The protein berserat , juga dikenal sebagai scleroproteins, adalah kelas protein yang merupakan komponen struktural penting dari setiap sel hidup. Kolagen, elastin, keratin atau fibroin adalah contoh dari jenis protein ini.
Mereka memenuhi fungsi yang sangat beragam dan kompleks. Yang paling penting adalah perlindungan (seperti duri landak) atau penopang (seperti yang memberi laba-laba jaring yang mereka tenun sendiri dan yang membuat mereka tertahan).
Struktur berulang dari fibroin sutra, protein berserat (Sumber: Sponk via Wikimedia Commons)
Protein berserat terdiri dari rantai polipeptida yang diperpanjang sepenuhnya, yang disusun menjadi semacam "serat" atau "tali" yang sangat tahan. Protein ini secara mekanis sangat kuat dan tidak larut dalam air.
Sebagian besar, komponen protein berserat adalah polimer dari asam amino yang berulang secara berurutan.
Umat manusia telah mencoba untuk menciptakan kembali sifat-sifat protein berserat menggunakan alat bioteknologi yang berbeda, namun, menjelaskan dengan ketepatan pengaturan setiap asam amino dalam rantai polipeptida bukanlah tugas yang mudah.
Struktur
Protein berserat memiliki komposisi yang relatif sederhana dalam strukturnya. Mereka umumnya terdiri dari tiga atau empat asam amino yang disatukan, yang diulang berkali-kali.
Artinya, jika protein terdiri dari asam amino seperti lisin, arginin, dan triptofan, asam amino berikutnya yang akan berikatan dengan triptofan akan kembali menjadi lisin, diikuti oleh arginin dan molekul triptofan lainnya, dan seterusnya.
Ada protein berserat yang memiliki motif asam amino yang berjarak dua atau tiga asam amino yang berbeda terlepas dari motif berulang urutannya dan, pada protein lain, urutan asam amino bisa sangat bervariasi, 10 atau 15 asam amino yang berbeda.
Struktur dari banyak protein berserat telah dikarakterisasi dengan teknik kristalografi sinar-X dan metode resonansi magnetik inti. Berkat ini, protein berbentuk serat, tubular, laminar, spiral, berbentuk seperti "corong", dll. Telah dirinci.
Setiap polipeptida pola berulang yang unik membentuk untai dan setiap untai adalah salah satu dari ratusan unit yang menyusun ultrastruktur dari "protein berserat". Umumnya, setiap filamen disusun secara heliks relatif satu sama lain.
fitur
Karena jaringan serat yang menyusun protein berserat, fungsi utamanya terdiri dari berfungsi sebagai bahan struktural untuk mendukung, menahan, dan melindungi jaringan organisme hidup yang berbeda.
Struktur pelindung yang terbuat dari protein berserat dapat melindungi organ vital vertebrata dari guncangan mekanis, kondisi cuaca buruk, atau serangan predator.
Tingkat spesialisasi protein berserat unik di kerajaan hewan. Jaring laba-laba, misalnya, merupakan bahan penopang penting bagi jalan hidup laba-laba. Bahan ini memiliki kekuatan dan kelenturan yang unik.
Sedemikian rupa sehingga saat ini banyak bahan sintetis mencoba menciptakan kembali fleksibilitas dan ketahanan jaring laba-laba, bahkan menggunakan organisme transgenik untuk mensintesis bahan ini menggunakan alat bioteknologi. Namun perlu dicatat bahwa kesuksesan yang diharapkan belum tercapai.
Properti penting yang dimiliki protein berserat adalah memungkinkan hubungan antara berbagai jaringan hewan vertebrata.
Selain itu, sifat serbaguna dari protein ini memungkinkan organisme hidup membuat bahan yang menggabungkan kekuatan dan fleksibilitas. Ini, dalam banyak kasus, merupakan komponen penting untuk pergerakan otot pada vertebrata.
Contoh protein berserat
Kolagen
Ini adalah protein yang berasal dari hewan dan mungkin salah satu yang paling melimpah di tubuh hewan vertebrata, karena membentuk sebagian besar jaringan ikat. Kolagen menonjol karena sifatnya yang kuat, dapat diperluas, tidak larut, dan lembam secara kimiawi.
Struktur molekuler kolagen, protein berserat yang berasal dari hewan (Sumber: Nevit Dilmen via Wikimedia Commons)
Sebagian besar terdiri dari kulit, kornea, cakram intervertebralis, tendon, dan pembuluh darah. Serat kolagen terdiri dari triple helix paralel yang hampir sepertiga dari asam amino glisin.
Protein ini membentuk struktur yang dikenal sebagai "mikrofibril kolagen", yang terdiri dari penyatuan beberapa heliks rangkap tiga kolagen.
Elastin
Seperti kolagen, elastin adalah protein yang merupakan bagian dari jaringan ikat. Namun, tidak seperti yang pertama, ini memberikan elastisitas pada jaringan, bukan resistensi.
Serat elastin terdiri dari asam amino valin, prolin, dan glisin. Asam amino ini sangat hidrofobik dan telah ditentukan bahwa elastisitas protein berserat ini disebabkan oleh interaksi elektrostatik di dalam strukturnya.
Elastin berlimpah di jaringan yang secara intensif mengalami siklus perpanjangan dan relaksasi. Pada vertebrata ditemukan di arteri, ligamen, paru-paru, dan kulit.
Keratin
Keratin adalah protein yang ditemukan terutama di lapisan ektodermal hewan vertebrata. Protein ini membentuk struktur penting seperti rambut, kuku, duri, bulu, tanduk, dan lain-lain.
Keratin dapat terdiri dari α-keratin atau β-keratin. Α-keratin jauh lebih kaku daripada β-keratin. Ini karena α-keratin terdiri dari α-heliks, yang kaya akan asam amino sistein, yang memiliki kemampuan untuk membentuk jembatan disulfida dengan asam amino setara lainnya.
Sebaliknya, dalam β-keratin, ia tersusun dalam proporsi yang lebih besar dari asam amino polar dan apolar, yang dapat membentuk ikatan hidrogen dan tersusun dalam lembaran β terlipat. Artinya strukturnya kurang tahan.
Fibroin
Ini adalah protein yang menyusun jaring laba-laba dan benang yang dihasilkan oleh ulat sutera. Benang-benang ini sebagian besar terdiri dari asam amino glisin, serin, dan alanin.
Struktur protein ini adalah lembaran-β yang diatur antiparalel dengan orientasi filamen. Karakteristik ini memberinya daya tahan, kelenturan, dan sedikit kemampuan untuk meregang.
Fibroin tidak terlalu larut dalam air dan sangat fleksibel karena kekakuan yang besar yang diberikan oleh penyatuan asam amino dalam struktur primernya dan pada jembatan Vander Waals, yang terbentuk di antara kelompok asam amino sekunder.
Referensi
- Bailey, K. (1948). Protein berserat sebagai komponen sistem biologis. Buletin medis Inggris, 5 (4-5), 338-341.
- Huggins, ML (1943). Struktur Protein Berserat. Ulasan Kimia, 32 (2), 195-218.
- Kaplan, DL (1998). Serat protein berserat sebagai sistem model. Degradasi dan Stabilitas Polimer, 59 (1-3), 25-32.
- Parry, DA, & Creamer, LK (1979). Protein berserat, aspek ilmiah, industri, dan medis. Dalam Konferensi Internasional tentang Protein Berserat 1979: Universitas Massey). Pers Akademik.
- Parry, DA, & Squire, JM (2005). Protein berserat: aspek struktural dan fungsional baru terungkap. Dalam Kemajuan dalam kimia protein (Vol. 70, hlm. 1-10). Pers Akademik.
- Schmitt, FO (1968). Protein berserat - organel saraf. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America, 60 (4), 1092.
- Wang, X., Kim, HJ, Wong, C., Vepari, C., Matsumoto, A., & Kaplan, DL (2006). Protein berserat dan rekayasa jaringan. Materi hari ini, 9 (12), 44-53.