Rem ganda pada protein transportasi mencegah sel meledak – ScienceDaily

Rem ganda pada protein transportasi mencegah sel meledak – ScienceDaily


Konsentrasi garam atau gula yang tinggi di lingkungan akan mengeringkan mikroorganisme dan menghentikan pertumbuhannya. Untuk mengatasi hal ini, bakteri dapat meningkatkan konsentrasi zat terlarut internalnya. Ilmuwan dari Universitas Groningen menjelaskan struktur protein transpor OpuA, yang mengimpor glisin betain untuk melawan stres osmotik. Protein milik keluarga transporter ABC yang terkenal, tetapi memiliki struktur dan mekanisme kerja yang unik. Hasilnya dipublikasikan di Kemajuan Sains pada 18 November.

Pengawet makanan dirancang untuk menyulitkan mikroorganisme. Garam dan gula adalah pengawet yang terkenal; mereka meningkatkan konsentrasi elektrolit di atas yang di dalam bakteri. Hasilnya adalah air mengalir keluar dari bakteri ini sampai konsentrasinya kira-kira sama, meninggalkan sel-sel keriput yang tidak dapat lagi tumbuh.

Pengangkut ABC

‘Namun, beberapa bakteri telah mengembangkan pertahanan terhadap bahan pengawet semacam itu,’ kata Bert Poolman, Profesor Biokimia di Universitas Groningen. Sekitar 20 tahun lalu, seorang produsen makanan memintanya menemukan cara untuk mengalahkan pertahanan tersebut. Ini mengarah pada penemuan OpuA, protein transpor yang dipicu oleh dehidrasi dan merespons dengan mengimpor zat yang disebut glisin betain. ‘Ini meningkatkan konsentrasi osmolit di dalam sel tanpa mengganggu struktur protein. Hasilnya adalah sel-sel menyerap lebih banyak air dan mulai tumbuh lagi, ‘jelas Poolman.

OpuA termasuk dalam kelas protein terkenal yang disebut transporter ABC (kaset pengikat ATP). Keluarga protein ini adalah salah satu yang terbesar dalam biologi. Manusia memiliki sekitar 50 pengangkut ini, beberapa tumbuhan memiliki ratusan dan bakteri memiliki nomor di antaranya. OpuA istimewa karena dapat mengimpor glisin betain dalam jumlah besar, yang mengarah ke konsentrasi osmolit internal yang sangat tinggi. Itulah mengapa Poolman tertarik untuk mencari tahu cara kerjanya. “Saya telah mengatasi masalah ini, terus menerus, sejak saat itu.”

Penerobosan

Masalahnya adalah menjelaskan struktur protein. Sampai beberapa tahun yang lalu, metode standar adalah menumbuhkan kristal dari protein dan menyelidiki yang menggunakan difraksi sinar-X. Sangat sulit untuk menumbuhkan kristal dari protein yang tertanam di membran sel dan bagi OpuA, hal itu ternyata mustahil. Berdasarkan urutan asam amino dan struktur transporter ABC lainnya, ilmuwan menyusun model struktur, tetapi ini tidak dapat menjelaskan cara OpuA berfungsi.

Terobosan datang dengan pengenalan mikroskop cryo-elektron, bersama dengan karya mahasiswa PhD Hendrik Sikkema dan kolaborasi dengan kelompok penelitian asisten profesor Cryo-EM Cristina Paulino dari Universitas Groningen. Sejumlah besar protein tunggal dipindai dalam mikroskop elektron pada suhu yang sangat rendah, setelah itu semua gambar digabungkan untuk memberikan gambaran langsung tentang strukturnya. Hasilnya menunjukkan bukan hanya satu tetapi lima struktur yang berbeda. ‘Protein adalah struktur dinamis, karena ia mengubah konformasi agar sesuai dengan fungsinya, tetapi bagian-bagian yang berbeda juga bergetar dengan sendirinya,’ jelas Poolman. Ini berarti bahwa satu protein ada di banyak struktur varian. Dan Anda tidak dapat menumbuhkan kristal di tengah keragaman seperti itu. ‘

Cantik

Kesimpulan pertama dari studi cryo-EM adalah bahwa sebagian besar dari apa yang mereka pikir mereka ketahui tentang struktur OpuA adalah tidak benar. “Misalnya, bagian yang kami yakini berada di dalam membran sel ada di bagian luar.” Struktur aslinya sangat indah, menurut Poolman. Kesimpulan kedua adalah bahwa OpuA sebagian diatur oleh cyclic di-AMP, molekul pembawa pesan kedua yang baru ditemukan. ‘Protein terutama merespons kekuatan ionik, yang bervariasi sebagai fungsi tekanan osmotik, tetapi menggunakan di-AMP siklik sebagai rem kedua untuk sepenuhnya menghentikan impor glisin betain dan mencegah sel meledak dalam kondisi non-stres.’

Sensor kekuatan ion dari protein OpuA membawa muatan positif sedangkan membran memiliki muatan negatif. Ketika air diambil dari sel, konsentrasi garam, seperti kalium klorida, meningkat. ‘Ini mengganggu interaksi sensor kekuatan ion dengan membran, yang mengaktifkan mekanisme pemompaan.’ Setelah konsentrasi glisin betain cukup tinggi untuk membuat sel membengkak ke proporsi normalnya, interaksi membran protein dinormalisasi. ‘Namun, pompa tidak mati sepenuhnya, sehingga terus mengimpor beberapa glisin betain. Ini akan meningkatkan tekanan di dalam sel dan akhirnya menyebabkannya meletus. ‘ Itulah mengapa di-AMP siklik digunakan untuk mematikan pompa sepenuhnya.

Makalah ini menjelaskan struktur yang berbeda dan memberikan data fungsional pada protein transpor. Kombinasi ini memberikan pemahaman yang baik tentang cara kerja OpuA: hasil yang memuaskan untuk Poolman. “Ini adalah akumulasi dari dua puluh tahun penelitian, yang telah menghasilkan tujuh atau delapan tesis PhD.” Hasilnya menunjukkan bagaimana resistensi bakteri terhadap bahan pengawet, seperti garam atau gula, bisa diatasi. Selain itu, kami adalah bagian dari konsorsium yang mencoba membangun sel sintetis. OpuA merupakan bagian penting dari desain; itu dimaksudkan untuk mengatur tekanan internal sel. ‘

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Groningen. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen