsel ini terlibat dalam sintesis tiroglobulin, suatu
glikoprotein yang disekresikan oleh sel-sel ke dalam
folikel dimana ia diiodinasi dan disimpan. Folikel adalah
ruang interseluler yang besar dan dikelilingi oleh sel-sel
epitel yang mensintesis tiroglobulin.
• Proliferasi membran-membran seluler
• Kompleks golgi selain berperan dalam sekresi, juga memainkan
peranan dalam persiapan protein-protein untuk organel-organel
seperti lisosom dan membran plasma (gambar 8.8). Protein -protein
yang dipersiapkan untuk lisosom atau membran plasma disintesis
oleh ribosom-ribosom yang melekat pada retikulum endoplasma
kasar. Beberapa dari proteinprotein tersebut dilepaskan ke dalam
lumen reticulum endoplasma dan yang lain tetap pada membran
reticulum endoplasma dan kelak menjadi dinding vesikula transpor.
Dalam beberapa menit setelah sintesis, protein-protein tersebut
tampak pada permukaan cis dari badan golgi.
• Mekanise transport protein dari lumen RE ke badan golgi
berlangsung melalui vesikula transport. Vesikula transport berfusi
dengan permukaan cis badan golgi. Selanjutnya protein berpindah
dari suatu sisterna ke sisterna berikutnya hingga mencapai
permukaan trans. Protein-protein yang dipersiapkan untuk menjadi
komponen membran lisosom dan membrane plasma tetap tertanam
pada membrane RE. Protein tersebut diranspor dengan cara yang
sama, namun pada saat tiba pada sasaran, protein tersebut tetap
terikat pada membran.
Menyortir Protein-protein untuk Sasaran
Tertentu
• Protein-protein yang disintesis pada reticulum endoplasma yang
diperuntukkan untuk membran plasma, lisosom, dan vesikula sekresi,
diangkut ke badan golgi pada permukaan pembentukan. Proteinprotein yang sampai pada permukaan pembentukan kompleks golgi
bersama-sama dengan protein membran retikulum endoplasma.
Vesikulavesikula yang dilepaskan dari permukaan trans tidak
mengandung protein membran retikulum endoplasma. Kompleks
golgi berperan memilih protein membran reticulum endoplasma oleh
vesikula-vesikula kecil dari sisterna badan golgi permukaan
pembentukan.
• Jika protein menyusup melewati membran, sinyal tambahan dapat
mengarahkan rangkaian asam amino ke membran yang berdekatan
yang mempunyai reseptor khusus untuk menentukan sortasi
(pemilahan) dan pengarahan protein ke tujuan terakhir.
PROTEIN GLIKOSILASI PADA GOLGI
METABOLISME LIPID DAN POLISAKARIDA
PEMILAHAN PROTEIN DAN DISTRIBUSI
DARI GOLGI
Apa yang terjadi pada
aparatus golgi?
Glikosilasi protein diawali dalam RER dan dilanjutkan dalam
kompartemen (sisterna Golgi). Glikosilasi yang terjadi di dalam RER yang
disebut dengan glikosilasi “core”. Di dalam RER ditambahkan satu cabang
Oligosakarida pada setiap glikoprotein yang disintesis. Olgisakarida tersebut
terdiri dari 14 unit gula yang meliputi 2 molekul N-Asetilglukosamin (Nag), 9
molekul manosa (man), dan 3 molekul glukosa (glu). Oligosakarida berikatan
secara kovalen pada asparagin (Asp).
Sejenak setelah penambahan Oligosakarida dan selam protein tinggal di
RER, satu molekul manosa dan tiga molekul Glukosa diambil dan ditransfer
melalui vesikel ke badan Golgi. Semua glikoprotein yang datang di permukaan cis
badan Golgi berasal dari RER mempunyai rantai Oligosakarida yang sama.
Sebelum melanjutkan ke sisterna berikutnya, protein mengalami modifikasi kimia,
dalam sisterna cis protein yang ditujukan untuk lisosom ditambahkan fosfat pada
ujung rantai oligosakarida melalui proses Fosforilasi
PROTEIN GLIKOSILASI
PADA GOLGI
• Selain kegiatannya di pengolahan dan pemilahan glikoprotein,
fungsi aparat Golgi di lipid metabolisme-khususnya, dalam
sintesis glikolipid dan sphingomyelin. Seperti dibahas
sebelumnya, fosfolipid gliserol, kolesterol, dan ceramide
disintesis di UGD. Sphingomyelin dan glikolipid kemudian
disintesis dari ceramide dalam aparatus Golgi. Sphingomyelin
(satu-satunya nonglycerol fosfolipid dalam membran sel)
disintesis oleh transfer dari kelompok phosphorylcholine dari
fosfatidilkolin ke ceramide. Atau, penambahan karbohidrat
untuk ceramide dapat menghasilkan berbagai glikolipid yang
berbeda.
Metabolisme lipid dan
polisakarida
•
•
Protein, serta lipid dan polisakarida, diangkut dari aparat Golgi ke tujuan
akhir mereka melalui jalur sekretorik. Ini melibatkan penyortiran protein
ke dalam berbagai jenis vesikel transportasi, yang tunas dari jaringan
Golgi trans dan memberikan isinya ke lokasi seluler
Protein yang berfungsi dalam aparatus Golgi harus dipertahankan dalam
organel itu, bukannya diangkut sepanjang jalur sekretorik. Berbeda
dengan UGD, semua protein dipertahankan dalam kompleks Golgi
berhubungan dengan membran Golgi bukannya protein yang larut dalam
lumen. Sinyal bertanggung jawab untuk retensi dari beberapa protein
dalam Golgi telah diterjemahkan ke domain transmembran mereka, yang
mempertahankan protein dalam aparatus Golgi dengan mencegah mereka
dari yang dikemas dalam vesikel transportasi yang meninggalkan jaringan
Golgi trans. Selain itu, seperti urutan KKXX protein membran warga ER,
sinyal di ekor sitoplasma dari beberapa protein Golgi memediasi
pengambilan protein ini dari kompartemen berikutnya di sepanjang jalur
sekretorik.
PEMILAHAN PROTEIN DAN
DISTRIBUSI DARI GOLGI
• Molekul-molekul protein dan lipid
yang telah mengalami modifikasi
kimiawi di dalam lumen AG akan di
packing oleh membran Golgi dan
ditransfer dalam bentuk vesikel.
THANK YOU~