Selasa, 06 Oktober 2009

Yeast Protein Disulfide Isomerase

Protein Disulfide Isomerase

Protein Disulfida Isomerase (PDI, EC 5.3.4.1) merupakan protein yang berperan sebagai katalis dalam pembentukan, oksidasi, reduksi, dan isomerisasi ikatan disulfida dalam protein-protein jalur sekresi dan protein ekstraseluler yang terdapat dalam lumen rektikulum endoplasma pada sel eukariot.

Reaksi Katalisis PDI

PDI memiliki dua sisi aktif yang konserv (-CGHC-), satu sisi aktif terletak di dekat ujung N dan satu lagi terletak di dekat ujung C. Kedua residu sistein ini mampu membentuk ikatan disulfida intremolekuler (PDI teroksidasi) dan juga membentuk ditiol (PDI tereduksi). Keadaan redoks dari sisi aktif PDI ini dapat dipertahankan secara in vitro dengan adanya buffer redoks yakni glutation (GSH) dan disulfidanya (GSSG). Reaksi yang dikatalisis oleh PDI (oksidasi, reduksi, atau isomerisasi) akan dipengaruhi oleh keadaan kesetimbangan dari reaksi keseluruhan dan kondisi redoks dari sisi aktifnya.
Gambar. Reaksi katalisis PDI

Gambar. Reaksi katalisis PDI

Fungsi dan Peranan PDI

PDI merupakan protein multifungsi, diantaranya, yaitu:

* Sebagai chaperon, berperan dalam folding protein dan mencegah agregasi misfolded atau partially folded protein (Wang et al., 1993).
* Sebagai subunit non-katalitik dari protein kolagen prolil-4-hidroksilase (C-P4H), berperan dalam menjaga enzim tersebut tetap berada dalam rektikulum endoplasma (Koivu et al., 1987).
* Sebagai subunit microsomal triglyceride-transfer protein (MTP), berperan dalam mempertahankan aktivitas MTP dan mencegah agregasi (Wetterau et al., 1990).
* PDI dari Caenorhabditis elegans memiliki aktivitas transglutaminase (Natsuka et al., 2001).

Struktur PDI

PDI terdiri dari lima domain, yaitu domain a, domain b, domain a’, domain b’, dan domain c. Struktur PDI membentuk ’U’ dengan domain b dan b’ di bagian dasar ’U’, domain a dan a’ pada kedua ujung ’U’, serta domain c terletak pada C terminal.
Gambar. Struktur tersier Yeast PDI

Gambar. Struktur tersier Yeast PDI

Domain a, a’, b, dan b’ memiliki struktur yang mirip lipatan tioredoksin, sedangkan domain c berupa gabungan α-heliks pendek. Lipatan tioredoksin tersusun dari lima struktur sekunder β-sheet dengan dua struktur α-helix pada kedua sisinya, dengan urutan struktur β-α-β-α-β-α-β-β-α. Gambar motif lipatannya seperti di bawah ini:
Gambar. Prototype Thioredoksin fold

Gambar. Prototype Thioredoksin fold

Domain a dan a’ membentuk lipatan tioredoksin canonical. Domain a memiliki seluruh struktur lipatan tioredoksin dengan urutan β1-α1-β2-α2-β3-α3-β4-β5-α5. Domain a’ tidak memiliki struktur sekunder β-sheet kelima (β5), akan tetapi pada residu 461-468 terdapat struktur yang ekivalen dengan β5. Domain a dan a’ mengandung sisi aktif dengan urutan –CGHC- (nukleofilik) yang terletak pada ujung N dari α-helix kedua (α-helix terpanjang). Adanya residu prolin disekitar sisi aktif menyebabkan setengah dari struktur α-helix kedua ini bersifat kaku.
Gambar. Domain a dan a' PDI

Gambar. Domain a dan a' PDI

Domain b dan b’ membentuk lipatan tioredoksin dengan sedikit variasi. Domain b tidak memiliki struktur sekunder α-helix ketiga (α3) dan memiliki α-helix kedua (α2) yang lebih pendek. Domain b’ tidak memiliki struktur sekunder β-sheet pertama (β1), tapi memiliki tambahan α-helix kelima (α5) dengan ukuran lebih pendek dari empat α-helix lainnya. Domain b dan b’ banyak mengandung hydrophobic patch, yang berperan sebagai substrat binding site.
Gambar. Domain b dan b' PDI

Gambar. Domain b dan b' PDI

Domain c terletak pada ujung C, berdampingan dengan domain a’. Domain c mayoritas tersusun dari residu asam amino bermuatan negatif (16 residu aspartat atau glutamat di sekitar residu 486-522). Residu 490-502 pada domain c membentuk struktur α-helix, lainnya membentuk random coil. Struktur α-helix ini dapat mengalami interaksi hidrofobik dengan domain a’. Interaksi hidrofobik ini diperkirakan berperan penting dalam aktivitas PDI secara keseluruhan.
Gambar. Model domain PDI

Gambar. Model domain PDI
Gambar. Struktur primer PDI

Gambar. Struktur primer PDI

Pada domain a dan a’ terdapat daerah residu hidrofobik yang mengelilingi sisi aktif. Pada domain b dan b’ banyak terdapat hydrophobic patch. Residu-residu hidrofobik dari domain a, a’, b, dan b’ ini secara keseluruhan membentuk permukaan hidrofobik pada PDI. Permukaan hidrofobik ini diduga berperan dalam interaksi PDI dengan substrat. Peran PDI sebagai chaperon juga terjadi karena adanya daerah permukaan hidrofobik ini.
Gambar. Permukaan hidrofobik PDI

Gambar. Permukaan hidrofobik PDI

Domain b’ mengandung lebih banyak hydrophobic patch dibandingkan domain b. Hydrophobic patch ini tersusun oleh residu hidrofobik dari struktur α-helix dan β-sheet pertama dan ketiga. Berdasarkan sifat ini, maka domain b’ diduga memiliki peran sebagai substrat binding site.
Gambar. Residu hidrofobik pada domain b' PDI

Gambar. Residu hidrofobik pada domain b' PDI

Perbedaan antara domain a dan a’ adalah pada redox state dari sisi aktifnya (Heras, et al., 2004). Domain a sebagian besar berada pada keadaan teroksidasi (membentuk disulfida), 0.8 : 0.2. Domain a’ sebagian berada pada keadaan tereduksi (gugus sulfidril).
Gambar. Stereo view electron density domain a dan a' PDI

Gambar. Stereo view electron density domain a dan a' PDI

Tetapan kesetimbangan oksidasi (Kox) pasangan sistein pada sisi aktif PDI dengan menggunakan glutation teroksidasi (GSSG) adalah 17 mM untuk domain a dan 1 mM domain a’ (Wilkinson et al., 2005).

Berdasarkan persamaan Nernst, potensial reduksi standar untuk domain a adalah -188 mV dan untuk domain a’ adalah -152 mV. DsbA, oksidan paling kuat pada famili tioredoksin, memiliki Kox 80 mM dan potensial redoks -120 mV (Zapun et al., 1993). Tioredoksin, reduktan paling kuat, memiliki Kox 10 M dan potensial redoks -270 mV (Aslund et al., 1997)

Nilai intermediet yang dimiliki PDI membuat protein ini dapat berperan baik dalam oksidasi dan reduksi ikatan disulfida.

http://irfanchemist.wordpress.com/2009/03/05/yeast-protein-disulfide-isomerase/

————————————————————————————————

Filed under: Science | Tagged: PDI, protein disulfida isomerase, ragi, reaksi redoks, sisi aktif, yeast

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar