Language
Country/Area
No result found
Tahukah Anda bagaimana Sukrosa-fosfat sintase menggunakan fosforilasi untuk mengatur gula pada tanaman? Ternyata itu dapat memengaruhi fotosintesis!
Sukrosa-fosfat sintase (SPS) merupakan enzim penting dalam metabolisme tanaman. Enzim ini terlibat dalam biosintesis sukrosa dan memainkan peran regulasi penting dalam proses ini. Terutama selama fotosintesis tanaman, SPS dapat mengatur produksi sukrosa sesuai dengan kebutuhan lingkungan, yang selanjutnya memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Sukrosa-fosfat sintase terutama bertanggung jawab untuk mentransfer unit enam karbon glukosa ke fruktosa heksafosfat untuk membentuk sukrosa. Langkah reversibel ini merupakan titik regulasi utama dalam sintesis sukrosa dan contoh yang sangat baik dari berbagai strategi regulasi enzim, termasuk regulasi alosterik dan fosforilasi reversibel.
Struktur Sukrosa-fosfat sintase
Studi difraksi sinar-X telah mengungkapkan bahwa SPS dalam Halothermothrix orenii termasuk dalam famili lipatan GT-B. Mirip dengan protein GT-B lainnya, SPS memiliki dua domain lipatan Rossmann, yaitu domain A dan domain B. Secara umum, domain ini memiliki struktur yang serupa, yang terdiri dari lembaran β pusat yang dikelilingi oleh α-heliks. Namun, domain A terdiri dari delapan untai β paralel dan tujuh α-heliks, sedangkan domain B memiliki enam untai β paralel dan sembilan α-heliks. Domain-domain ini dihubungkan oleh lingkaran residu asam amino yang membentuk celah pengikatan substrat tempat reseptor untuk unit glukosa dapat mengikat. Studi terkini telah menunjukkan bahwa struktur SPS H. orenii mirip dengan tanaman. Konservasi struktur ini menyediakan dasar untuk pengenalan antibodi terkait, yang juga menyediakan perspektif baru bagi kita untuk lebih memahami operasi SPS pada tanaman. .
Analisis mekanisme katalitik
Dalam konformasi terbuka SPS H. orenii, fruktosa 6-fosfat berinteraksi dengan residu asam amino tertentu dalam domain A melalui ikatan hidrogen, sementara UDP-glukosa berinteraksi dengan domain B. Studi struktur kristal telah menunjukkan bahwa ketika substrat terikat, kedua domain terpelintir, mengecilkan pintu masuk celah pengikatan substrat dari 20 angstrom menjadi 6 angstrom. Dalam konformasi tertutup ini, asam amino dalam domain A merusak substrat, sehingga memfasilitasi transfer gugus enam karbon.
Strategi pengaturan: fosforilasi dan pengaturan alosterik
Aktivitas SPS dipengaruhi oleh beberapa mekanisme pengaturan, salah satunya adalah fosforilasi. SPS-kinase dapat memfosforilasi SPS secara reversibel pada residu serin, sehingga menonaktifkannya. Pada bayam dan jagung, Ser158 dan Ser162 telah diidentifikasi sebagai lokasi regulasi ini. Lebih jauh, fosforilasi ini tidak hanya membantu mengendalikan kadar sukrosa dalam sel tanaman, tetapi juga membantu tanaman menyesuaikan metabolisme mereka dalam lingkungan hiperosmotik.
Selain mengendalikan produksi sukrosa, regulasi alosterik SPS juga terkait erat dengan fotosintesis. Ketika fotosintesis tinggi terjadi, konsentrasi fosfat anorganik menurun, yang penting untuk meningkatkan aktivitas enzim.
Fungsi biologis SPS
Dalam metabolisme Tyr, SPS terutama terlibat dalam distribusi karbon pada tanaman selama fotosintesis dan memengaruhi sintesis sukrosa dan pati. Pada buah matang, SPS bertanggung jawab untuk mengubah pati menjadi sukrosa dan gula larut lainnya. Selain itu, SPS juga terlibat dalam degradasi sukrosa dalam sel, membentuk banyak sirkuit sukrosa dinamis yang memungkinkan tanaman mengubah fluks sukrosa dengan cepat.
Dalam kondisi suhu rendah, aktivitas SPS dan laju biosintesis sukrosa meningkat. Hal ini karena sukrosa, sebagai bentuk penyimpanan energi, dapat dimetabolisme dengan cepat untuk mendukung kebutuhan pernapasan tanaman. Selain itu, peningkatan sukrosa dapat membantu tanaman menahan dampak suhu rendah, yang memberi tanaman strategi adaptasi evolusioner dalam lingkungan yang merugikan.
Seiring dengan semakin banyaknya pemahaman para ilmuwan tentang sintase sukrosa-fosfat, apakah mungkin untuk mengembangkan teknologi modifikasi genetik tanaman baru untuk meningkatkan pertumbuhan tanaman dan ketahanan terhadap stres di berbagai lingkungan?
