porins adalah jenis protein membran integral yang memungkinkan difusi berbagai jenis media – molekul berukuran. Mereka ditemukan pada membran luar bakteri gram negatif (seperti pada E. coli ) dan mitokondria dan kloroplas. Protein transmembran ini sepenuhnya menembus membran dan strukturnya terdiri dari lembar.
Tidak seperti protein pengangkut, porin adalah protein saluran, yaitu, mereka membentuk saluran terbuka atau pori-pori yang melintasi membran di mana ia berada, memungkinkan difusi bebas molekul dengan ukuran dan muatan yang sesuai.
Sumber: id: Pengguna: Zephyris [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]
Indeks artikel
Karakteristik
Porin adalah protein yang membuat saluran transmembran dan, tidak seperti kebanyakan protein yang melintasi membran, bagian yang melintasi membran terdiri dari lembar daripada heliks.
Protein membran integral ini mungkin kurang selektivitas sehubungan dengan molekul yang akan melewatinya, atau mereka mungkin menunjukkan tingkat selektivitas tertentu untuk ukuran dan 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 air, sedangkan bagian apolar menonjol 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 1980-an, dengan kristalografi sinar-X, struktur atom porin pertama kali ditentukan, sesuai dengan membran sel Rhodobacter capsulatus, yang merupakan bakteri fotosintetik.
Porin tersebut terdiri dari trimer, di mana setiap monomer membentuk barel dengan 16 lembar yang menggulung, membentuk struktur silinder yang mampu melewati membran dan berisi pori-pori berisi air di dalamnya.
Berbagai jenis porin telah dideskripsikan, baik dari sel prokariotik maupun eukariotik. Mereka semua terdiri dari lembar bergabung yang membentuk struktur seperti barel dan saluran berisi air yang dapat mengukur diameter antara 0,6 hingga 3nm.
Dalam mitokondria, porin terdiri dari 19 lembar yang bila dilipat menjadi satu membentuk laras.
Pada banyak bakteri, porin terdiri dari 16 hingga 18 lembaran antiparalel yang membentuk barel, menunjukkan ikatan hidrogen antara molekul terdekat di sepanjang rantai.
Fungsi
Porin bakteri dan membran mitokondria dan kloroplas secara fungsional serupa, beroperasi dengan cara yang sama, karena kesamaan mereka dalam dimensi pori, struktur atom, dan sifat difusi pasif.
Lebar saluran porin ditentukan oleh penyelarasan polipeptida pada dinding internal struktur, yang memungkinkan ukuran molekul yang melewatinya dibatasi.
Kesamaan struktur ini memperkuat teori endosimbiotik, yang menyatakan bahwa mitokondria sel eukariotik berasal dari organisme prokariotik yang difagosit oleh prekursor sel eukariotik .
Pada eukariota
Pada sel eukariotik, porin ditemukan di membran luar mitokondria dan plastida. Porin yang ditemukan dalam plastida kurang dipelajari.
Dalam kasus mitokondria, mereka dikenal sebagai porin mitokondria atau saluran anion berpintu tegangan (VDAC). Mereka adalah saluran lebar dengan diameter perkiraan 3nm yang membentuk konstituen protein terbesar di membran luar. Mereka mewakili sekitar 30% dari total protein dalam membran ini.
Mereka menghasilkan permeabilitas untuk molekul bermuatan hingga 5000 Da. Porin mitokondria memungkinkan perjalanan ke ruang antar membran molekul kecil, ion, dan metabolit.
Molekul dan ion yang melintasi ruang antarmembran tidak melewati membran mitokondria bagian dalam, karena memiliki impermeabilitas yang lebih besar. Oleh karena itu, ruang antara dua membran dipenuhi dengan molekul dan ion kecil, yang mirip dengan sitoplasma.
Pada prokariota
Pada bakteri gram negatif, membran luar memungkinkan mereka untuk mengisolasi diri dari lingkungan sebagai tindakan perlindungan. Membran ini mengandung porin yang permeabel terhadap nutrisi yang dibutuhkan oleh bakteri.
Sekitar 100.000 porin dapat ditemukan di membran sel prokariotik , mewakili sekitar 70% dari total protein dalam struktur itu.
Pada bakteri usus, membran luar merupakan perlindungan terhadap agen berbahaya eksternal seperti antibiotik, garam empedu dan protease.
Porin memastikan penyerapan dan penghapusan molekul hidrofilik kecil, sehingga memungkinkan sel untuk memperoleh nutrisi yang diperlukan untuk berfungsi dengan baik dan untuk dapat membebaskan diri dari produk limbah. Pada E. coli , porin memungkinkan lewatnya disakarida, fosfat, dan molekul kecil lainnya.
Perakitan porin pada eukariota dan prokariota
Porin mitokondria diimpor ke mitokondria oleh kompleks protein yang disebut TOM (translocase membran mitokondria luar) dan dimasukkan oleh kompleks SAM (klasifikasi protein dan mesin perakitan).
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 di antara kedua sistem.
Pada bakteri, porin disisipkan oleh kompleks yang dimiliki oleh mesin perakitan -barrel yang disebut BAM. Kompleks ini terdiri dari lima protein, empat di antaranya adalah lipoprotein.
Meskipun proses penyisipan porin dan strukturnya serupa antara sel eukariotik dan prokariotik, perbedaan penting adalah bahwa, pada prokariota, keberadaan 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
- Alberts, B., Bray, D., Watson, JD, Lewis, J., Roberts, K. & Raff, M. (2002). Biologi Molekuler sel. Edisi keempat. Ed. Ilmu Garland.
- Devlin, MT (1993). Buku Pelajaran Biokimia Dengan Korelasi Kimia . Ed.John Wiley & Sons, Inc.
- Lodish, H. (2005). Biologi seluler dan molekuler . Ed. Medis Panamerika.
- Schirmer, T., & Rosenbusch, JP (1991). Porin prokariotik dan eukariotik. Opini Saat Ini dalam Biologi Struktural , 1 (4), 539-545.
- Schulz, GE (1993). Porin bakteri: struktur dan fungsi . Opini Saat Ini dalam Biologi Struktural, 5 (4), 701-707.
- Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokimia. Ed. Medis Panamerika.
- Zeth, K., & Thein, M. (2010). Porin pada prokariota dan eukariota: tema dan variasi umum. Jurnal Biokimia , 431 (1), 13-22.
