Download - LAPORAN RESMI P3haf
LAPORAN RESMI
PRAKTIKUM BIOLOGI SEL MOLEKULER
PERCOBAAN 3
ANALISIS DOMAIN PROTEIN FUNGSIONAL
Pengampu : Arif Rafsanjani
Disusun oleh
Hafif Widhodho
NIM : 135011054/ Gol : IV
LABORATORIUM KIMIA FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS WAHID HASYIM
SEMARANG
2015
PERCOBAAN 3
ANALISIS DOMAIN PROTEIN FUNGSIONAL
I. TUJUAN
Mencari identitas domain yang berperan dalam regulasi apoptosis, tirosin kinase , serta faktor transkripsi dengan menggunakan Gene Bank Database.
II. DASAR TEORI Protein mempunyai peranan penting dalam organisasi struktural dan
fungsional dari sel. Protein struktural menghasilkan beberapa komponen sel dan
beberapa bagian diluar sel seperti kutikula,serabut dan sebagainya. Protein
fungsional (enzim dan hormon) mengawasi hamper semua kegiatan metabolisme ,
biosintesis, pertumbuhan, pernapasan dan perkembangbiakan dari sel. Namun
demikian sebuah sel tidak mungkin membuat protein yang dibutuhkan oleh
individu yang bersel banyak.
Sintesis protein adalah proses pembentukan protein dari monomer
peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sintesis protein dimulai dari
anak inti sel, sitoplasma dan ribosom.
Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida.
Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida
karena harus melalui RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA
merupakan bahan informasi genetik yang dapat diwariskan dari generasi ke
generasi. Informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam
amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA
melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang
spesifik. Menurut Suryo (2008:59-61) menyatakan bahwa DNA merupakan
susunan kimia makromolekular yang komplek, yang terdiri dari tiga macam
molekul yaitu: Gula pentose yang dikenal sebagai deoksiribosa, Asam pospat, dan
Basa nitrogen, dibedakan atas dua tipe dasar yaitu: pirimidin {sitosin (C) dan
timin (T)} dan purin {adenine (A) dan guanine (G)} membentuk rangkaian
kimiawi dengan deoksiribosa.
Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis
protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya
protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam
sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon,
sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara.
Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi
organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain
polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk
hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak
diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun
1838.
Biosintesis protein alami sama dengan ekspresi genetik. Kode genetik
yang dibawa DNA ditranskripsi menjadi RNA, yang berperan sebagai cetakan
bagi translasi yang dilakukan ribosom.[1] Sampai tahap ini, protein masih
"mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme
pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi.
Struktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer
(tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkat
empat):
· struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun protein
yang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Frederick Sanger merupakan
ilmuwan yang berjasa dengan temuan metode penentuan deret asam amino pada
protein, dengan penggunaan beberapa enzim protease yang mengiris ikatan antara
asam amino tertentu, menjadi fragmen peptida yang lebih pendek untuk
dipisahkan lebih lanjut dengan bantuan kertas kromatografik. Urutan asam amino
menentukan fungsi protein, pada tahun 1957, Vernon Ingram menemukan bahwa
translokasi asam amino akan mengubah fungsi protein, dan lebih lanjut memicu
mutasi genetik.
· Struktur sekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai
rangkaian asam amino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen.
Berbagai bentuk struktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:
- alpha helix (α-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asam
amino berbentuk seperti spiral;
- beta-sheet (β-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebar yang
tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melalui ikatan
hidrogen atau ikatan tiol (S-H);
- beta-turn, (β-turn, "lekukan-beta"); dan
- gamma-turn, (γ-turn, "lekukan-gamma").
· Struktur tersier yang merupakan gabungan dari aneka ragam dari struktur
sekunder. Struktur tersier biasanya berupa gumpalan. Beberapa molekul protein
dapat berinteraksi secara fisik tanpa ikatan kovalen membentuk oligomer yang
stabil (misalnya dimer, trimer, atau kuartomer) dan membentuk struktur kuartener.
~ contoh struktur kuartener yang terkenal adalah enzim Rubisco dan insulin.
Struktur primer protein bisa ditentukan dengan beberapa metode: (1)
hidrolisis protein dengan asam kuat (misalnya, 6N HCl) dan kemudian komposisi
asam amino ditentukan dengan instrumen amino acid analyzer, (2) analisis
sekuens dari ujung-N dengan menggunakan degradasi Edman, (3) kombinasi dari
digesti dengan tripsin dan spektrometri massa, dan (4) penentuan massa molekular
dengan spektrometri massa.
Struktur sekunder bisa ditentukan dengan menggunakan spektroskopi
circular dichroism (CD) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR). Spektrum CD
dari puntiran-alfa menunjukkan dua absorbans negatif pada 208 dan 220 nm dan
lempeng-beta menunjukkan satu puncak negatif sekitar 210-216 nm. Estimasi dari
komposisi struktur sekunder dari protein bisa dikalkulasi dari spektrum CD. Pada
spektrum FTIR, pita amida-I dari puntiran-alfa berbeda dibandingkan dengan pita
amida-I dari lempeng-beta. Jadi, komposisi struktur sekunder dari protein juga
bisa diestimasi dari spektrum inframerah.
Struktur protein lainnya yang juga dikenal adalah domain. Struktur ini
terdiri dari 40-350 asam amino. Protein sederhana umumnya hanya memiliki satu
domain. Pada protein yang lebih kompleks, ada beberapa domain yang terlibat di
dalamnya. Hubungan rantai polipeptida yang berperan di dalamnya akan
menimbulkan sebuah fungsi baru berbeda dengan komponen penyusunnya. Bila
struktur domain pada struktur kompleks ini berpisah, maka fungsi biologis
masing-masing komponen domain penyusunnya tidak hilang. Inilah yang
membedakan struktur domain dengan struktur kuartener. Pada struktur kuartener,
setelah struktur kompleksnya berpisah, protein tersebut tidak fungsional.
Domain merupakan suatu unit dari protein yang independent secara
structural yang memiliki karakteristik berupa protein globular kecil. Bentuk
domain antara lain : β / α barrel, forn helix bundle, β / α saddle, β / α sandwich.
Domain bertanggung jawab terhadap aktivitas protein dan biasanya memiliki
fungsi yang spesifik. Pembagian domain menurut fungsinya: DNA binding
domains, RNA binding domains, ligand (regulatory) domains, oligomerization
domains. Gen Bank Database dapat dimanfaatkan untuk melacak keberadaan
motif dan domain tersebut. Dari database tersebut dapat diketahui protein yang
berbeda yang memiliki motif dan domain yang sama, dan mereka digolongkan
dalam satu family.
III. ALAT DAN BAHAN1. Alat : Laptop
2. Bahan : kode gen
IV. CARA KERJABuka situs NCBI
Masuk ke halaman protein yang akan dianalisis Conserved Domainnya.
Klik Conserved Domain.
Akan muncul tampilan conserved domain berisi diagram yang mengggambarkan domain-domain yang ada dalam protein tersebut.
Masing-masing domain dapat di-klik untuk dianalisis lebih lanjut, antara lain mengenai fungsinya, sekuensnya, regionnya, conserved domain dengan organisme
lain, struktur 3D-nya, link dengan situs database protein lain.
Situs database protein yang lain :http://www.sanger.ac.uk/cqi-bin/pfam
http://www.expasy.ch/sprothttp://www.ebi.ac.uki/spro
http://www.rcsb.orq/pdb/welcome.do
Kumpulkan semua informasi mengenai struktur protein, domain, dan fungsinya.
V. HASIL PERCOBAANa. Latihan
Kode gen : NM_000125Kode Protein : NP_000116.2Nama Protein : Estrogen receptor isoform 1Conserved Domains :
No Nama Domains Fungsi Domains1. Ligand binding domain
of Estrogen receptor, which are activated by the harmone 17beta-estradiol (estrogen)
1. Mengikat elemen respon estrogen gen
target pada saat aktivasi oleh estrogen dan
kemudian merekrut protein ko-aktivator
yang bertanggung jawab untuk trasnkripsi
gen target.
2. Beberapa ERs dapat mengaitkan dengan protein membran lain dan dapat dengan cepat diaktifkan oleh paparan sel terhadap estrogen.
2. DNA-binding Domain of estrogen receptor (ER) is composed of two C4-type zinc finger
1. Mengatur perkembangan, reproduksi dan homeostatis.
3. Oestrogen receptor -4. Oestrogen-type nuclear
receptor final C terminal
1. Memodulasi transkripsi AP.1 dependent melalui dua mikanisme yang berbeda : melalui interaksi protein-protein pada DNA; dan melalui tindakan non genom.
1. Ligand binding domain of Estrogen receptor, which are activated by the harmone 17beta-estradiol (estrogen)
Bentuk 3D-nya :
2. DNA-binding Domain of estrogen receptor (ER) is composed of two C4-type zinc finger
Bentuk 3D-nya :
3. Oestrogen receptor -
4. Oestrogen-type nuclear receptor final C terminal
Bentuk 3D-nya :
b. TugasKode gen : NM_005225.1Kode Protein : NP_005216.1
Nama Protein : transcription factor E2F1 [Homo sapiens]
Conserved Domains :
No Nama Domains Fungsi Domains1. Dimerization domain of
E2F transcription factors.1. . E2F membentuk heterodimer dengan DP,
protein jauh terkait. Fungsi Heterodimerisasi meningkatkan Rb mengikat, DNA mengikat, dan kegiatan transactivation dari E2Fs. Pada manusia, setidaknya ada enam dan dua anggota terkait erat E2F DP keluarga, semua yang mengandung domain DNA-mengikat, sebuah melingkar-coil (CC) wilayah, dan domain ditandai kotak. E2F1 untuk E2F5 juga mengandung transactivation domain C-terminal
2. E2F/DP family winged- 1. E2F mengikat DNA sebagai homodimer atau
helix DNA-binding domain
sebagai heterodimer dalam hubungan dengan efisiensi mengikat TDP1 / 2, heterodimer yang telah meningkat.
1. Dimerization domain of E2F transcription factors
Bentuk 3D-nya :
2. E2F/DP family winged-helix DNA-binding domain
Bentuk 3D-nya :
VI. PEMBAHASAN
Praktikum ini bertujuan untuk mencari identitas domain yang berperan
dalam regulasi apoptosis, tirosin kinase, serta factor transkripsi dengan
menggunakan Gene Bank Database. Dalam genetika, faktor transkripsi adalah
sekelompok protein di dalam inti sel yang berperan serta dalam proses transkripsi
kode genetik menjadi mRNA. Faktor transkripsi merupakan mata rantai terakhir
pada lintasan transduksi sinyal yang mengkonversi sinyal ekstraselular menjadi
modulasi ekspresi genetik. Regulasi transkripsi dicapai dengan terikatnya protein
pada deret dan motif struktur DNA tertentu yang biasanya terletak pada hulu gen
target. Sebelum proses transkripsi terjadi, DNA mengalami suatu tahapan
"pematangan" atau penyiapan. Ini biasanya berupa perubahan konformasi pada
molekul DNA dan pembukaan pilinan secara lokal. Selanjutnya beberapa protein
akan menempati beberapa titik di dekat promoter inti untuk mempersiapkan
tempat bagi enzim RNA-polimerase dan menunjukkan ribosom tempat ia harus
memposisikan diri. Rangkaian protein inilah yang disebut faktor transkripsi.
Faktor transkripsi diketahui berperan penting dalam pengendalian
sejumlah variasi fenotipe penting. Selain itu, banyak lokus sifat kuantitatif (QTL)
yang ditemukan ternyata memuat sekuens yang mengkode faktor transkripsi.
Sekuens-sekuens yang mengkode faktor transkripsi untuk suatu gen disebut
sebagai trans-acting sequences ("sekuens beraksi trans") karena mengatur ekspresi
suatu gen dari kejauhan. Kinase tirosina (bahasa Inggris: tyrosine kinase, EC
2.7.10) adalah sejenis enzim kinase yang mempercepat proses pemindahan gugus
gamma fosfat dari molekul donor berupa nukleotida trifosfat menuju molekul
target dalam reaksi fosforilasi tirosina. Reaksi yang terjadi berupa: ATP +
Tirosina --(Tirosina kinase)--> ADP + Tirosina fosfat.dan berdampingan dengan
enzim tirosina fosfatase yang memindahkan gugus fosfat dari Tirosina
fosfat.Tirosina kinase banyak ditemukan pada pencerap faktor pertumbuhan,
terutama pada domain sitoplasmiknya.
Gene Data Base digunakan untuk melacak keberadaan motif dan
domain yang sama serta digolongkan dalam satu family. Domain merupakan suatu
unit dari protein yang independent secara struktural yang memiliki karakteristik
berupa protein globular kecil. Analisis domain dilakukan pada kode gen
NM_000125 (latihan) dan NM_005216.1 (tugas) dari kode nucleotide yang telah
ditetapkan maka akan diperoleh kode protein dari masing masing kode gen
tersebut yakni NP_000116.2 (latihan) atau nama proteinnya Estrogen receptor
isoform 1 dan NP_005216.1(tugas) nama protein transcription factor
E2F1(homosapiens), kemudian dianalisis dengan Conserved Domain yang
merupakan domain yang telah diawetkan dan didokumentasikan. Di dalam
Identify Conserved Domain diperoleh definisi domain dari gen yang sudah
disimpan. Dengan meng-klik conserved domain didapatkan diagram yang
menggambarkan domain-domain yang ada dalam protein NP_000116.2 dan
NP_005216.1. Didapatkan hasil analisa sebagai berikut :
1. Pada NP_000116.2 (Estrogen receptor isoform 1) terdapat 4 domain yang
terlihat secara concise results yaitu :
a. Ligan binding domain dari reseptor estrogen,yang diaktifkan oleh hormon
17beta- estradiol (estrogen) yang berfungsi sebagai berikut :
a) Sebagai faktor transkripsi dengan mengikat element respon
esterogen.
b) Sebagai koaktifator protein yang bertanggung jawab dalam
transkripsi gen target.
c) Mengaitkan protein dengan membran lain.
d) Mengatur berbagai proses fisiologis, termasuk reproduksi, integritas
tulang, kesehatan jantung, dan perilaku.
b. DNA-binding domain reseptor estrogen (ER) terdiri dari dua jenis tipe
C4- zinc finger yang berfungsi mengatur perkembangan, reproduksi dan
homeostasis.
c. Estrogen reseptor
d. Estrogen jenis reseptor nuklir akhir C-terminal dimana fungsi sebenarnya
dari domain ini belum diketahui.
2. Pada NP_005216.1 (transcription factor E2F1(homosapiens) terdapat 2
domain yang terlihat secara concise results yaitu :
a) Dimerization domain of E2F transcription factors yang mempunyai fungsi
E2F membentuk heterodimer dengan DP, protein jauh terkait. Fungsi
Heterodimerisasi meningkatkan Rb mengikat, DNA mengikat, dan kegiatan
transactivation dari E2Fs. Pada manusia, setidaknya ada enam dan dua
anggota terkait erat E2F DP keluarga, semua yang mengandung domain
DNA-mengikat, sebuah melingkar-coil (CC) wilayah, dan domain ditandai
kotak. E2F1 untuk E2F5 juga mengandung transactivation domain C-
terminal
b) E2F/DP family winged-helix DNA-binding domain yang mempunyai fungsi
E2F mengikat DNA sebagai homodimer atau sebagai heterodimer dalam
hubungan dengan efisiensi mengikat TDP1 / 2, heterodimer yang telah
meningkat.
Dari halaman yang berisi definisi dan fungsi kode domain yang telah di klik
tersebut, diperoleh sekuen dan region, secara berurutan sekuen ditunjukkan oleh
deretan huruf berwarna merah pada halaman definisi domain dan region
ditunjukkan oleh angka warna hijau berada di awal sekuen dan akhir sekuen.
Dengan mendownload aplikasi Cn3d dan kemudian klik strukture view maka
dapat dilihat bentuk tiga dimensi dari domain yang sedang dipelajari. Dari domain
yang telah diperoleh maka dapat diketahui masing-masing fungsi dari domain
tersebut dan struktur 3D pada masing masing domain yang telah diperoleh.
VII. KESIMPULAN
1. Pada kode protein NP_000116.2 (Estrogen receptor isoform 1) Terdapat 4
domain yang terlihat secara concise results yaitu Ligand binding domain of
Estrogen receptor, which are activated by the harmone 17beta-estradiol
(estrogen); DNA-binding Domain of estrogen receptor (ER) is composed of
two C4-type zinc finger; Oestrogen receptor; Oestrogen-type nuclear receptor
final C terminal.
2. Pada kode protein NP_005216.1Terdapat 2 domain yang terlihat secara
concise results yaitu. Dimerization domain of E2F transcription, E2F/DP family
winged-helix DNA-binding domain
DAFTAR PUSTAKA
Brock TD, Madigan MT. Biology of Microorganisms. 5th ed. Prentice Hall. New Jersey.
1988
Furuya H, et al. 2005. An improved method for Southern DNA and Northern RNA blotting
using a Mupid®-2 Mini-Gel electrophoresis unit. J Biochem Biophysi Meth 68: 139-
143.
Glick dan Pasternak.1990. Molecular Biotechnology. ASM Press
Yuwono, Triwibowo. 2010. Biologi Molekuler. Erlangga : Jakarta
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/