CAMPBELL-REECE Session 2 : Fosforilasi dan Defosforilasi Protein

Aktivasi protein dapat dilakukan dengan menambahkan satu atau lebih gugus fosfat pada protein. Hal ini dapat kita lihat bahwa pada reseptor tirosin kinase, terjadi penambahan gugus fosfat di dalamnya. Ini menunjukkan bahwa fosforilasi protein merupakan mekanisme seluler yang tersebar luas untuk meregulasi aktivitas protein.

Enzim yang mentransfer gugus fosfat ke dalam protein adalah protein kinase. Pada postingan sebelumnya kita dapat mengetahui bahwa reseptor tirosin kinase memfosforilasi tirosin pada reseptor tirosin kinase lain yang berada dalam satu dimer. Namun pada sebagian besar protein kinase yang terdapat pada sitoplasma bekerja pada protein yang berbeda dari dirinya. Perbedaan lain yaitu sebagian besar protein kinase dalam sitoplasma memfosforilasi asam amino serin atau teronin.

Molekul relai dalam jalur transduksi sinyal banyak yang berupa protein kinase, dan seringkali bekerja pada protein kinase lain yang berada dalam jalur tersebut. Hal ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

 

 

Gambar di atas merupakan kaskade fosforilasi. Serangkaian molekul berbeda dalam satu jalur akan difosforilasi secara begiliran dengan cara masing-masing molekul menambahkan gugus fosfat ke molekul berikutnya. Penambahan fosfat seringkali mengubah bentuk protein dari tidak aktif menjadi aktif, walaupun pada kasus lain fosforilasi menurunkan aktivitas protein.

Molekul protein lain yang juga penting dalam kaskade fosforilasi adalah protein fosfatase. Enzim ini mampu secara cepat menyingkirkan gugus fosfat dari protein, prosesnya dinamakan defosforilasi. Dengan demikian defosforilasi menginaktivasi protein kinase.

Protein fosfatase memadamkan jalur transduksi ketika sinyal awal tidak lagi ada, dan menjadikan protein kinase tersedia untuk digunakan kembali sehingga sel dapat memberi respon terhadap sinyal ekstraseluler.

Setiap saat aktivitas protein yang diregulasi oleh fosforilasi bergantung pada keseimbangan dalam sel antara molekul kinase aktif dan fosfatase aktif. Sehingga fosforilasi/defosforilasi bekerja sebagai saklar molekuler dalam sel yang dapat menyalakan atau memadamkan aktivitas jika diperlukan.

CAMPBELL-REECE Session 2 : Jalur Transduksi Sinyal

 

Seperti yang kita ketahui dalam postingan sebelumnya bahwa molekul resptor penerima sinyal ada yang berada di membran plasma dan ada yang berada di dalam sel. Ketika resptor penerima sinyal merupakan protein membran plasma, tahap transduksi dalam persinyalan sel akan berjalan dengan banyak tahapan atau langkah.

Langkah -langkah transduksi sinyal oleh reseptor membran plasma seringkali mencakup aktivasi protein melalui penambahan atau penghilangan gugus fosfat, atau pelepasan molekul kecil atau ion lain yang bekerja sebagai pembawa pesan. Salah satu keuntungan dari banyaknya tahapan ini adalah kemungkinan untuk bisa memperbesar sinyal dengan kuat.

Jika beberapa molekul mentransmisikan sinyal ke banyak molekul maka hal itu akan menghasilkan banyak molekul yang akan teraktivasi pada ujung jalur, selain itu akan memberikan banyak kesempatan untuk koordinasi dan regulasi antar molekul. Hal ini dapat mempertajam respon pada organisme uniseluler atau multiseluler.

Pengikatan molekul sinyal spesifik pada protein membran plasma akan memicu langkah pertama transduksi, reseptor yang diaktivasi oleh sinyal akan mengaktivasi molekul lain dan seterusnya. Hal ini akan berlangsung sampai protein yang menghasilkan respon seluler yang diharapkan teraktivasi.Molekul yang merelai dari reseptor sampai respon dinamakan molekul relai, dan seringkali berupa protein. 

Jika kita kembali ke tahap awal, molekul sinyal tidak diteruskan secara fisik sepanjang jalur transduksi pada sebagaian besar kasus. Molekul sinyal bahkan tidak memasuki sel. Sehingga yang direlaikan sepanjang jalur transduksi adalah sebuah informasi tertentu. Pada setiap langkah sinyal ditransdukasikan dalam bentuk yang berbeda dan umumnya berupa perubahan bentuk protein. Perubahan bentuk protein tersebut seringkali disebabkan oleh fosforilasi.

Pembahasan lebih lanjut mengenai fosforilasi dan defosforilasi protein dalam transduksi sinyal insyaAllah akan saya tulis di postingan selanjutnya.

CAMPBELL-REECE Session 2 : Ketika Molekul Sinyal Berikatan Dengan Protein Reseptor

Menyambung postingan sebelumnya tentang Komunikasi sel, kita mengetahui bahwa molekul sinyal yang dipancarkan suatu sel hanya dapat diterima oleh protein reseptor tertentu. Protein reseptor yang terdapat dalam sel memungkinkan sel tersebut mendengarkan sinyal atau memberikan respon. Suatu sinyal memiliki bentuk yang komplementer dengan situs spesifik pada reseptor, dan akan melekat pada situs tersebut.

Molekul sinyal berprilaku sebagai ligan (ligand), yaitu istilah yang digunakan untuk molekul yang berikatan secara spesifik dengan molekul lain, yang seringkali berukuran lebih besar daripada molekul sinyal. Pengikatan ligan secara umum akan menyebabkan protein reseptor berubah bentuk dan secara langsung mengaktivasi reseptor. Hal ini memungkinkan reseptor berinteraksi dengan molekul seluler lain. Efek langsung dari pengikatan ligan adalah agregasi dua atau lebih molekul reseptor dan menyebabkan peristiwa molekuler berikutnya.

Sebagian besar reseptor sinyal merupakan protein membran plasma. Ligan-ligan reseptor semacam ini larut dalam air dan umumnya ukurannya terlalu besar untuk menembus membran plasma. Namun ada beberapa reseptor sinyal yang terletak di dalam sel. Sehingga reseptor sinyal secara mudah dapat dibagi menjadi reseptor sinyal dalam membran plasma dan reseptor intraseluler.

1. Reseptor dalam membran plasma. 

Sebagian besar molekul sinyal yang larut air akan berikatan dengan situs spesifik pada protein reseptor yang tertanam di membran plasma sel. Reseptor semacam ini mentransmisikan informasi dari luar sel menuju ke dalam sel dengan cara mengubah bentuk atau beragregasi saat berikatan dengan ligan spesifik.

Reseptor dalam membran plasma dapat dibagi menjadi tiga tipe, yaitu reseptor saluran ion, reseptor tirosin kinase, dan reseptor terkopel protein G.

Gambar 1. Reseptor saluran ion

 

Gambar 2. Reseptor Tirosin Kinase

 

Gambar 3. Reseptor terkopel protein G

2. Reseptor intraseluler.

Reseptor intraseluler terletak dalam sitoplasma dan untuk mencapainya, molekul sinyal harus menembus membran plasma sel target. Sejumlah molekul sinyal yang penting dapat melakukan hal ini karena bersifat hidrofobik atau cukup kecil untuk melewati interior fosfolipid pada membran. Beberapa molekul semacam ini seperti hormon steroid, hormon tiroid, dan senyawa nitrat oksida (NO).

Perilaku hormon testoteron dapat mewakili hormon steroid. Ketika hormon testoteron di sekresikan oleh testis, maka hormon tersebut akan mengalir dalam peredaran darah dan memasuki sel-sel di seluruh tubuh. Hormon testoteron akan menembus membran plasma sel target dan akan berikatan dengan protein reseptor dalam sitoplasma, kemudian mengaktivasinya.

Dengan adanya hormon yang melekat padanya, protein reseptor akan memasuki nukleus dan menyalakan gen spesifik yang mengontrol karakteristik jenis kelamin pria.

Gen di dalam DNA akan berfungsi dengan cara ditranskripsi dan diproses menjadi RNA duta (mRNA). RNA duta akan meninggalkan nukleus dan ditranslasi menjadi protein spesifik oleh ribosom dalam sitoplasma. Resptor testoteron yang telah teraktivasi bertindak sebagai protein spesifik (faktor transkripsi) yang akan melaksanakan transduksi sinyal secara lengkap.

Pemanasan Menulis Lagi

Setelah hampir sebulan lebih tidak menulis, kali ini saya akan memaksa diri saya untuk membuat sebuah postingan walaupun tidak ada ide spesifik. Hal ini saya lakukan untuk melatih konsistensi saya dalam melakukan penulisan. Kali ini adalah tulisan ringan yang tidak jelas.

Sepertinya tahun ajaran mendatang (2022/2023) sekolah saya akan menggunakan kurikulum merdeka, sebuah kurikulum baru yang belum sepenuhnya saya pahami. Namun beberapa hal yang bisa saya tangkap dari kurikulum ini adalah memberikan kebebasan untuk guru dalam melaksanakan pembelajaran. Namun kebebasan itupun masih saya sangsikan, ya sepertinya istilah-istilahnya berbeda, entah bagaimana nanti dalam pelaksanaannya.

Beberapa istilah baru tersebut antara lain capaian pembelajaran, alur tujuan pembelajaran, modul ajar dan profil pelajar pancasila. Entah bagaimana nanti mengimplementasikannya. Semoga bisa dan mudah, namun di awal sepertinya memang tidak akan mudah.

Namun yang saya yakini mengajar itu adalah seni, sebagai guru kita sudah paham harus bagaimana. Yang akan terjadi nanti adalah kurikulum akan saya implementasikan dengan cara saya, jika yang dimaksud merdeka adalah itu. Merdeka untuk tidak sama dengan apa yang sudah diatur dalam pedoman pelaksanaan kurikulum merdeka.

Mungkin cukup beberapa paragraf pendek ini untuk postingan ini, insyaAllah saya akan mencoba konsisten membuat tulisan di postingan selanjutnya. Semoga Allah memudahkan bagi saya.