PROTEIN STRUKTURAL: FUNGSI, CONTOH DAN KARAKTERISTIK - BIOLOGI - 2025

The protein struktural adalah protein utama hadir di semua sel eukariotik, sel yaitu keduanya hewan dan tumbuhan. Ini adalah bagian dari struktur biologis yang sangat beragam seperti kulit, rambut, jaring laba-laba, sutra, jaringan ikat, dinding sel tumbuhan, dll.

Meskipun istilah "protein struktural" biasanya digunakan untuk merujuk pada protein seperti kolagen, keratin, dan elastin, ada juga protein struktural intraseluler penting yang berkontribusi pada pemeliharaan struktur internal sel.

Foto serat kolagen tipe I, kelas protein struktural (Sumber: Louisa Howard via Wikimedia Commons)

Protein ini, yang termasuk dalam sitoskeleton, juga mengontrol lokasi subseluler organel dan menyediakan mesin pengangkut dan komunikasi di antara mereka.

Beberapa protein struktural telah dipelajari dengan sangat rinci dan memungkinkan pemahaman yang lebih baik tentang struktur protein umum. Contohnya adalah fibroin sutra, kolagen, dan lainnya.

Dari studi fibroin sutra, misalnya, struktur protein sekunder dari lembaran lipat β dijelaskan dan, dari studi pertama yang dilakukan dengan kolagen, struktur sekunder triple helix disimpulkan.

Oleh karena itu, protein struktural sangat penting baik di dalam sel individu maupun di jaringan yang mereka buat.

fitur

Fungsi protein struktural cukup beragam, dan terutama bergantung pada jenis protein yang dimaksud. Namun demikian, dapat dikatakan bahwa fungsi utamanya adalah memelihara keutuhan struktural sel dan, dalam arti yang lebih luas, struktur tubuh.

Dalam kaitannya dengan protein struktur tubuh, keratin, misalnya, memiliki fungsi antara lain dalam perlindungan dan peliputan, pertahanan, gerak, dan lain-lain.

Epidermis kulit mamalia dan hewan lain memiliki banyak filamen yang terbuat dari keratin. Lapisan ini berfungsi dalam melindungi tubuh dari berbagai jenis stresor atau faktor berbahaya.

Duri dan duri, serta tanduk dan paruh, cakar dan kuku, yang merupakan jaringan keratin, memiliki fungsi baik dalam perlindungan maupun pertahanan tubuh.

Secara industri, wol dan rambut banyak hewan dieksploitasi untuk pembuatan pakaian dan jenis pakaian lainnya, sehingga mereka memiliki kepentingan tambahan, secara antroposentris.

Protein struktural seluler

Dari sudut pandang seluler, protein struktural memiliki fungsi transendental, karena mereka menyusun kerangka internal yang memberi setiap sel bentuk karakteristiknya: sitoskeleton.

Sebagai bagian dari sitoskeleton, protein struktural seperti aktin, tubulin, miosin dan lainnya juga berpartisipasi dalam fungsi transportasi dan komunikasi internal, serta dalam acara mobilitas seluler (dalam sel yang mampu bergerak).

Keberadaan silia dan flagela, misalnya, sangat bergantung pada protein struktural yang menyusun filamen tebal dan tipis, yang terdiri dari aktin dan tubulin.

Contoh protein struktural dan karakteristiknya

Karena ada keragaman besar dari protein struktural, hanya contoh yang paling penting dan melimpah di antara organisme eukariotik yang akan diberikan di bawah ini.

Bakteri dan prokariota lainnya, bersama dengan virus, juga memiliki protein struktural penting dalam tubuh sel mereka, namun, sebagian besar perhatian difokuskan pada sel eukariotik.

-Aktin

Aktin adalah protein yang membentuk filamen (filamen aktin) yang dikenal sebagai mikrofilamen. Mikrofilamen ini sangat penting dalam sitoskeleton semua sel eukariotik.

Filamen aktin adalah polimer heliks dua rantai. Struktur fleksibel ini berdiameter 5 hingga 9 nm dan disusun sebagai balok linier, jaringan dua dimensi, atau gel tiga dimensi.

Aktin didistribusikan ke seluruh sel, namun, ia terkonsentrasi secara khusus di lapisan atau korteks yang menempel pada permukaan dalam membran plasma karena ia merupakan bagian fundamental dari sitoskeleton.

-Kolagen

Kolagen adalah protein yang terdapat pada hewan dan sangat melimpah pada mamalia, yang memiliki setidaknya 20 gen berbeda yang menyandikan berbagai bentuk protein yang dapat ditemukan di jaringan mereka.

Ini ditemukan terutama di tulang, tendon, dan kulit, di mana ia merupakan lebih dari 20% dari total massa protein mamalia (lebih besar dari persentase protein lainnya).

Di jaringan ikat tempat ditemukannya, kolagen merupakan bagian penting dari bagian fibrosa dari matriks ekstraseluler (yang juga terdiri dari substansi fundamental), di mana kolagen membentuk serat elastis yang mendukung gaya tarik yang besar.

Struktur serat kolagen

Serat kolagen terdiri dari subunit seragam dari molekul tropocollagen, yang panjangnya 280 nm dan diameter 1,5 nm. Setiap molekul tropocollagen terdiri dari tiga rantai polipeptida yang dikenal sebagai rantai alfa, yang berasosiasi satu sama lain seperti triple helix.

Masing-masing rantai alfa memiliki sekitar 1000 residu asam amino, di mana glisin, prolin, hidroksiprolin, dan hidroksisin sangat melimpah (yang juga berlaku untuk protein struktural lain seperti keratin).

Bergantung pada jenis serat kolagen yang dipertimbangkan, mereka ditemukan di tempat yang berbeda dan memiliki sifat dan fungsi yang berbeda. Beberapa spesifik untuk tulang dan dentin, sementara yang lain adalah bagian dari tulang rawan dan sebagainya.

-Keratin

Keratin adalah protein struktural terpenting keratinosit, salah satu jenis sel yang paling melimpah di epidermis. Ini adalah protein berserat yang tidak larut yang juga ditemukan di dalam sel dan bagian tubuh dari banyak hewan.

Setelah kolagen, keratin adalah protein paling melimpah kedua di tubuh mamalia. Selain menjadi bagian penting dari lapisan terluar kulit, ini adalah protein struktural utama rambut dan wol, kuku, cakar dan kuku, bulu dan tanduk.

Di alam terdapat berbagai jenis keratin (analog dengan berbagai jenis kolagen) yang memiliki fungsi berbeda. Keratin alfa dan beta adalah yang paling terkenal. Yang pertama membentuk kuku, tanduk, duri, dan epidermis mamalia, sedangkan yang terakhir berlimpah di paruh, sisik, dan bulu reptil dan burung.

-Elastin

Elastin, protein lain yang berasal dari hewan, merupakan komponen kunci dari matriks ekstraseluler dan memiliki peran penting dalam elastisitas dan ketahanan banyak jaringan pada hewan vertebrata.

Jaringan ini termasuk arteri, paru-paru, ligamen dan tendon, kulit, dan tulang rawan elastis.

Elastin terdiri lebih dari 80% serat elastis yang ada dalam matriks ekstraseluler dan dikelilingi oleh mikrofibril yang terdiri dari berbagai makromolekul. Struktur matriks yang terdiri dari serat-serat ini bervariasi antara jaringan yang berbeda.

Di arteri, serat elastis ini mengatur dirinya sendiri dalam cincin konsentris di sekitar lumen arteri; Di paru-paru, serat elastin membentuk jaringan tipis di seluruh organ, terkonsentrasi di area seperti bukaan alveoli.

Dalam tendon, serat elastin diorientasikan sejajar dengan organisasi jaringan, dan pada tulang rawan elastis, mereka tersusun dalam konfigurasi tiga dimensi yang mirip dengan sarang lebah.

-Extensines

Dinding sel tumbuhan sebagian besar terdiri dari selulosa, namun beberapa protein yang terkait dengan struktur ini juga memiliki relevansi fungsional dan struktural.

Ekstensin adalah salah satu protein dinding yang paling terkenal dan dicirikan oleh urutan pentapetid berulang Ser- (Hyp) 4. Mereka kaya akan residu dasar seperti lisin, yang berkontribusi pada interaksinya dengan komponen lain di dinding sel.

Fungsinya ada hubungannya dengan pengerasan atau penguatan dinding. Seperti protein struktural lain pada hewan, pada tumbuhan terdapat berbagai jenis ekstensin, yang diekspresikan oleh berbagai jenis sel (tidak semua sel menghasilkan ekstensin).

Pada kedelai, misalnya, ekstensin diproduksi oleh sel sklerenkim, sedangkan pada tanaman tembakau ditunjukkan bahwa akar lateral memiliki dua lapisan sel yang mengekspresikan protein tersebut.

-Lembar

Organel seluler juga memiliki protein strukturalnya sendiri, yang bertanggung jawab untuk menjaga bentuk, motilitas, dan banyak proses fisiologis dan metabolisme bawaan lainnya.

Daerah bagian dalam membran inti berhubungan dengan struktur yang dikenal sebagai lamina inti, dan keduanya memiliki komposisi protein yang sangat khusus. Di antara protein yang menyusun lamina inti adalah protein yang disebut lamina.

Laminae termasuk dalam kelompok filamen perantara tipe V dan ada beberapa jenis, yang paling terkenal adalah A dan B.Protein ini dapat berinteraksi satu sama lain atau dengan elemen internal inti lainnya seperti protein matriks, kromatin dan membran inti bagian dalam.

Referensi

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Ilmu Garland, Taylor & Francis Group.
2. Gartner, L., & Hiatt, J. (2002). Text Atlas of Histology (edisi ke-2nd). Mexico DF: McGraw-Hill Interamericana Editores.
3. Gruenbaum, Y., Wilson, KL, Harel, A., Goldberg, M., & Cohen, M. (2000). Review: Nuklir Lamins - Protein Struktural dengan Fungsi Fundamental. Jurnal Biologi Struktural, 129, 313-323.
4. Keller, B. (1993). Protein Dinding Sel Struktural. Fisiologi Tumbuhan, 101, 1127-1130.
5. Mithieux, BSM, & Weiss, AS (2006). Elastin. Kemajuan dalam Kimia Protein, 70, 437-461.
6. Sun, T., Shih, C., & Green, H. (1979). Sitoskelet keratin dalam sel epitel organ dalam. Proc. Natl. Acad. Sci., 76 (6), 2813–2817.
7. Wang, B., Yang, W., McKittrick, J., & Meyers, MA (2016). Keratin: Struktur, sifat mekanik, kejadian dalam organisme biologis, dan upaya bioinspirasi. Kemajuan dalam Ilmu Material.