PORINS: KARAKTERISTIK, FUNGSI DAN PERAKITAN - BIOLOGI - 2025

The porins adalah jenis protein membran integral yang memungkinkan difusi berbagai jenis media - molekul berukuran. Mereka ditemukan di membran luar bakteri gram negatif (seperti pada E. coli) dan mitokondria dan kloroplas. Protein transmembran ini benar-benar menembus membran dan strukturnya terdiri dari lembaran β.

Tidak seperti protein transporter, porins adalah protein saluran, yaitu mereka membentuk saluran atau pori terbuka yang melintasi membran di mana ia berada, memungkinkan difusi bebas molekul dengan ukuran dan muatan yang sesuai.

Sumber: id: Pengguna: Zephyris

karakteristik

Porin adalah protein yang membuat saluran transmembran dan, tidak seperti kebanyakan protein yang melintasi membran, bagian yang melintasi membran terdiri dari lembaran β daripada heliks α.

Protein membran integral ini mungkin kurang selektifitas sehubungan dengan molekul yang akan melewatinya, atau mereka mungkin menunjukkan derajat ukuran tertentu dan selektivitas muatan. Mereka juga dapat memungkinkan lewatnya molekul yang lebih kecil dari ukuran tertentu.

Daerah kutub dari rantai porin ditemukan di bagian dalam yang menutupi saluran berair, sedangkan bagian apolar memproyeksikan ke luar laras, berinteraksi dengan daerah hidrofobik dari lapisan ganda lipid membran.

Difusi melalui saluran yang dibentuk oleh protein ini disebabkan oleh gradien konsentrasi molekul atau zat yang melintasi membran dan merupakan difusi pasif, yaitu tidak memerlukan energi metabolik untuk pergerakan zat.

Difusi ini dikendalikan oleh mekanisme tertentu yang dapat membuka atau menutup saluran dan dapat dihambat oleh berbagai senyawa.

Struktur

Pada akhir tahun 1980-an, melalui kristalografi sinar-X, untuk pertama kalinya ditentukan struktur atom porin, sesuai dengan membran sel Rhodobacter capsulatus, yang merupakan bakteri fotosintetik.

Porin tersebut terdiri dari sebuah trimer, dimana masing-masing monomer membentuk sebuah laras β dengan 16 lembaran β yang menggulung bersama, membentuk struktur silinder yang mampu melewati membran dan mengandung pori yang berisi air di dalamnya.

Berbagai jenis porins telah dideskripsikan, baik dari sel prokariotik maupun eukariotik. Semuanya terdiri dari lembaran β bergabung yang membentuk struktur seperti barel β dan saluran berisi air yang dapat berukuran antara 0,6 dan 3nm dengan diameter.

Di mitokondria, porins terdiri dari 19 lembar β yang bila dilipat membentuk laras β.

Pada banyak bakteri, porins terdiri dari 16 sampai 18 lembar β anti-paralel yang membentuk sebuah laras β, menunjukkan ikatan hidrogen antara molekul di dekatnya sepanjang rantai.

Fungsi

Porins bakteri dan membran mitokondria dan kloroplas secara fungsional serupa, beroperasi dengan cara yang sama, karena kesamaan mereka dalam hal dimensi pori, struktur atom, dan sifat difusi pasif.

Lebar saluran porin ditentukan oleh penyelarasan polipeptida pada dinding bagian dalam struktur, yang memungkinkan ukuran molekul yang melewatinya dibatasi.

Kemiripan struktur ini memperkuat teori endosimbiotik, dimana mitokondria sel eukariotik berasal dari organisme prokariotik yang difagositosis oleh prekursor sel eukariotik.

Pada eukariota

Dalam sel eukariotik, porins ditemukan di membran luar mitokondria dan plastida. Porins yang ditemukan dalam plastida telah dipelajari dengan sangat sedikit.

Dalam kasus mitokondria, mereka dikenal sebagai porins mitokondria atau saluran anion dengan gerbang tegangan (VDAC). Mereka adalah saluran lebar dengan perkiraan diameter 3nm yang membentuk konstituen protein terbesar di membran luar. Mereka mewakili sekitar 30% dari total protein di membran ini.

Mereka menghasilkan permeabilitas ke molekul yang tidak bermuatan hingga 5000 Da. Porin mitokondria memungkinkan lewatnya ruang antar membran molekul kecil, ion, dan metabolit.

Molekul dan ion yang melintasi ruang antar membran tidak melewati membran mitokondria bagian dalam, karena ia memiliki impermeabilitas yang lebih besar. Oleh karena itu, ruang antara dua membran diisi dengan molekul dan ion kecil, mirip dengan sitoplasma.

Pada prokariota

Pada bakteri gram negatif, membran luar memungkinkan mereka untuk mengisolasi diri dari lingkungan sebagai tindakan perlindungan. Membran ini mengandung porins yang permeabel terhadap nutrisi yang dibutuhkan oleh bakteri.

Sekitar 100.000 porins dapat ditemukan di membran sel prokariotik, mewakili sekitar 70% dari total protein dalam struktur itu.

Pada bakteri usus, membran luar merupakan perlindungan terhadap agen perusak eksternal seperti antibiotik, garam empedu dan protease.

Porins memastikan penyerapan dan eliminasi molekul hidrofilik kecil, sehingga memungkinkan sel untuk memperoleh nutrisi yang diperlukan agar berfungsi dengan baik dan dapat membebaskan dirinya dari produk limbah. Dalam E. coli, porins memungkinkan lewatnya disakarida, fosfat, dan molekul kecil lainnya.

Perakitan porins di eukariota dan prokariota

Porin mitokondria dimasukkan ke dalam mitokondria oleh kompleks protein yang disebut TOM (translocase dari membran mitokondria luar) dan dimasukkan oleh kompleks SAM (mesin klasifikasi dan perakitan protein).

Banyak penelitian telah menjelaskan bagaimana beberapa protein membran luar bakteri diimpor ke dalam mitokondria sel eukariotik melalui mekanisme yang dikelola oleh kompleks TOM dan SAM, yang menunjukkan bahwa proses penyisipan ini telah dipertahankan antara kedua sistem.

Pada bakteri, porins disisipkan oleh kompleks yang dimiliki oleh mesin perakitan β-barrel yang disebut BAM. Kompleks ini terdiri dari lima protein, empat di antaranya adalah lipoprotein.

Meskipun proses penyisipan porins dan strukturnya serupa antara sel eukariotik dan prokariotik, perbedaan yang mencolok adalah, pada prokariota, kehadiran lipoprotein diperlukan untuk penyisipan struktur ini.

Di sisi lain, perakitannya di membran luar mitokondria bergantung pada keberadaan dua protein aksesori kompleks SAM: protein Sam35 dan Sam36.

Referensi

1. Alberts, B., Bray, D., Watson, JD, Lewis, J., Roberts, K. & Raff, M. (2002). Biologi Molekuler sel. Edisi keempat. Ed. Ilmu Garland.
2. Devlin, MT (1993). Buku Teks Biokimia Dengan Korelasi Kimia. Ed. John Wiley & Sons, Inc.
3. Lodish, H. (2005). Biologi seluler dan molekuler. Panamerican Medical Ed.
4. Schirmer, T., & Rosenbusch, JP (1991). Porins prokariotik dan eukariotik. Opini Terkini dalam Biologi Struktural, 1 (4), 539-545.
5. Schulz, GE (1993). Porins bakteri: struktur dan fungsi. Opini Terkini dalam Biologi Struktural, 5 (4), 701-707.
6. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Panamerican Medical Ed.
7. Zeth, K., & Thein, M. (2010). Porin dalam prokariota dan eukariota: tema dan variasi umum. Jurnal Biokimia, 431 (1), 13-22.