Language
Country/Area
No result found
Struktur tersembunyi dalam sel: Bagaimana heliks terkonjugasi menggerakkan fungsi biologis?
Dalam operasi kehidupan, interaksi antar molekul merupakan landasan fungsi organisme. Di antara semuanya, kumparan terkonjugasi merupakan motif struktural mencolok yang terdapat pada sekitar 5-10% protein. Struktur ini terdiri dari 2 hingga 7 heliks alfa yang dililitkan bersama, seperti tali. Heliks ini tidak hanya memberikan stabilitas, tetapi juga memainkan peran penting dalam mengatur ekspresi gen dan fungsi biologis lainnya.
Motif heliks terkonjugasi memungkinkan banyak protein berinteraksi satu sama lain dan membentuk struktur seluler yang kompleks.
Penemuan heliks terkonjugasi
Konsep heliks terkonjugasi pertama kali diusulkan secara independen oleh Linus Pauling dan Francis Crick. Pada musim panas tahun 1952, Pauling mengunjungi laboratorium Crick. Kedua ilmuwan tersebut membahas banyak topik, dan Crick tiba-tiba bertanya kepada Pauling apakah ia pernah mempertimbangkan istilah "heliks terkonjugasi". Paulin mengatakan bahwa ia telah memikirkannya, dan percakapan ini membuat Paulin terus mempelajari topik tersebut secara mendalam setelah kembali ke Amerika Serikat dan mengirimkan makalah panjang ke jurnal Nature.
Makalah Crick, meskipun lebih pendek, mendahului makalah Pauling, yang memicu kontroversi di komunitas ilmiah.
Setelah banyak komunikasi dan perdebatan, laboratorium Crick akhirnya mengonfirmasi bahwa gagasan tersebut dicapai secara independen oleh kedua ilmuwan tersebut dan tidak terjadi pencurian kekayaan intelektual. Kontribusi Crick adalah mengusulkan konsep "heliks terkonjugasi" dan menyediakan metode matematika untuk menentukan strukturnya.
Struktur molekul
Heliks terkonjugasi biasanya tersusun dari pola berulang (hxxhcxc) residu asam amino hidrofobik (h) dan bermuatan (c), yang dikenal sebagai pengulangan heptad. Dalam pengulangan ini, posisi diberi label abcdefg, di mana a dan d adalah posisi hidrofobik hidrogen, yang biasanya ditempati oleh isoleusin, leusin, atau valin. Ketika suatu urutan memiliki pola berulang ini dan terlipat menjadi struktur sekunder alfa-heliks, residu hidrofobik hidrogen muncul sebagai 'strip' yang melilit heliks, membentuk struktur amfipatik.
Interaksi antara heliks terkonjugasi memberikan gaya pendorong termodinamika untuk pembentukan polimer.
Efek biologis
Heliks terkonjugasi terutama digunakan untuk meningkatkan interaksi antara protein, membantu protein atau domain saling mengunci. Properti ini penting untuk berbagai fungsi biologis, termasuk fusi membran, jarak molekuler, dan fungsi yang terkait dengan motilitas vesikel.
Fusi membran
Domain heliks terkonjugasi memainkan peran penting dalam infeksi HIV. Ketika virus memasuki sel CD4-positif, glikoprotein gp120 mengikat reseptor CD4 dan reseptor inti. Pada titik ini, gp120 dan gp41 membentuk kompleks terner dan akhirnya memandu fusi virus dan membran sel melalui mekanisme konjugasi. Urutan peptida fusi N-terminal gp41 difiksasi dalam sel inang untuk mencapai fusi. Baru-baru ini, inhibitor berdasarkan wilayah HR2, Fuzeon, telah dikembangkan untuk melawan proses ini, yang bertujuan untuk mengurangi kemampuan HIV untuk menginfeksi.
Sebagai pengatur jarak molekuler
Motif heliks terkonjugasi juga dapat berfungsi sebagai pemisah antara objek di dalam sel. Panjang pengatur jarak molekuler ini, domain heliks terkonjugasi, dilestarikan, dan yang terpenting, mereka mencegah interaksi antara domain protein. Misalnya, protein Omp-α adalah contoh khas, yang mempertahankan jarak antara komponen melalui heliks terkonjugasi.
Desain dan Aplikasi
Heliks terkonjugasi menawarkan solusi desain untuk masalah pelipatan protein. Melalui studi heliks terkonjugasi GCN4, para ilmuwan menetapkan tata bahasa yang secara efektif dapat memprediksi keadaan oligomerik berdasarkan urutan asam amino. Hal ini memungkinkan untuk menggunakan heliks terkonjugasi dalam sintesis nanostruktur, sehingga mendorong pengembangan sistem penghantaran obat baru.
Dengan menggunakan fungsi heliks terkonjugasi, para ilmuwan mengembangkan mekanisme penghantaran obat yang lebih tepat untuk meningkatkan efisiensi terapeutik.
Dengan studi mendalam tentang struktur heliks terkonjugasi, potensi penerapannya dalam bidang seperti kedokteran, bioteknologi, dan nanoteknologi niscaya akan terus berkembang di masa depan. Bagaimana kita dapat menggunakan struktur misterius ini untuk membentuk kembali pemahaman kita tentang cara kerja kehidupan?
