LAPORAN
BIOLOGI SEL
INTERAKSI PROTEIN-LIGAN
NAMA : VIOL DHEA KHARISMA
NIM : 135090107111007
TGL PRAKTIKUM : 19 November 2014
LABORATORIUM FISIOLOGI TUMBUHAN,
MIKROTEKNIK, KULTUR JARINGAN
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2014
INTERAKSI PROTEIN-LIGAN
Viol Dhea Kharisma
Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Brawijaya
ABSTRAK
Proses utama yang terjadi di dalam sel pada hakekatnya merupakan reaksi biokimia yang dinamik yang melibatkan interaksi antar molekul. Sebagai contoh interaksi antara hormon dengan reseptor spesifiknya, enzim dengan substrat spesifiknya, antigen dengan antibodi, serta obat dengan plasma protein darah sebagai carrier-nya. Interaksi melibatkan ligan (L) yaitu molekul kecil yang terikat pada makromolekul (M) untuk membentuk kompleks LM. Interaksi L dan M terjadi melalui 2 mekanisme yaitu melalui interaksi terbentuk karena adanya ikantan nonkovalen dan ikatan lemah seperti ikatan hidrogen, ikatan hidrofobik, gaya van der Waals, dan gaya elektrostatik dan ikatan antar molekul yang berinteraksi sangat dekat, selektif, spesifik dan kompatibel. Pentingnya dilakukan praktikum ini adalah untuk mengetahui mekanisme pengikatan dan interaksi protein dan ligan, praktikum ini bertujuan untuk mempelajari dinamika pengikatan CBB sebagai ligan pada olvalbumin sebagai makromolekul untuk mendapatkan pemahaman tentang sifat fisikokimiawi interaksi ligan-makromolekul. Manfaat yang dapat dipreoleh setelah melaksanakan praktikum ini adalah untuk mengetahui mekanisme pengikatan dan interaksi protein dan ligan serta dapat bermanfaat untuk studi kasus misalnya mempelajari mekanisme kerja antibodi yang dihasilkan oleh sel B plasma dalam pertahanan yang diperoleh saat terjadi invansi virus Ebola atau patogen lain. Berdasarkan dari hasil pengamatan yang telah dilakukan bahwa interaksi antar ligan dan protein dapat dipengaruhi oleh berbagai macam faktor antara lain jumlah atau banyaknya protein dan ligan yang terdapat di suatu sistem, pada praktikum ini interaksi protein dan ligan dipengaruhi oleh banyaknya protein BSA yang terdapat dalam suatu larutan semakin banyak BSA yang terdapat di suatu larutan maka semakin panjang nilai absorbansi serta semakin banyak terjadi interaksi protein dan ligan.
Kata Kunci : CBB, Ligan, Ovalbumin, Nilai Absorbansi Protein, Sel
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Dasar Teori
1.1.1. Pengertian Protein
Protein (asal kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus. 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 sumbergizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof) (Metzler, 2000).
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. Sampai tahap ini, protein masih "mentah", hanya tersusun dari asam amino proteinogenik. Melalui mekanisme pascatranslasi, terbentuklah protein yang memiliki fungsi penuh secara biologi (Berg, 2002).
Protein adalah makromolekul polimer yang terbuat dari blok bangunan asam amino diatur dalam linear rantai dan bergabung melalui ikatan peptida. Struktur primer biasanya diwakili oleh urutan huruf selama 20 huruf alfabet yang terkait dengan amino 20 alami asam. Protein adalah blok bangunan utama dan molekul fungsional sel, mengambil hampir 20% dari berat sel eukariotik itu, kontribusi terbesar setelah air (70%) (Wyner, 2004).
Ligan adalah molekul sederhana yang dalam senyawa kompleks bertindak sebagai donor pasangan elektron (basa Lewis). ligan akan memberikan pasangan elektronnya kepada atom pusat yang menyediakan orbital kosong. interaksi antara ligan dan atom pusat menghasilkan ikatan koordinasi. jenis-jenis ligan ialah monodentat ,bidentat dan polidentat. Ligan adalah sebuah molekul sinyal kecil yang terlibat dalam kedua proses anorganik dan biokimia. Dalam kimia koordinasi, ligan memungkinkan pembentukan kompleks koordinasi, atau hubungan antara molekul yang berbeda dalam larutan. Dalam Biokimia umumnya mendefinisikan ligan sebagai molekul messenger, seperti hormon, substrat, atau aktivasi dan faktor inhibisi (Horton, 2006).
Bidang kimia sering mengklasifikasikan ligan berdasarkan pola ikatan ligan, ukuran, dan muatan listrik. Denticity, sifat ligan kimia, menggambarkan jumlah formasi ikatan yang terjadi antara ligan dan logam lain atau molekul dalam kompleks koordinasi. Jumlah ikatan yang berbeda akan menghasilkan struktur kompleks yang berbeda secara keseluruhan dalam tiga dimensi. Sebagai contoh, ligan yang dapat mencapai empat ikatan pada akhirnya akan menghasilkan struktur tetrahedral, sementara mereka yang hanya satu ikatan molekul lain, ligan monodentat, hanya dapat membentuk struktur linear. Secara umum, stabilitas kompleks tergantung pada ikatan yang dibentuk oleh ligan tunggal, yang meningkatkan struktur dan kekakuan ikatan.Ukuran dan muatan juga sifat yang bervariasi dalam ligan kimia. Tidak hanya akan menentukan berapa banyak ikatan dapat dibentuk dengan atom lain, tetapi mereka juga menentukan jenis atom yang akan dibawa ke kompleks koordinasi. Ukuran massal dan besar juga akan mengubah sudut di mana ligan mengikat atom lain di kompleks (Berg, 2002).
Pada biokimia, ligan mengacu pada sinyal atau label molekul yang mengikat ke lokasi tertentu pada reseptor, enzim, atau protein lain di dalam sel. Ini berkisar dari hormon, yang menyebabkan sinyal jalur transduksi dan kaskade sinyal dalam sel, substrat dasar, yang mengikat enzim dan menjalani serangkaian reaksi kimia tunggal. Mereka sering digambarkan dalam hal afinitas mengikat mereka, atau seberapa kuat mereka menarik dan mengikat molekul target mereka (Mathews, 2000).
Ligan juga dapat bertindak sebagai label untuk protein tertentu dalam proses modifikasi paska-translasi. Mereka dapat mengaktifkan atau menghambat protein yang berbeda berdasarkan kondisi yang mengikat mereka, menargetkan protein untuk mengarahkan mereka ke berbagai daerah di dalam sel, protein atau label untuk degradasi. Dalam kasus ubiquitin, misalnya, protein dengan tiga atau empat molekul ubiquitin ditandai, maka enzim lain akan mengikat dan menurunkan mereka (Gesteland, 2004).
3.1. Tujuan
Adapun tujuan yang tertera dalam praktikum ini adalah untuk mempelajari dinamika pengikatan CBB sebagai ligan pada ovalbumin sebagai makromolekul untuk mendapatkan pemahaman tentang sifat fisikokimiawi interaksi ligan-makromolekul.
BAB II
METODE
2.1. Waktu dan Tempat
Praktikum dengan judul” INTERAKSI PROTEIN LIGAN ”dilaksanakan pada tanggal, 19 November 2014 hari Rabu pukul 13.55-16.35 di Laboratorium Fisiologi Tumbuhan, Mikrotenik, dan Kultur Jaringan Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Brawijaya Malang.
2.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah mikropipet dan tip, cuvet 3 ml berbahan dasar gelas, spektrofotometer UV-Vis ,tabung reaksi, larutan ovalbumin (20/ml) dalam aquadest; Coomassie Brilliant Blue G-250 dan pelarutnya, plastic wrap.
2.3. Cara Kerja
2.3.1. Uji Interaksi Protein Ligan
Pertama, spektrofotometer dinyalakan kemudian di set pada panjang gelombang 596. Kedua, disiapkan larutan yang sudah tertera pada tabel yang terdapat dalam modul praktikum untuk mengukur absorbansi, semua reagen disiapkan dalam suhu ruang, kemudian setiap larutan dalam tabung reaksi disiapkan yang sudah diberi label nomor. Ketiga, tabung reaksi ditutup dengan menggunakan plastic wrap, kemudian tabung dibolak-balik beberapa kali dengan hati-hati jangan sampai terbentuk busa, busa akan menyebabkan protein terdenaturasi. Keempat, semua tabung diinkubasi pada suhu ruang selama 15 menit, lalu untuk pengukuran pada spektrofotometer, larutan dituang pada tabung reaksi ke cuvet sebagai kontrol negatif (tidak diisii sampel).
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Analisis Prosedur
Pertama spektrofotometer dinyalakan, kemudian diset pada panjang gelombang 596 nm yang bertujuan untuk mengukur absorbansi suatu zat dengan panjang gelombang maksimum 596 nm, dan menghasilkan spektrofotometer yang telah terkalibrasi. Kegia, larutan yang seperti pada tabel di diktat disiapkan namun Ovalbumin diganti BSS sebagai makromolekul, semua reagen disiapkan dalam suhu ruang, Setiap larutan dalam tabung reaksi yang sudah diberi label nomor disiapkan yang bertujuan untuk mengukur absorbansi tiap larutan yang disiapkan dalam tabung tersebut, dan menghasilkan tabung yang berisi larutan dan siap diukur absorbansinya. Ketiga, tabung reaksi ditutup menggunakan plastik warp yang bertujuan agar larutan yang berada di dalam tabung tidak menguap yang menghasilkan larutan tetap berada di dalam tabung dan tidak menguap, kemudian tabung dibolak-balik beberapa kali dengan hati-hati jangan sampai terbentuk busa, karena agar tidak menyebabkan protein terdenaturasi dan menghasilkan campuran antara protein dan ligan. Keempat, semua tabung tabung diinkubasi pada suhu ruang selama 15 menit yang bertujuan agar menjaga kondisi tabung agar tetap stabil dan didapatkan larutan yang berada dalam tabung dalam kondisi stabil. Kelima, untuk pengukuran pada spektrofotometer, larutan pada tabung reaksi dituang ke cuvet sebagai kontrol negatif (tidak diisi sampel).
3.2. Analisis Hasil
untuk mendownload laporan versi full dapat klik disini
3.2.3. Interpretasi Data
Berdasarkan dari hasil pengamatan yang telah diperoleh bahwa pada tabel U1 menghasilkan nilai absorbansi sebesar 0,754 ,1,956 ,1,927 ,1,842 ,2,2,2,2,2 dan pada U2 yaitu sebesar 0,612 ,1,913, 2, 1,894, 2, 2, 2, 2 ,2, pada U3 nilai absorbansi yang didapatkan yaitu sebesar 0,582 , 1,651 , 1,85 , 1,694 , 1,979 , 2 , 1,916 , 1,740, 2, pada U4 nilai absorbansi yang diperoleh sebesar 0,624 ,1,708 , 1,948 , 1,789 ,2 ,2 ,2 ,2 ,1,826 dan pada perlakuan kontrol atau X di peroleh nilai absorbansi sebesar 0,643 , 1,807 , 1,93 , 1,807 , 1,995 , 2 ,0,979 , 2, 1,892. Nilai absorbansi maksimum yaitu 2 dan nilai absorbansi minimum yaitu sebesar 0, pada perlakuan no 6 diperoleh nilai absorbansi maksimum karena pada saat perlakuan ke-6 banyak interaksi yang terjadi antara protein dan ligan dan pada perlakuan ke 1 merupakan nilai absorbansi yang minimum karena tidak terjadi interaksi antar protein dan ligan terjadi namun hanya sebagian kecil. Jadi nilai absorbansi yang dihasilkan oleh suatu zat yang terdiri atau komposisinya tersusun atas protein dan ligan dapat mempengaruhi ada tidaknya interaksi antar protein dan ligan, berdasarkan dari hasil grafik yang diperoleh bahwa semakin tinggi tingkat volume BSA maka semakin besar pula tingkat nilai absorbansi yang dihasilkan, maka hal tersebut menandakan bahwa semakin banyak volume BSA yang dihasilkan makin banyak interaksi antar protein dan ligan yang terjadi. Interaksi protein dan ligan yang banyak terjadi ditandai dengan nilai besarnya absorbansi maksimum dan interaksi antara protein dan ligan yang terjadi paling sedikit ditandai dengan nilai besarnya absorbansi minimum.
Interaksi antara protein dengan ligan dan protein lain dikendalikan oleh pengaturan interaksi intermolekular yang kompleks. Interaksi tersebut bergantung pada dua interaksi spesifik, yaitu interaksi pada daerah binding pocket atau disebut direct docking, dan interaksi yang terjadi pada daerah yang bukan merupakan binding pocket disebut blind docking. Penelitian yang banyak menggunakan jenis directed docking, yaitu melalui penentuan grid box pada kantung ikatan ligan dari protein. Grid box digunakan untuk mengarahkan senyawa ligan untuk berinteraksi (terikat) ke daerah katalitik suatu protein. Telah banyak peneliti yang melaporkan struktur kristal dari peotein yang menjadi target obat yang membentuk kompleks dengan molekul obatnya sebagai inhibitornya. Hasil ini sangat berguna untuk dilakukan identifikasi lebih lanjut dengan metode dockingke dalam sisi aktif protein target2 guna menentukan parameter lain secara in silico (Gesteland, 2004).
Interaksi antara protein – ligan ditentukan oleh beberapa parameter, diantaranya besar energi bebas pengikatan, konstanta inhibisi, dan interaksi fingerprinting kompleks protein – ligan yang terbentuk. Energi bebas pengikatan dapat mengindikasikan spontanitas reaksi (Berg, et al., 2007). Konstanta inhibisi merupakan kestabilan kompleks yang terbentuk antara protein dengan ligan. Sedangkan interaksi fingerprinting merupakan ciri khas yang dibentuk oleh interaksi elektrostatik, ikatan hidrogen, maupun ikatan van der walls pada sisi katalitik protein oleh ligan (Berg, 2002).
Interaksi protein dan ligan dapat dimanfaatkan untuk mempelajari bagaimana cara antibodi yang dihasilkan oleh tubuh dapat berikatan dengan antigen. Pengikatan antibodi ke antigen dapat mengacaukan fungsi patogen dalam banyak cara, beberapa diantaranya, dalam cara yang paling sederhana, netralisasi (neutralization), antibodi berikatan ke protein permukaan dari virus atau bakteri, sehingga menghalangi kemampuan patogen untuk menginfeksi sel inang. Serupa dengan itu, antibodi terkadang berikatan ke dan menetralisasi toksin yang dilepas dalam cairan tubuh, dalam proses yang disebut oponisasi, antibodi berikatan dengan antigen menyediakan struktur yang mudah dikenali untuk makrofag sehingga meningkatkan fagositosis, karena setiap antibodi memiliki dua situs pengikatan antigen, antibodi juga dapat memfasilitasi fagositosis dengan menautkan sel-sel bakteri, partikel virus, atau antigen menjadi agregat.
(Horton, 2006 )
BAB IV
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil pengamatan yang telah dilakukan bahwa interaksi antar ligan dan protein dapat dipengaruhi oleh berbagai macam faktor antara lain jumlah atau banyaknya protein dan ligan yang terdapat di suatu sistem, pada praktikum ini interaksi protein dan ligan dipengaruhi oleh banyaknya protein BSA yang terdapat dalam suatu larutan semakin banyak BSA yang terdapat di suatu larutan maka semakin panjang nilai absorbansi serta semakin banyak terjadi interaksi protein dan ligan.
5.2. Saran
Perlu dilakukan penjelasan ulang bagaimana cara mengetahui interaksi protein dan ligan secara visual dan tidak secara hitung-hitungan.
DAFTAR PUSTAKA
Berg, J. M., J. L. Tymoczko, and L. Stryer. 2002. Biochemistry, 5th ed. NewYork: W. H. Freeman.
Gesteland, R. F., T. R. Cech and J. F. Atkins (eds.). 2004. The Cell Metabolism. 2nd
ed. Plainview, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press.
Horton, H. R. et al. 2006. Principles of Biochemistry, 4th ed. Upper Saddle River,
NJ: Pearson/Prentice Hall.
Mathews, C. K., K. E. van Holde, and K. G. Ahern. 2000. Biochemistry, 3rd ed.Menlo Park,
CA: Benjamin Cummings.
Metzler, D.E. 2001. Biochemistry: The Chemical Reactions of Living Cells,2nd ed. San
Diego: Academic Press.
Wyner, T., et al. 2004.Proteins of Structure. Journal of Molecular Biology . 7(9): p. 68-15.
Terimakasih kawan sudah berkunjung di blog saya semoga mendapat ilmu yang bermanfaat, untuk mendownload laporan versi full dapat klik disini
No comments:
Post a Comment