PENYORTIRAN PROTEIN INTRASELULAR

PENYORTIRAN PROTEIN INTRASELULAR PENYORTIRAN PROTEIN INTRASELULAR Achmad Farajallah, Bagian Fungsi Hayati dan Perilaku Hewan, Departemen Biologi FMIPA IPB Setiap organel sel yang mengalami pertumbuhan kemudian akan melakukan pembelahan melalui proses duplikasi melalui mitosis maupun meiosis. Proses duplikasi organel dalam sistem endomembran tidak sekedar memperpanjang membrannya, melainkan membutuhkan pengaturan-pengaturan yang didikte oleh komposisi material yang dikandungnya. Selama sel mengalami pertumbuhan, setiap organel mengakumulasi berbagai molekul baru mengikuti fungsi normal sel. Pada saat pembelahan sel, beragam molekul yang menjadi ciri spesifik setiap organel harus didistribusikan ke setiap organel dari sel hasil pembelahan. Pada tahap anafase, selubung inti, retikulum endoplasma dan alat golgi akan pecah membentuk vesikula-vesikula kecil dan kemudian terdistribusi ke arah kutub-kutub pembelahan mengikuti pergerakan tubulus-tubukus mikro. Pada saat telofase atau setelah pelekukan membran plasma dimulai yang menandai sitokiniesis, beberapa vesikula kecil saling bergabung kembali membentuk selubung inti, RE dan alat Golgi kembali. Setelah sitokinesis selesai, organel-organel terus tumbuh yang berarti membutuhkan lemak untuk mensintesis membran yang baru dan berbagai molekul protein - baik protein membran maupun protein terlarut yang akan mengisi rongga setiap organel. Dalam hal ini, walaupun tidak dalam kondisi pembelahan sel, sintesis protein-protein baru selalu terjadi. Sedangkan pada organel-organel endosimbion (mitokondria dan kloroplas) yang biasanya berjumlah banyak dalam setiap sel keduanya melakukan pembelahan yang tidak berbarengan dengan pembelahan sel. Setelah sitokinesis jumlah mereka dibagi dan didistribusikan ke sel-sel anak. Protein-protein yang baru disintesis selama pertumbuhan sel harus secara akurat didstribusikan ke berbagai kompartentasi sel, baik kesetiap organel tujuannya, ke vesikula untuk disekresikan ataupun ataupun untuk menggantikan protein-protein yang page 1 / 287

secara kontinyu didegradasi. Akurasi pendistribusian protein ke setiap organel atau kompartemen sel sangat dibutuhkan agar sel mampu terus tubuh, membelah dan berfungsi dengan baik. Walaupun secara keseluruhan jenis protein yang ada dalam suatu sel mencapai ribuan jenis, mereka tersebar secara unik ke dalam setiap organel. Dengan kata lain, suatu organel bisa dicirikan oleh protein yang dikandungnya. Pada awalnya, hampir semua jenis protein yang ditemukan di dalam sitosol disintesis oleh ribosom di dalam sitosol maupun ribosom yang menempel ke retikulum endoplasma. Untuk itu, mrna yang ditranskripsikan di dalam inti diekspor ke sitosol melalui pori inti. Perkecualian, beberapa jenis protein mulai disintesis oleh ribosom yang masih berada di dalam inti. Sebagian besar sintesis protein (translasi protein dari mrna) yang terjadi di dalam inti bisa dipandang sebagai fungsi kontrol terhadap kesalahan proses transkripsi mrna. Selain itu, mitokondria dan kloroplas yang mempunyai sistem genom terpisah dari inti mampu mensintesis beberapa jenis proteinnya sendiri. Protein yang mulai ditranslasikan oleh ribosom yang menempel ke membran RE akan menembus masuk ke dalam lumen RE yang tidak menunggu sampai proses translasi selesai. Dengan kata lain, polipeptida terus tumbuh ke dalam lumen RE. Mekanisme transpor protein seperti ini disebut cotranslational import, yaitu polipeptida ditranspor ke dalam lumen RE sambil terus ditranslasikan. Setelah translasi selesai maka beberapa jenis protein dan membran fosfolipid yang juga disintesis di dalam RE akan didistribusikan ke alat Golgi, lisosom, endosom, membran inti luar maupun membran plasma dengan cara membentukvesikula transport. Beberapa jenis protein yang telah disintesis oleh ribosom yang bebas dalam sitosol kemudian akan terus berada di dalam sitosol atau ditranspor ke dalam mitokondria, kloroplas, peroksisom dan membran bagian dalam inti. Mode transpor protein seperti ini disebut posttranlational import yang membutuhkan adanya sinyal pengenal dalam runutan asam amino penyusun protein. Protein yang akan ditranspor ke dalam inti melalui pori inti, sedangkan yang akan ditranspor ke dalam mitokondria, kloroplas dan proksisom dilakukan dengan mekanisme yang berbeda. Sifat normal membran sel adalah impermeabel terhadap makromolekul hidrofilik. Hal ini berarti mekanisme transportasi protein terlarut sitosol (air) atau polipeptida yang baru disintesis dalam sitosol membutuhkan energi. Artinya, mereka ditransportasikan melintasi membran dengan cara transpor aktif. page 2 / 287

Ketepatan pengiriman dari setiap jenis protein yang baru disintesis dalam sitosol ataupun yang sedang disintesis, sangat ditentukan oleh runutan asam aminonya. Dalam untai polipetida bisa ditemukan runutan asam amino tertentu yang disebut dengan "sinyal pengenal" atau "sorting signal" yang mengarahkan polipeptida tersebut ke suatu organel tertentu. Sinyal pengenal berbeda-beda untuk setiap organel. Beberapa protein yang tidak dilengkapi dengan sinyal pengenal akan persisten di dalam sitosol. Keberadaan sinyal pengenal ini diungkapkan pertama kali oleh Blobel dan Sabatini tahun 1971 yang dikenal sebagaihipotesis sinyal. Dengan sangat hati-hati keduanya mengemukakan bahwa runutan asam amino berukuran pendek yang intrinsik dengan struktur suatu polipeptida merupakan sinyal yang membedakan berbagai jenis polipeptida yang ada dalam sitosol apakah akan masuk ke dalam lumen RE atau tetap berada dalam sitosol. Sejak itu, ide bahwa suatu protein mempunyai sinyal intrinsik yang menentukan lokasi akhirnya di dalam sel terbukti benar untuk beragam organel, tidak hanya untuk RE sebagaimana awal hipotesis sinyal ditegakkan. Penghargaan Nobel tahun 1999 untuk bidang fisiologi/kedokteran diberikan ke keduanya karena dampak luar biasa dari hipotesis ini terhadap perkembangan biologi sel. Runutan asam amino yang bertindak sebagai sinyal pengenal pada umumnya berkisar antara 15-60 asam amino. Segmen runutan sinyal pengenal ini kemudian akan diputus dan dipisahkan dari runutan asam amino lainnya setelah polipeptida mencapai organel yang dituju. Beberapa sinyal pengenal yang sudah dikarakterisasi dengan baik disajikan dalam Tabel dibawah ini Fungsi impor ke lumen RE mempertahan dalam lumen RE runutan asam amino 3NMet-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu -Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Gl u-val-phe-gln-lys-asp-glu-leu-coo- (sering disingkat KDEL) +H impor ke mitokondria +H impor ke inti -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val 3 N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-A la-thr-arg-thr-leu-cys-ser-ser-arg-tyr-leu-leu page 3 / 287

impor ke perosksisom page 4 / 287

-Ser-Lys-Leu- page 5 / 287

Karakterisasi yang membuktikan bahwa runutan asam amino di dalam Tabel diatas page 8 / 287

adalah suatu sinyal pengenal diketahui dengan menggunakan teknologi rekayasa page 9 / 287

genetik. Jika penyandi asam amino sinyal pengenal dari suatu protein yang page 10 / 287

seharusnya masuk ke dalam lumen RE dihilangkan dari runutan DNA penyandinya page 11 / 287

maka protein yang disintesis ternyata tidak bisa masuk ke dalam lumen RE dan page 12 / 287

tetap berada di dalam sitosol. Sebaliknya, jika penyandi sinyal pengenal page 13 / 287

untuk tujuan lumen RE ditambahkan ke DNA penyandi protein sitosol maka protein page 14 / 287

yang disintesis yang seharusnya ada di sitosol akan masuk ke dalam lumen RE. page 15 / 287

Dalam perkembangan biologi molekular "DNA related techniques" yang sangat page 16 / 287

pesat akhir-akhir ini, ternyata sinyal pengenal untuk suatu fungsi tertentu page 17 / 287

ditemukan mempunyai runutan asam amino yang beragam. Hal ini menunjukkan page 18 / 287

bahwa runutan asam amino saja tidak cukup signifikan untuk suatu fungsi sinyal page 19 / 287

pengenal. Hal yang paling menonjol dari runutan asam amino yang bisa bertindak page 20 / 287

sebagai sinyal pengenal justru ditemukan pada sifat-sifat fisiknya, seperti page 21 / 287

hidrofobisitas ataupun penempatan asam-asam amino bermuatan dalam runutan. page 22 / 287

Inti Sel page 24 / 287

Adanya membran sel sebagai selubung inti telah diduga sejak akhir abad ke-19 page 25 / 287

hanya berdasarkan pada sifat-sifat osmotik cairaninti sel. Tentunya, waktu itu page 26 / 287

mikroskop cahaya hanya bisa menampakkan batas yang sangat tipis di sisi luar inti page 27 / 287

tanpa mengetahui struktunya lebih ditil yang kemudian secara page 28 / 287

sederhana disebut sebagai selubung inti. Baru kemudian setelah menggunakan page 29 / 287

mikroskop elektron transmisi diketahui bahwa selubung inti terdiri atas dua lapis page 30 / 287

membran sel yang saling konsentris dan rongga di antara keduanya disebut rongga page 31 / 287

perinuklear dengan jarak sekitar 20-40 nm. Membran inti bagian dalam disebut page 32 / 287

nuclear lamina dilengkapi dengan protein yang berfungsi sebagai titik pelekatan page 33 / 287

bagi kromosom dan sebagai lapisan penyokong struktur inti. Pada semua sel-sel page 34 / 287

hewan, lapisan penyokong struktur inti yang ada di sisi dalam membran inti berupa page 35 / 287

filamen intermediet - salah satu kategori sitoskeleton. Sedangkan membran inti page 36 / 287

bagian luar merupakan bagian dari membran RE sehingga komposisi protein page 37 / 287

membrannya sama dengan membran RE lainnya. Dengan kata lain, rongga page 38 / 287

perinuklear merupakan kelanjutan dari lumen RE. page 39 / 287

Selubung inti dilengkapi dengan pori-pori inti sebagai tempat lalu-lintas material page 40 / 287

antara sitosol dan nukleosol. Densitas pori inti sangat beragam antar jenis sel. Di page 41 / 287

dalam inti sel mamalia bisa ditemukan sekitar 3000-4000 pori atau 10-20 pori page 42 / 287

per mm2. Protein yang disintesis dalam sitosol masuk ke dalam inti melalui pori-pori page 43 / 287

inti. Begitu juga dengan RNA yang disintesis di dalam inti keluar ke sitosol juga page 44 / 287

melalui pori-pori inti. Dalam hal mrna, mrna yang bisa melalui pori-pori inti adalah page 45 / 287

yang sudah mengalami pemotongan dalam rangka modifikasi pascatranskripsi yag page 46 / 287

terjadi di dalam inti. page 47 / 287

Pori inti berukuran besar dengan struktur yang tersusun dari beragam jenis protein page 48 / 287

yang keseluruhannya disebut dengankompleks protein pori page 49 / 287

. Protein-protein penyusun kompleks pori inti diperkirakan berdiameter sekitar 120 page 50 / 287

juta dalton. Subunit-subunit protein tersusun sedemikian rupa membentuk page 51 / 287

konfigurasi oktagonal. page 52 / 287

Ada 8 subunit protein fibril yang menjulur ke arah sitosol dan dan 8 subunit protein page 53 / 287

fibril lainnya menjulur ke arah nukleosol. Setiap protein fibril berikatan dengan page 54 / 287

subunit protein cincin. Protein fibril yang menjulur ke arah sitosol terumbai bebas, page 55 / 287

sedangkan yang menjulur ke arah nukleosol diikat oleh protein fibril yang lainnya page 56 / 287

membentuk struktur seperti keranjang. Bagian tengah dari konfigurasi page 57 / 287

protein-protein cincin dan fibril terdapat kanal yang berisi butiran-butiran page 58 / 287

protein globular. Pada awalnya, butiran protein ini dianggap bukan sebagai bagian page 59 / 287

bagian kompleks pori karena tidak pernah bisa dilihat sebelumnya akibat serial page 60 / 287

selama preparasi spesimen. Kepastian bahwa butiran protein yang ada di bagian page 61 / 287

tengah kanal adalah komponen kompleks protein pori diketahui dengan teknik page 62 / 287

freeze-fracture microscopy, Fungsi butiran protein tersebut diduga untuk page 63 / 287

membantu molekul-molekul larut air untuk melintasi pori yang disebut sebagai page 64 / 287

protein transporter. Struktur kompleks protein pori dilekatkan ke selubung inti oleh page 65 / 287

beberapa subunit protein yang menjulur ke arah rongga perinuklear. page 66 / 287

Setiap pori inti terdiri dari satu atau lebih kanal yang memungkinkan page 67 / 287

molekul-molekul kecil larut air bisa melintas dengan bebas. Sedangkan page 68 / 287

molekul-molekul besar (misalnya beberapa RNA dan protein) dan beberapa page 69 / 287

kompleks makromolekul tidak bisa melintas dengan bebas. Molekul-molekul besar page 70 / 287

tersebut bisa melintas melalui pori inti jika dilengkapi dengan suatu sinyal pengenal page 71 / 287

yang dikenali. Runutan sinyal yang mengarahkan protein sitosol untuk masuk ke page 72 / 287

dalam inti disebut nuclear localization signal. Sinyal pengenal tersebut umumnya page 73 / 287

terdiri atas satu atau dua runutan asam amino pendek yang mengandung Lys atau page 74 / 287

Arg yang bermuatan positif. page 75 / 287

Interaksi antara calon protein yang akan masuk ke dalam inti diawali dengan page 76 / 287

pengikatan calon protein oleh suatu protein di dalam sitosol yang dikenal dengan page 77 / 287

nuclear transport receptors. Protein reseptor yang ada di sitosol ini merupakan page 78 / 287

bagian dari protein fibril. Jika ada calon protein yang dilengkapi dengan runutan page 79 / 287

asam amino dari sinyal pengenal untuk inti, maka protein reseptor akan mengenali page 80 / 287

dan mengikatnya sehingga membentuk kompleks calon protein inti - protein page 81 / 287

reseptor. Kompleks protein ini kemudian akan dikenali oleh protein-protein fibril page 82 / 287

dari pori inti. Pengenalan ini menyebabkan kompleks calon protein inti - protein page 83 / 287

reseptor ditranspor secara aktif ke dalam inti dengan bantuan energi yang page 84 / 287

diperoleh dari hidrolisis GTP. Struktur komplek protein di bagian tengah dari pori inti page 85 / 287

bertindak sebagai penyeleksi yang akan membuka hanya jika ada kompleks calon page 86 / 287

protein inti - protein reseptor. Di dalam nukleosol, kompleks calon protein inti - page 87 / 287

protein reseptor terurai menjadi protein inti dan protein reseptor, kemudian protein page 88 / 287

reseptor dikeluarkan ke sitosol melalui pori inti yang lain untuk digunakan kembali. page 89 / 287

Dengan begitu, pori inti bisa disebut sebagai gerbang molekular. Meskipun begitu, page 90 / 287

ada beberapa hal yang sampai saat masih belum jelas. Salah satunya adalah page 91 / 287

bagaimana pori inti bisa mengatur arah sehingga tidak terjadi tabrakan antara page 92 / 287

molekul yang mau masuk dan keluar inti. Selain itu, bagaimana pori inti hanya page 93 / 287

memasukkan satu molekul pada satu saat sehingga tidak terjadi penyumbatan pori page 94 / 287

inti. page 95 / 287

Pori inti melewatkan suatu protein dalam konformasi yang sudah final, yaitu sudah page 96 / 287

dalam bentuk fungsionalnya, dan juga melewatkan komponen-komponen ribosom page 97 / 287

sebagai satu kesatuan partikel. Kedua kemampuan diatas membedakan transpor page 98 / 287

protein ke dan keluar inti terhadap sistem transpor protein dari dan ke berbagai page 99 / 287

organel lainnya. Mekanisme transpor protein ke berbagai organel lainnya seperti page 100 / 287

mtokondria, kloroplas dan retikulum endoplasma dilakukan dalam konformasi page 101 / 287

protein yang belum fungsional atau belum mengalami pelipatan-pelipatan. page 102 / 287

Mitokondria dan Kloroplas page 104 / 287

Mitokondria dan kloroplas adalah dua organel dengan spesialisasi mensintesis ATP page 105 / 287

yang mempunyai dua lapis membran sel, yaitu membran luar dan membran dalam. page 106 / 287

Di antara kedua lapisan membran tadi terdapat ruang antar membran. Untuk page 107 / 287

kloroplas terdapat lapisan membran ketiga, yaitu membran tilakoid. Sebagian besar page 108 / 287

protein yang ada di dalam mitokondria dan kloroplas diimpor dari sitosol yang page 109 / 287

disandikan oleh genom inti, sedangkan sebagian kecil protein disintesis oleh page 110 / 287

mereka sendiri yang disandikan oleh sistem genomnya. Protein sitosol agar bisa page 111 / 287

masuk ke dalam mitokondria dan kloroplas, biasanya mempunyai runutan sinyal page 112 / 287

penyortir di bagian ujung N-nya. Calon protein dimasukkan ke mitokondria dan page 113 / 287

kloroplas melewati membran luar dan membran dalam sekaligus (atau secara page 114 / 287

simultan) pada situs-situs tertentu. Situs tersebut ditandai dengan kedua lapis page 115 / 287

membran saling mendekat dan menempel sehingga tidak menyisakan ruang antar page 116 / 287

membran diantara keduanya. Calon protein dengan sinyal penyortir untuk page 117 / 287

keduanya ditranslokasikan dalam kondisi belum melipat atau belum fungsional. page 118 / 287

Setelah calon protein berada di bagian matriks mitokondria atau stroma klorolas, page 119 / 287

porsi runutan asam amino dari sortir signal dipotong. Dalam hal ini ada page 120 / 287

keterlibatan protein chaperon yang mendorong molekul calon protein menembus page 121 / 287

dua lapis membran, memotong sortir signal dan kemudian melipat ulang calon page 122 / 287

protein yang sudah masuk. Penempatan lebih lanjut di berbagai situs di dalam page 123 / 287

organel (misalnya di dalam matriks, terikat membran dalam atau membran tilakoid page 124 / 287

membutuhkan sortir signal yang lain. Sortir signal tersebut diketahui berfungsi page 125 / 287

setelah sortir signal yang pertama telah dipotong. page 126 / 287

Selain mengimpor protein, mitokondria dan kloroplas juga mengimpor lemak dan page 127 / 287

menyatukannya dengan membran-membran dalamnya. Sebagian besar fosfolipid page 128 / 287

membran berasal dari retikulum endoplasma sebagai pusat sintesis lemak di alam page 129 / 287

sel. Fosfolipid ditranslokasikan ke mitokondria dan kloroplas secara individual page 130 / 287

dengan bantuan protein larut air pembawa lemak. Protein ini secara tepat page 131 / 287

mengekstrak satu molekul fosfolipid dari suatu membran dan memindahkannya ke page 132 / 287

membran yang lain. Dengan begitu, protein pembawa lemak ini menyebabkan page 133 / 287

perbedaan-perbedaan komposisi lemak dari setiap sistem membran page 134 / 287

PENYORTIRAN PROTEIN INTRASELULAR page 135 / 287

Achmad Farajallah, Bagian Fungsi Hayati dan Perilaku Hewan, Departemen Biologi FMIPA IPB Setiap organel sel yang mengalami pertumbuhan kemudian akan melakukan pembelahan melalui proses duplikasi melalui mitosis maupun meiosis. Proses duplikasi organel dalam sistem endomembran tidak sekedar memperpanjang membrannya, melainkan membutuhkan pengaturan-pengaturan yang didikte oleh komposisi material yang dikandungnya. Selama sel mengalami pertumbuhan, setiap organel mengakumulasi berbagai molekul baru mengikuti fungsi normal sel. Pada saat pembelahan sel, beragam molekul yang menjadi ciri spesifik setiap organel harus didistribusikan ke setiap organel dari sel hasil pembelahan. Pada tahap anafase, selubung inti, retikulum endoplasma dan alat golgi akan pecah membentuk vesikula-vesikula kecil dan kemudian terdistribusi ke arah kutub-kutub pembelahan mengikuti pergerakan tubulus-tubukus mikro. Pada saat telofase atau setelah pelekukan membran plasma dimulai yang menandai sitokiniesis, beberapa vesikula kecil saling bergabung kembali membentuk selubung inti, RE dan alat Golgi kembali. Setelah sitokinesis selesai, organel-organel terus tumbuh yang berarti membutuhkan lemak untuk mensintesis membran yang baru dan berbagai molekul protein - baik protein membran maupun protein terlarut yang akan mengisi rongga setiap organel. Dalam hal ini, walaupun tidak dalam kondisi pembelahan sel, sintesis protein-protein baru selalu terjadi. Sedangkan pada organel-organel endosimbion (mitokondria dan kloroplas) yang biasanya berjumlah banyak dalam setiap sel keduanya melakukan pembelahan yang tidak berbarengan dengan pembelahan sel. Setelah sitokinesis jumlah mereka dibagi dan didistribusikan ke sel-sel anak. Protein-protein yang baru disintesis selama pertumbuhan sel harus secara akurat didstribusikan ke berbagai kompartentasi sel, baik kesetiap organel tujuannya, ke vesikula untuk disekresikan ataupun ataupun untuk menggantikan protein-protein yang secara kontinyu didegradasi. Akurasi pendistribusian protein ke setiap organel atau kompartemen sel sangat dibutuhkan agar sel mampu terus tubuh, membelah dan berfungsi dengan baik. Walaupun secara keseluruhan jenis protein yang ada dalam suatu sel mencapai ribuan jenis, mereka tersebar secara unik ke dalam setiap organel. Dengan kata lain, suatu organel bisa dicirikan oleh protein yang dikandungnya. Pada awalnya, hampir semua jenis protein yang ditemukan di dalam sitosol disintesis oleh ribosom di dalam sitosol maupun ribosom yang menempel ke retikulum endoplasma. Untuk itu, mrna yang ditranskripsikan page 136 / 287

di dalam inti diekspor ke sitosol melalui pori inti. Perkecualian, beberapa jenis protein mulai disintesis oleh ribosom yang masih berada di dalam inti. Sebagian besar sintesis protein (translasi protein dari mrna) yang terjadi di dalam inti bisa dipandang sebagai fungsi kontrol terhadap kesalahan proses transkripsi mrna. Selain itu, mitokondria dan kloroplas yang mempunyai sistem genom terpisah dari inti mampu mensintesis beberapa jenis proteinnya sendiri. Protein yang mulai ditranslasikan oleh ribosom yang menempel ke membran RE akan menembus masuk ke dalam lumen RE yang tidak menunggu sampai proses translasi selesai. Dengan kata lain, polipeptida terus tumbuh ke dalam lumen RE. Mekanisme transpor protein seperti ini disebut cotranslational import, yaitu polipeptida ditranspor ke dalam lumen RE sambil terus ditranslasikan. Setelah translasi selesai maka beberapa jenis protein dan membran fosfolipid yang juga disintesis di dalam RE akan didistribusikan ke alat Golgi, lisosom, endosom, membran inti luar maupun membran plasma dengan cara membentukvesikula transport. Beberapa jenis protein yang telah disintesis oleh ribosom yang bebas dalam sitosol kemudian akan terus berada di dalam sitosol atau ditranspor ke dalam mitokondria, kloroplas, peroksisom dan membran bagian dalam inti. Mode transpor protein seperti ini disebut posttranlational import yang membutuhkan adanya sinyal pengenal dalam runutan asam amino penyusun protein. Protein yang akan ditranspor ke dalam inti melalui pori inti, sedangkan yang akan ditranspor ke dalam mitokondria, kloroplas dan proksisom dilakukan dengan mekanisme yang berbeda. Sifat normal membran sel adalah impermeabel terhadap makromolekul hidrofilik. Hal ini berarti mekanisme transportasi protein terlarut sitosol (air) atau polipeptida yang baru disintesis dalam sitosol membutuhkan energi. Artinya, mereka ditransportasikan melintasi membran dengan cara transpor aktif. Ketepatan pengiriman dari setiap jenis protein yang baru disintesis dalam sitosol ataupun yang sedang disintesis, sangat ditentukan oleh runutan asam aminonya. Dalam untai polipetida bisa ditemukan runutan asam amino tertentu yang disebut dengan "sinyal pengenal" atau "sorting signal" yang mengarahkan polipeptida tersebut ke suatu organel tertentu. Sinyal pengenal berbeda-beda untuk setiap organel. Beberapa protein yang tidak dilengkapi dengan sinyal pengenal akan persisten di dalam sitosol. Keberadaan sinyal pengenal ini diungkapkan pertama kali oleh Blobel dan Sabatini tahun 1971 yang dikenal sebagaihipotesis sinyal. Dengan sangat hati-hati keduanya mengemukakan bahwa runutan asam amino berukuran pendek yang intrinsik dengan struktur suatu polipeptida merupakan sinyal yang membedakan berbagai jenis polipeptida yang ada dalam sitosol apakah page 137 / 287

akan masuk ke dalam lumen RE atau tetap berada dalam sitosol. Sejak itu, ide bahwa suatu protein mempunyai sinyal intrinsik yang menentukan lokasi akhirnya di dalam sel terbukti benar untuk beragam organel, tidak hanya untuk RE sebagaimana awal hipotesis sinyal ditegakkan. Penghargaan Nobel tahun 1999 untuk bidang fisiologi/kedokteran diberikan ke keduanya karena dampak luar biasa dari hipotesis ini terhadap perkembangan biologi sel. Runutan asam amino yang bertindak sebagai sinyal pengenal pada umumnya berkisar antara 15-60 asam amino. Segmen runutan sinyal pengenal ini kemudian akan diputus dan dipisahkan dari runutan asam amino lainnya setelah polipeptida mencapai organel yang dituju. Beberapa sinyal pengenal yang sudah dikarakterisasi dengan baik disajikan dalam Tabel dibawah ini Fungsi impor ke lumen RE mempertahan dalam lumen RE runutan asam amino 3NMet-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu -Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Gl u-val-phe-gln-lys-asp-glu-leu-coo- (sering disingkat KDEL) +H impor ke mitokondria +H impor ke inti -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val impor ke perosksisom -Ser-Lys-Leu- 3 N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-A la-thr-arg-thr-leu-cys-ser-ser-arg-tyr-leu-leu page 138 / 287

Karakterisasi yang membuktikan bahwa runutan asam amino di dalam Tabel diatas adalah suatu sinyal pengenal diketahui dengan menggunakan teknologi rekayasa genetik. Jika penyandi asam amino sinyal pengenal dari suatu protein yang seharusnya masuk ke dalam lumen RE dihilangkan dari runutan DNA penyandinya maka protein yang disintesis ternyata tidak bisa masuk ke dalam lumen RE dan tetap berada di dalam sitosol. Sebaliknya, jika penyandi sinyal pengenal untuk tujuan lumen RE ditambahkan ke DNA penyandi protein sitosol maka protein page 139 / 287

yang disintesis yang seharusnya ada di sitosol akan masuk ke dalam lumen RE. Dalam perkembangan biologi molekular "DNA related techniques" yang sangat pesat akhir-akhir ini, ternyata sinyal pengenal untuk suatu fungsi tertentu ditemukan mempunyai runutan asam amino yang beragam. Hal ini menunjukkan bahwa runutan asam amino saja tidak cukup signifikan untuk suatu fungsi sinyal pengenal. Hal yang paling menonjol dari runutan asam amino yang bisa bertindak sebagai sinyal pengenal justru ditemukan pada sifat-sifat fisiknya, seperti hidrofobisitas ataupun penempatan asam-asam amino bermuatan dalam runutan. page 140 / 287

Inti Sel Adanya membran sel sebagai selubung inti telah diduga sejak akhir abad ke-19 hanya berdasarkan pada sifat-sifat osmotik cairaninti sel. Tentunya, waktu itu mikroskop cahaya hanya bisa menampakkan batas yang sangat tipis di sisi luar inti tanpa mengetahui struktunya lebih ditil yang kemudian secara sederhana disebut sebagai selubung inti. Baru kemudian setelah menggunakan mikroskop elektron transmisi diketahui bahwa selubung inti terdiri atas dua lapis membran sel yang saling konsentris dan rongga di antara keduanya disebut rongga page 141 / 287

perinuklear dengan jarak sekitar 20-40 nm. Membran inti bagian dalam disebut nuclear lamina dilengkapi dengan protein yang berfungsi sebagai titik pelekatan bagi kromosom dan sebagai lapisan penyokong struktur inti. Pada semua sel-sel hewan, lapisan penyokong struktur inti yang ada di sisi dalam membran inti berupa filamen intermediet - salah satu kategori sitoskeleton. Sedangkan membran inti bagian luar merupakan bagian dari membran RE sehingga komposisi protein membrannya sama dengan membran RE lainnya. Dengan kata lain, rongga perinuklear merupakan kelanjutan dari lumen RE. page 142 / 287

Selubung inti dilengkapi dengan pori-pori inti sebagai tempat lalu-lintas material antara sitosol dan nukleosol. Densitas pori inti sangat beragam antar jenis sel. Di dalam inti sel mamalia bisa ditemukan sekitar 3000-4000 pori atau 10-20 pori per mm2. Protein yang disintesis dalam sitosol masuk ke dalam inti melalui pori-pori inti. Begitu juga dengan RNA yang disintesis di dalam inti keluar ke sitosol juga melalui pori-pori inti. Dalam hal mrna, mrna yang bisa melalui pori-pori inti adalah yang sudah mengalami pemotongan dalam rangka modifikasi pascatranskripsi yag terjadi di dalam inti. page 143 / 287

Pori inti berukuran besar dengan struktur yang tersusun dari beragam jenis protein yang keseluruhannya disebut dengankompleks protein pori. Protein-protein penyusun kompleks pori inti diperkirakan berdiameter sekitar 120 juta dalton. Subunit-subunit protein tersusun sedemikian rupa membentuk konfigurasi oktagonal. Ada 8 subunit protein fibril yang menjulur ke arah sitosol dan dan 8 subunit protein fibril lainnya menjulur ke arah nukleosol. Setiap protein fibril berikatan dengan subunit protein cincin. Protein fibril yang menjulur ke arah sitosol terumbai bebas, page 144 / 287

sedangkan yang menjulur ke arah nukleosol diikat oleh protein fibril yang lainnya membentuk struktur seperti keranjang. Bagian tengah dari konfigurasi protein-protein cincin dan fibril terdapat kanal yang berisi butiran-butiran protein globular. Pada awalnya, butiran protein ini dianggap bukan sebagai bagian bagian kompleks pori karena tidak pernah bisa dilihat sebelumnya akibat serial selama preparasi spesimen. Kepastian bahwa butiran protein yang ada di bagian tengah kanal adalah komponen kompleks protein pori diketahui dengan teknik freeze-fracture microscopy, Fungsi butiran protein tersebut diduga untuk membantu molekul-molekul larut air untuk melintasi pori yang disebut sebagai protein transporter. Struktur kompleks protein pori dilekatkan ke selubung inti oleh beberapa subunit protein yang menjulur ke arah rongga perinuklear. page 145 / 287

Setiap pori inti terdiri dari satu atau lebih kanal yang memungkinkan molekul-molekul kecil larut air bisa melintas dengan bebas. Sedangkan molekul-molekul besar (misalnya beberapa RNA dan protein) dan beberapa kompleks makromolekul tidak bisa melintas dengan bebas. Molekul-molekul besar tersebut bisa melintas melalui pori inti jika dilengkapi dengan suatu sinyal pengenal yang dikenali. Runutan sinyal yang mengarahkan protein sitosol untuk masuk ke dalam inti disebut nuclear localization signal. Sinyal pengenal tersebut umumnya terdiri atas satu atau dua runutan asam amino pendek yang mengandung Lys atau Arg yang bermuatan positif. page 146 / 287

Interaksi antara calon protein yang akan masuk ke dalam inti diawali dengan pengikatan calon protein oleh suatu protein di dalam sitosol yang dikenal dengan nuclear transport receptors. Protein reseptor yang ada di sitosol ini merupakan bagian dari protein fibril. Jika ada calon protein yang dilengkapi dengan runutan asam amino dari sinyal pengenal untuk inti, maka protein reseptor akan mengenali dan mengikatnya sehingga membentuk kompleks calon protein inti - protein reseptor. Kompleks protein ini kemudian akan dikenali oleh protein-protein fibril dari pori inti. Pengenalan ini menyebabkan kompleks calon protein inti - protein reseptor ditranspor secara aktif ke dalam inti dengan bantuan energi yang diperoleh dari hidrolisis GTP. Struktur komplek protein di bagian tengah dari pori inti bertindak sebagai penyeleksi yang akan membuka hanya jika ada kompleks calon protein inti page 147 / 287

- protein reseptor. Di dalam nukleosol, kompleks calon protein inti - protein reseptor terurai menjadi protein inti dan protein reseptor, kemudian protein reseptor dikeluarkan ke sitosol melalui pori inti yang lain untuk digunakan kembali. Dengan begitu, pori inti bisa disebut sebagai gerbang molekular. Meskipun begitu, ada beberapa hal yang sampai saat masih belum jelas. Salah satunya adalah bagaimana pori inti bisa mengatur arah sehingga tidak terjadi tabrakan antara molekul yang mau masuk dan keluar inti. Selain itu, bagaimana pori inti hanya memasukkan satu molekul pada satu saat sehingga tidak terjadi penyumbatan pori inti. page 148 / 287

Pori inti melewatkan suatu protein dalam konformasi yang sudah final, yaitu sudah dalam bentuk fungsionalnya, dan juga melewatkan komponen-komponen ribosom sebagai satu kesatuan partikel. Kedua kemampuan diatas membedakan transpor protein ke dan keluar inti terhadap sistem transpor protein dari dan ke berbagai organel lainnya. Mekanisme transpor protein ke berbagai organel lainnya seperti mtokondria, kloroplas dan retikulum endoplasma dilakukan dalam konformasi protein yang belum fungsional atau belum mengalami pelipatan-pelipatan. Mitokondria dan Kloroplas page 149 / 287

Mitokondria dan kloroplas adalah dua organel dengan spesialisasi mensintesis ATP yang mempunyai dua lapis membran sel, yaitu membran luar dan membran dalam. Di antara kedua lapisan membran tadi terdapat ruang antar membran. Untuk kloroplas terdapat lapisan membran ketiga, yaitu membran tilakoid. Sebagian besar protein yang ada di dalam mitokondria dan kloroplas diimpor dari sitosol yang disandikan oleh genom inti, sedangkan sebagian kecil protein disintesis oleh mereka sendiri yang disandikan oleh sistem genomnya. Protein sitosol agar bisa masuk ke dalam mitokondria dan kloroplas, biasanya mempunyai runutan sinyal penyortir di bagian ujung N-nya. Calon protein dimasukkan ke mitokondria dan kloroplas melewati membran luar dan membran dalam sekaligus (atau secara simultan) pada situs-situs tertentu. Situs tersebut ditandai dengan kedua lapis page 150 / 287

membran saling mendekat dan menempel sehingga tidak menyisakan ruang antar membran diantara keduanya. Calon protein dengan sinyal penyortir untuk keduanya ditranslokasikan dalam kondisi belum melipat atau belum fungsional. Setelah calon protein berada di bagian matriks mitokondria atau stroma klorolas, porsi runutan asam amino dari sortir signal dipotong. Dalam hal ini ada keterlibatan protein chaperon yang mendorong molekul calon protein menembus dua lapis membran, memotong sortir signal dan kemudian melipat ulang calon protein yang sudah masuk. Penempatan lebih lanjut di berbagai situs di dalam organel (misalnya di dalam matriks, terikat membran dalam atau membran tilakoid membutuhkan sortir signal yang lain. Sortir signal tersebut diketahui berfungsi setelah sortir signal yang pertama telah dipotong. page 151 / 287

Selain mengimpor protein, mitokondria dan kloroplas juga mengimpor lemak dan menyatukannya dengan membran-membran dalamnya. Sebagian besar fosfolipid membran berasal dari retikulum endoplasma sebagai pusat sintesis lemak di alam sel. Fosfolipid ditranslokasikan ke mitokondria dan kloroplas secara individual dengan bantuan protein larut air pembawa lemak. Protein ini secara tepat mengekstrak satu molekul fosfolipid dari suatu membran dan memindahkannya ke membran yang lain. Dengan begitu, protein pembawa lemak ini menyebabkan perbedaan-perbedaan komposisi lemak dari setiap sistem membran. page 152 / 287

PENYORTIRAN PROTEIN INTRASELULAR Achmad Farajallah, Bagian Fungsi Hayati dan Perilaku Hewan, Departemen Biologi FMIPA IPB Setiap organel sel yang mengalami pertumbuhan kemudian akan melakukan pembelahan melalui proses duplikasi melalui mitosis maupun meiosis. Proses duplikasi organel dalam sistem endomembran tidak sekedar memperpanjang membrannya, melainkan membutuhkan pengaturan-pengaturan yang didikte oleh komposisi material yang dikandungnya. Selama sel mengalami pertumbuhan, setiap organel mengakumulasi berbagai molekul baru mengikuti fungsi normal sel. Pada saat pembelahan sel, beragam molekul yang menjadi ciri spesifik setiap organel harus didistribusikan ke setiap organel dari sel hasil pembelahan. Pada tahap anafase, selubung inti, retikulum endoplasma dan alat golgi akan pecah membentuk vesikula-vesikula kecil dan kemudian terdistribusi ke arah kutub-kutub pembelahan mengikuti pergerakan tubulus-tubukus mikro. Pada saat telofase atau setelah pelekukan membran plasma dimulai yang menandai sitokiniesis, beberapa vesikula kecil saling bergabung kembali membentuk selubung inti, RE dan alat Golgi kembali. Setelah sitokinesis selesai, organel-organel terus tumbuh yang berarti membutuhkan lemak untuk mensintesis membran yang baru dan berbagai molekul protein - baik protein membran maupun protein terlarut yang akan mengisi rongga setiap organel. Dalam hal ini, walaupun tidak dalam kondisi pembelahan sel, sintesis protein-protein baru selalu terjadi. Sedangkan pada organel-organel endosimbion (mitokondria dan kloroplas) yang biasanya berjumlah banyak dalam setiap sel keduanya melakukan pembelahan yang tidak berbarengan dengan pembelahan sel. Setelah sitokinesis jumlah mereka dibagi dan didistribusikan ke sel-sel anak. Protein-protein yang baru disintesis selama pertumbuhan sel harus secara akurat didstribusikan ke berbagai kompartentasi sel, baik kesetiap organel tujuannya, ke vesikula untuk disekresikan ataupun ataupun untuk menggantikan protein-protein yang page 153 / 287

secara kontinyu didegradasi. Akurasi pendistribusian protein ke setiap organel atau kompartemen sel sangat dibutuhkan agar sel mampu terus tubuh, membelah dan berfungsi dengan baik. Walaupun secara keseluruhan jenis protein yang ada dalam suatu sel mencapai ribuan jenis, mereka tersebar secara unik ke dalam setiap organel. Dengan kata lain, suatu organel bisa dicirikan oleh protein yang dikandungnya. Pada awalnya, hampir semua jenis protein yang ditemukan di dalam sitosol disintesis oleh ribosom di dalam sitosol maupun ribosom yang menempel ke retikulum endoplasma. Untuk itu, mrna yang ditranskripsikan di dalam inti diekspor ke sitosol melalui pori inti. Perkecualian, beberapa jenis protein mulai disintesis oleh ribosom yang masih berada di dalam inti. Sebagian besar sintesis protein (translasi protein dari mrna) yang terjadi di dalam inti bisa dipandang sebagai fungsi kontrol terhadap kesalahan proses transkripsi mrna. Selain itu, mitokondria dan kloroplas yang mempunyai sistem genom terpisah dari inti mampu mensintesis beberapa jenis proteinnya sendiri. Protein yang mulai ditranslasikan oleh ribosom yang menempel ke membran RE akan menembus masuk ke dalam lumen RE yang tidak menunggu sampai proses translasi selesai. Dengan kata lain, polipeptida terus tumbuh ke dalam lumen RE. Mekanisme transpor protein seperti ini disebut cotranslational import, yaitu polipeptida ditranspor ke dalam lumen RE sambil terus ditranslasikan. Setelah translasi selesai maka beberapa jenis protein dan membran fosfolipid yang juga disintesis di dalam RE akan didistribusikan ke alat Golgi, lisosom, endosom, membran inti luar maupun membran plasma dengan cara membentukvesikula transport. Beberapa jenis protein yang telah disintesis oleh ribosom yang bebas dalam sitosol kemudian akan terus berada di dalam sitosol atau ditranspor ke dalam mitokondria, kloroplas, peroksisom dan membran bagian dalam inti. Mode transpor protein seperti ini disebut posttranlational import yang membutuhkan adanya sinyal pengenal dalam runutan asam amino penyusun protein. Protein yang akan ditranspor ke dalam inti melalui pori inti, sedangkan yang akan ditranspor ke dalam mitokondria, kloroplas dan proksisom dilakukan dengan mekanisme yang berbeda. Sifat normal membran sel adalah impermeabel terhadap makromolekul hidrofilik. Hal ini berarti mekanisme transportasi protein terlarut sitosol (air) atau polipeptida yang baru disintesis dalam sitosol membutuhkan energi. Artinya, mereka ditransportasikan melintasi membran dengan cara transpor aktif. page 154 / 287

Ketepatan pengiriman dari setiap jenis protein yang baru disintesis dalam sitosol ataupun yang sedang disintesis, sangat ditentukan oleh runutan asam aminonya. Dalam untai polipetida bisa ditemukan runutan asam amino tertentu yang disebut dengan "sinyal pengenal" atau "sorting signal" yang mengarahkan polipeptida tersebut ke suatu organel tertentu. Sinyal pengenal berbeda-beda untuk setiap organel. Beberapa protein yang tidak dilengkapi dengan sinyal pengenal akan persisten di dalam sitosol. Keberadaan sinyal pengenal ini diungkapkan pertama kali oleh Blobel dan Sabatini tahun 1971 yang dikenal sebagaihipotesis sinyal. Dengan sangat hati-hati keduanya mengemukakan bahwa runutan asam amino berukuran pendek yang intrinsik dengan struktur suatu polipeptida merupakan sinyal yang membedakan berbagai jenis polipeptida yang ada dalam sitosol apakah akan masuk ke dalam lumen RE atau tetap berada dalam sitosol. Sejak itu, ide bahwa suatu protein mempunyai sinyal intrinsik yang menentukan lokasi akhirnya di dalam sel terbukti benar untuk beragam organel, tidak hanya untuk RE sebagaimana awal hipotesis sinyal ditegakkan. Penghargaan Nobel tahun 1999 untuk bidang fisiologi/kedokteran diberikan ke keduanya karena dampak luar biasa dari hipotesis ini terhadap perkembangan biologi sel. Runutan asam amino yang bertindak sebagai sinyal pengenal pada umumnya berkisar antara 15-60 asam amino. Segmen runutan sinyal pengenal ini kemudian akan diputus dan dipisahkan dari runutan asam amino lainnya setelah polipeptida mencapai organel yang dituju. Beberapa sinyal pengenal yang sudah dikarakterisasi dengan baik disajikan dalam Tabel dibawah ini Fungsi impor ke lumen RE mempertahan dalam lumen RE runutan asam amino 3NMet-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu -Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Gl u-val-phe-gln-lys-asp-glu-leu-coo- (sering disingkat KDEL) +H impor ke mitokondria +H impor ke inti -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val 3 N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-A la-thr-arg-thr-leu-cys-ser-ser-arg-tyr-leu-leu page 155 / 287

impor ke perosksisom page 156 / 287

-Ser-Lys-Leu- page 157 / 287

Karakterisasi yang membuktikan bahwa runutan asam amino di dalam Tabel diatas page 160 / 287

adalah suatu sinyal pengenal diketahui dengan menggunakan teknologi rekayasa page 161 / 287

genetik. Jika penyandi asam amino sinyal pengenal dari suatu protein yang page 162 / 287

seharusnya masuk ke dalam lumen RE dihilangkan dari runutan DNA penyandinya page 163 / 287

maka protein yang disintesis ternyata tidak bisa masuk ke dalam lumen RE dan page 164 / 287

tetap berada di dalam sitosol. Sebaliknya, jika penyandi sinyal pengenal page 165 / 287

untuk tujuan lumen RE ditambahkan ke DNA penyandi protein sitosol maka protein page 166 / 287

yang disintesis yang seharusnya ada di sitosol akan masuk ke dalam lumen RE. page 167 / 287

Dalam perkembangan biologi molekular "DNA related techniques" yang sangat page 168 / 287

pesat akhir-akhir ini, ternyata sinyal pengenal untuk suatu fungsi tertentu page 169 / 287

ditemukan mempunyai runutan asam amino yang beragam. Hal ini menunjukkan page 170 / 287

bahwa runutan asam amino saja tidak cukup signifikan untuk suatu fungsi sinyal page 171 / 287

pengenal. Hal yang paling menonjol dari runutan asam amino yang bisa bertindak page 172 / 287

sebagai sinyal pengenal justru ditemukan pada sifat-sifat fisiknya, seperti page 173 / 287

hidrofobisitas ataupun penempatan asam-asam amino bermuatan dalam runutan. page 174 / 287

Inti Sel page 176 / 287

Adanya membran sel sebagai selubung inti telah diduga sejak akhir abad ke-19 page 177 / 287

hanya berdasarkan pada sifat-sifat osmotik cairaninti sel. Tentunya, waktu itu page 178 / 287

mikroskop cahaya hanya bisa menampakkan batas yang sangat tipis di sisi luar inti page 179 / 287

tanpa mengetahui struktunya lebih ditil yang kemudian secara page 180 / 287

sederhana disebut sebagai selubung inti. Baru kemudian setelah menggunakan page 181 / 287

mikroskop elektron transmisi diketahui bahwa selubung inti terdiri atas dua lapis page 182 / 287

membran sel yang saling konsentris dan rongga di antara keduanya disebut rongga page 183 / 287

perinuklear dengan jarak sekitar 20-40 nm. Membran inti bagian dalam disebut page 184 / 287

nuclear lamina dilengkapi dengan protein yang berfungsi sebagai titik pelekatan page 185 / 287

bagi kromosom dan sebagai lapisan penyokong struktur inti. Pada semua sel-sel page 186 / 287

hewan, lapisan penyokong struktur inti yang ada di sisi dalam membran inti berupa page 187 / 287

filamen intermediet - salah satu kategori sitoskeleton. Sedangkan membran inti page 188 / 287

bagian luar merupakan bagian dari membran RE sehingga komposisi protein page 189 / 287

membrannya sama dengan membran RE lainnya. Dengan kata lain, rongga page 190 / 287

perinuklear merupakan kelanjutan dari lumen RE. page 191 / 287

Selubung inti dilengkapi dengan pori-pori inti sebagai tempat lalu-lintas material page 192 / 287

antara sitosol dan nukleosol. Densitas pori inti sangat beragam antar jenis sel. Di page 193 / 287

dalam inti sel mamalia bisa ditemukan sekitar 3000-4000 pori atau 10-20 pori page 194 / 287

per mm2. Protein yang disintesis dalam sitosol masuk ke dalam inti melalui pori-pori page 195 / 287

inti. Begitu juga dengan RNA yang disintesis di dalam inti keluar ke sitosol juga page 196 / 287

melalui pori-pori inti. Dalam hal mrna, mrna yang bisa melalui pori-pori inti adalah page 197 / 287

yang sudah mengalami pemotongan dalam rangka modifikasi pascatranskripsi yag page 198 / 287

terjadi di dalam inti. page 199 / 287

Pori inti berukuran besar dengan struktur yang tersusun dari beragam jenis protein page 200 / 287

yang keseluruhannya disebut dengankompleks protein pori page 201 / 287

. Protein-protein penyusun kompleks pori inti diperkirakan berdiameter sekitar 120 page 202 / 287

juta dalton. Subunit-subunit protein tersusun sedemikian rupa membentuk page 203 / 287

konfigurasi oktagonal. page 204 / 287

Ada 8 subunit protein fibril yang menjulur ke arah sitosol dan dan 8 subunit protein page 205 / 287

fibril lainnya menjulur ke arah nukleosol. Setiap protein fibril berikatan dengan page 206 / 287

subunit protein cincin. Protein fibril yang menjulur ke arah sitosol terumbai bebas, page 207 / 287

sedangkan yang menjulur ke arah nukleosol diikat oleh protein fibril yang lainnya page 208 / 287

membentuk struktur seperti keranjang. Bagian tengah dari konfigurasi page 209 / 287

protein-protein cincin dan fibril terdapat kanal yang berisi butiran-butiran page 210 / 287

protein globular. Pada awalnya, butiran protein ini dianggap bukan sebagai bagian page 211 / 287

bagian kompleks pori karena tidak pernah bisa dilihat sebelumnya akibat serial page 212 / 287

selama preparasi spesimen. Kepastian bahwa butiran protein yang ada di bagian page 213 / 287

tengah kanal adalah komponen kompleks protein pori diketahui dengan teknik page 214 / 287

freeze-fracture microscopy, Fungsi butiran protein tersebut diduga untuk page 215 / 287

membantu molekul-molekul larut air untuk melintasi pori yang disebut sebagai page 216 / 287

protein transporter. Struktur kompleks protein pori dilekatkan ke selubung inti oleh page 217 / 287

beberapa subunit protein yang menjulur ke arah rongga perinuklear. page 218 / 287

Setiap pori inti terdiri dari satu atau lebih kanal yang memungkinkan page 219 / 287

molekul-molekul kecil larut air bisa melintas dengan bebas. Sedangkan page 220 / 287

molekul-molekul besar (misalnya beberapa RNA dan protein) dan beberapa page 221 / 287

kompleks makromolekul tidak bisa melintas dengan bebas. Molekul-molekul besar page 222 / 287

tersebut bisa melintas melalui pori inti jika dilengkapi dengan suatu sinyal pengenal page 223 / 287

yang dikenali. Runutan sinyal yang mengarahkan protein sitosol untuk masuk ke page 224 / 287

dalam inti disebut nuclear localization signal. Sinyal pengenal tersebut umumnya page 225 / 287

terdiri atas satu atau dua runutan asam amino pendek yang mengandung Lys atau page 226 / 287

Arg yang bermuatan positif. page 227 / 287

Interaksi antara calon protein yang akan masuk ke dalam inti diawali dengan page 228 / 287

pengikatan calon protein oleh suatu protein di dalam sitosol yang dikenal dengan page 229 / 287

nuclear transport receptors. Protein reseptor yang ada di sitosol ini merupakan page 230 / 287

bagian dari protein fibril. Jika ada calon protein yang dilengkapi dengan runutan page 231 / 287

asam amino dari sinyal pengenal untuk inti, maka protein reseptor akan mengenali page 232 / 287

dan mengikatnya sehingga membentuk kompleks calon protein inti - protein page 233 / 287

reseptor. Kompleks protein ini kemudian akan dikenali oleh protein-protein fibril page 234 / 287

dari pori inti. Pengenalan ini menyebabkan kompleks calon protein inti - protein page 235 / 287

reseptor ditranspor secara aktif ke dalam inti dengan bantuan energi yang page 236 / 287

diperoleh dari hidrolisis GTP. Struktur komplek protein di bagian tengah dari pori inti page 237 / 287

bertindak sebagai penyeleksi yang akan membuka hanya jika ada kompleks calon page 238 / 287

protein inti - protein reseptor. Di dalam nukleosol, kompleks calon protein inti - page 239 / 287

protein reseptor terurai menjadi protein inti dan protein reseptor, kemudian protein page 240 / 287

reseptor dikeluarkan ke sitosol melalui pori inti yang lain untuk digunakan kembali. page 241 / 287

Dengan begitu, pori inti bisa disebut sebagai gerbang molekular. Meskipun begitu, page 242 / 287

ada beberapa hal yang sampai saat masih belum jelas. Salah satunya adalah page 243 / 287

bagaimana pori inti bisa mengatur arah sehingga tidak terjadi tabrakan antara page 244 / 287

molekul yang mau masuk dan keluar inti. Selain itu, bagaimana pori inti hanya page 245 / 287

memasukkan satu molekul pada satu saat sehingga tidak terjadi penyumbatan pori page 246 / 287

inti. page 247 / 287

Pori inti melewatkan suatu protein dalam konformasi yang sudah final, yaitu sudah page 248 / 287

dalam bentuk fungsionalnya, dan juga melewatkan komponen-komponen ribosom page 249 / 287

sebagai satu kesatuan partikel. Kedua kemampuan diatas membedakan transpor page 250 / 287

protein ke dan keluar inti terhadap sistem transpor protein dari dan ke berbagai page 251 / 287

organel lainnya. Mekanisme transpor protein ke berbagai organel lainnya seperti page 252 / 287

mtokondria, kloroplas dan retikulum endoplasma dilakukan dalam konformasi page 253 / 287

protein yang belum fungsional atau belum mengalami pelipatan-pelipatan. page 254 / 287

Mitokondria dan Kloroplas page 256 / 287

Mitokondria dan kloroplas adalah dua organel dengan spesialisasi mensintesis ATP page 257 / 287

yang mempunyai dua lapis membran sel, yaitu membran luar dan membran dalam. page 258 / 287

Di antara kedua lapisan membran tadi terdapat ruang antar membran. Untuk page 259 / 287

kloroplas terdapat lapisan membran ketiga, yaitu membran tilakoid. Sebagian besar page 260 / 287

protein yang ada di dalam mitokondria dan kloroplas diimpor dari sitosol yang page 261 / 287

disandikan oleh genom inti, sedangkan sebagian kecil protein disintesis oleh page 262 / 287

mereka sendiri yang disandikan oleh sistem genomnya. Protein sitosol agar bisa page 263 / 287

masuk ke dalam mitokondria dan kloroplas, biasanya mempunyai runutan sinyal page 264 / 287

penyortir di bagian ujung N-nya. Calon protein dimasukkan ke mitokondria dan page 265 / 287