Sel mamalia mengandung hingga 10.000 jenis protein, sel khamir sekitar 5000. Semua protein ini memiliki tempatnya masingmasing → protein reseptor hormon di membran, protein pembentuk kanal dsb.
Kebanyakan protein organel disandikan oleh DNA nukleus, disintesis oleh ribosom pada sitosol dan didistribusikan ketempatnya melalui aksi signal sorting dan proses sorting Proses menuju tempatnya → protein targeting atau protein sorting.
Lintasan sekretori: Sintesis protein di ribosom (RE kasar) → badan golgi → menuju tempatnya → enzim lumen RE, golgi, lisosom, protein integral membran. Protein lain di sintesis di sitosol dan dilepas di sitosol
Sintesis dan targeting protein mitokondria dan kloroplas F Memiliki 2 membran F kloroplas memiliki kompartemen tambahan : tilakoid F Perkembangan dan pembelahan mitokondria dan kloroplas tidak digabung dengan pembelahan nuklear
F Protein mitokondria dan kloroplas disintesis di sitosol → ke organel dengan cara terikat pada reseptor permukaan organel yang mengenali sekuen uptake-targeting F Proteinnya memiliki 2 sekuen targeting dan 2 reseptor terikat membran F Sekuen targetingnya: kaya asam amino bermuatan +, terhidroksilasi, tak memiliki asam amino asam (glutamat, aspartat)
Sekuen uptake targeting protein mitokondria
1. Protein yang terikat ke mito chondrial-import stimulation factor (MSF) → TOM37 dan TOM70 2. Protein terikat ke Hsc 70 → TOM 20 dan TOM 22.
Peranan chaperon, chaperonin Protein di matriks mitokondria terikat pada Hsc70 matriks (mirip Hsc70 sitosol). Di matriks, protease akan memisahkan sekuen matriks-targeting pada N-terminus Chaperonin pada bakteri, Gro EL, memfasilitasi pelipatan protein
3 karakter impor protein ke mitokondria: 1. Informasi tujuan protein ada pada sekuen pada N-terminal matriks targeting 2. hanya tidak melipat diimpor 3. terjadi di situs membran dalam dan membran luar yang saling berdekatan
Diduga mitokondria memiliki 1000 kanal untuk uptake protein Uptake protein ke mitokondria membutuhkan energi dari: 1. Hidrolisis ATP di sitosol 2. proton motive force di membran dalam 3. hidrolisis ATP di matriks mitokondria
Dua lintasan transpor protein dari sitosol ke ruang antar membran mitokondria
Protein ruang antar membran Contoh Cyt c1, cyt b2, memiliki 2 sekuen Nterminal uptake targeting Cyt c1 mengikuti pola conservativ: setelah di matriks→ Hsc70 → melewati inner membran ke ruang antar membran • Cyt b2 mengikuti mekanisme non-conservativ, sekuen uptake targeting ke 2 berfungsi sebagai sekuen stop transfer, mencegah C-terminus
melewati membran dalam Intermediat yang berjangkar di membran akan berdifusi di membran menjauhi situs translokasi. Pemutusan sekuen uptake targeting ke 2 oleh protease diruang antar membran melepas protein ke areal tsb.
Protein mitokondria lain, Cyt c, berdifusi langsung ke ruang antar membran. Disana heme diikatkan oleh cytc-heme liase yang akan menyebabkan perubahan konformasi sehingga tak dapat berdifusi kembali di sitosol disebut apocytokrom c, sekuennya sama dengan bentuk matur.
Rubisco terdiri atas 8 subunit L yang disandikan di DNA PMF -
kloroplas dan 8 subunit S yang disandikan di nukleus memiliki Sekuen N-terminal stromal impor sekitar 44 asam amino
Protein tilakoid memiliki 2 sekuen uptake targeting: menuju stroma dan ke lumen tilakoid. Ada 4 sistim transpor ke tilakoid, 2 diantaranya adalah seperti pada gambar
1. Yang mentranspor plastocyanin: tanpa gradient pH sepanjang tilakoid membran 2. Yang mentranspor protein 23kDa dari PSII terlipat di stroma dan mengikat kofaktor redox metal. Protein tilakoid membran Hef106 membantu translokasi protein jenis ini dan uptakenya menggunakan energi dari gradien pH
Sintesis katalase dan transpornya ke peroksisom 1. Sekuen SKL uptake targeting 2. Berbentuk tetramer dgn heme 3. Reseptor sitosolik PTSIR mengikat SKL dan membawa ke reseptor Pex14p
Translokasi protein ke retikulum endoplasma 16 – 30 residu sekuen signal membawa protein tsb ke membran RE dan menginisiasi transpor Sekuen signal 1/lebih asam amino bermuatan +, 6 – 12 residu hidrofob
Residu hidrofobik dari signal merupakan situs pengikatan yang penting untuk pengenalan sekuen signal dengan protein reseptor pada membran RE SRP (Signal Recognition Particle), partikel sitosolik yang mengikat sekuen signal protein RE, ribosom unit besar dan reseptor SRP di membran RE
Struktur dari SRP: - P54: mengikat sekuen signal - P9, P14: berinteraksi dengan ribosom - P68, P72: diperlukan untuk translokasi
SRP juga mencegah disintesisnya protein bila tak ada membran RE.
Pelepasan GDP dan pengikatan GTP oleh subunit P54 SRP dan subunit α reseptor SRP. Hidrolisis GTP → disosiasi kompleks dan pembentukan kompleks rantai nascent - translocon
Topologi protein membran retikulum endoplasma
Sintesis dan insersi insulin pada membran RE. Ada stop transfer membran-anchor sequence sekitar 22 asam amino menyebabkan transpor berakhir
Sintesis dan membran insersi reseptor asialoglycoprotein. Orientasi ini memiliki 1 sekuen internal hidrofobik signal-anchor yang berfungsi sebagai sekuen signal RE dan sekuen membran anchor
Sintesis dan insersi transporter glukosa Glut1. N-terminal α heliks berfungsi sebagai sekuen signal anchor internal yang tidak dilepas dan menginisiasi insersi kotranslational
Setelah ke 2 α heliks terbentuk bergeser keluar translokon ke RE bilayer dan membentuk α helikal hairpin.
