Presentasi Maju

Slide 1

Tentang Kajian Struktur Dan Mekanisme Aksi EnzimMelalui Jurnal Internasional Berjudul Superoxide Dismutases (Sod) :Berperan Dalam Persinyalan Redoks, Fungsi Vaskuler, Dan Penyakit.Oleh:Widi Widayat0402514025Pendidikan IPAPascasarjana UnnesEnzim merupakan senyawa organik bermolekul besar yang berfungsi untuk mempercepat jalannya reaksi metabolisme di dalam tubuh tumbuhan tanpa mempengaruhi keseimbangan reaksiEnzim tidak ikut bereaksi, struktur enzim tidak berubah baik sebelum dan sesudah reaksi tetapEnzim sebagai biokatalisatorBagian enzim yang aktif adalah sisi aktif dari enzimPENGETAHUAN AWAL TENTANG ENZIMTata nama enzimEnzim diberi nama sesuai dengan nama substrat dan reaksi yang dikatalisisBiasanya ditambah akhiran aseEnzim dibagi ke dalam 7 golongan besar

Klas Tipe reaksiOksidoreduktase(nitrat reduktase)memisahkan dan menambahkan elektron atau hidrogen Transferase(Kinase)memindahkan gugus senyawa kimia

Hidrolase(protease, lipase, amilase)memutuskan ikatan kimia dengan penambahan airLiase(fumarase)membentuk ikatan rangkap dengan melepaskan satu gugus kimiaIsomerase(epimerase)mengkatalisir perubahan isomer

Ligase/sintetase(tiokinase)menggabungkan dua molekul yang disertai dengan hidrolisis ATPPolimerase(tiokinase)menggabungkan monomer-monomer sehingga terbentuk polimerKlasifikasi enzimSusunan enzimKomponen utama enzim adalah protein Protein yang sifatnya fungsional, bukan protein strukturalTidak semua protein bertindak sebagai enzimEnzimProteinEnzim protein sederhanaProtein +Bukan ProteinProtein = apoenzimEnzim KonjugasiBukan protein =Gugus prostetikOrganik =KoenzimAnorganik = kofaktorContoh koenzimNAD (koenzim 1)NADP (koenzim 2)FMN dan FADCytokrom: cytokrom a, a3, b, b6, c, dan fPlastoquinon, plastosianin, feredoksinATP: senyawa organik berenergi tinggi, mengandung 3 gugus P dan adenin ribose

Enzim bersifat koloid, luas permukaan besar, bersifat hidrofilDapat bereaksi dengan senyawa asam maupun basa, kation maupun anionEnzim sangat peka terhadap faktor-faktor yang menyebabkan denaturasi protein misalnya suhu, pH dllEnzim dapat dipacu maupun dihambat aktifitasnyaEnzim merupakan biokatalisator yang dalam jumlah sedikit memacu laju reaksi tanpa merubah keseimbangan reaksiEnzim tidak ikut terlibat dalam reaksi, struktur enzim tetap baik sebelum maupun setelah reaksi berlangsungEnzim bermolekul besarEnzim bersifat khas/spesifikEnzim dibentuk dalam protoplasma selEnzim beraktifitas di dalam sel tempat sintesisnya (disebut endoenzim) maupun di tempat yang lain diluar tempat sintesisnya (disebut eksoenzim)Sebagian besar enzim bersifat endoenzimSifat enzimSuhu: optimum 300C, minimum 0 0C, maksimum 400CLogam, memacu aktifitas enzim: Mg, Mn, Co, FeLogam berat, menghambat aktivitas enzim: Pb, Cu, Zn, Cd, AgpH, tergantung pada jenis enzimnya (pepsin aktif kondisi masam, amilase kondisi netral, tripsin kondisi basa)Konsentrasi substrat, substrat yang banyak mula-mula memacu aktifitas enzim, tetapi kemudian menghambat karena: penumpukan produk (feed back effect)Konsentrasi enzim, peningkatan konsentrasi enzim memacu aktifitasnyaAir, memacu aktifitas enzimVitamin, memacu aktifitas enzim

Sifat enzim (lanjutan...)Penghambatan aktifitas enzim ada dua tipe:Kompetitif: zat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan substrat sehingga dapat bergabung dengan sisi aktif enzim. Terjadi kompetisi antara substrat dengan inhibitor untuk bergabung dengan sisi aktif enzim (misal feed back effect)Non kompetitif: zat penghambat menyebabkan struktur enzim rusak sehingga sisi aktifnya tidak cocok lagi dengan substratArtikel ilmiah tentang pengaplikasian Superoxide Dismutases (SOD) :Berperan Dalam Persinyalan Redoks, Fungsi Vaskuler, Dan Penyakit.Pengertian SODSuperoksidadismutase (SOD) adalahenzimyang memperbaiki sel-sel dan mengurangi kerusakan mereka yang disebabkan oleh superoksida,radikal bebasyang paling umum dalam tubuh.Tabel karakteristik SOD

SOD1 (sitosol Cu / ZnSOD)SOD1 adalah SOD intraseluler utamaSOD1 juga terletak dalam inti(nucleus), lisosom, peroksisom dan, dengan menggunakan metode immunocytochemical Gen manusia untuk SOD1 telah diterjemahkan ke wilayah 21q22.1 kromosom 21 Aktivitas enzim SOD1 tergantung pada kehadiran Cu dan Seng (Zn)SOD2 (MnSOD)SOD2 adalah mangan mitokondria (Mn) yang mengandung enzim (MnSOD), yang terdiri dari 96 kDa homotetramer dan lokal dalam matriks mitokondria SOD2 memiliki waktu paruh dalam serum 5-6 jam dibandingkan dengan 6-10 menit untuk SOD1 SOD2 dalam menjaga fungsi mitokondria ditunjukkan oleh mematikan neonatal tikus dengan gangguan ditargetkan dari gen untuk SOD2SOD2 memiliki pemilihan sederhana untuk mengikat logam Mn dan Fe SOD3 (ekstraseluler Cu / ZnSOD dan ecSOD)SOD utama dalam ruang ekstraseluler vaskular (matrix ekstraseluler, cairan ekstraseluler)SOD3 adalah homotetramer 135 kDa terdiri dari dua disulfida terkait dimerSOD3 umum dinyatakan di dalam jaringan yang dipilih, seperti pembuluh darah, paru-paru, ginjal, rahim, dan, pada tingkat lebih rendah, di dalam hatiSangat sensitif terhadap sianida, seperti SOD1Dalam jaringan pembuluh darah, SOD3 terutama disintesis oleh sel-sel otot polos pembuluh darah dan fibroblast Efek biologis dari SODsSODs berfungsi sebagai pertahanan garis depan melawan ROS dalam sel hidup, katalis ketidak seimbangan redoks O2 dan H2O2 dan molekul oksigenPeran SOD dalam pensinyalan redoksKetiga enzim SOD memiliki berbagai efek biologis sebagian melalui H2O2 produk dismutasi dari O2, karena H2O2 dapat berfungsi sebagai molekul sinyal (193) (Gambar. 6A). ROS ini, termasuk O2 dan H2O2 dapat merangsang respon seluler (hipertrofi, proliferasi, migrasi, dll) melalui oksidasi molekul sinyal (Akt, Src, PLC, MAPK, dll) atau melalui inaktivasi oksidatif fosfatase tirosin protein (PTP), sehingga meningkatkan fosforilasi tirosin-dimediasi redoks sinyal atau mengatur fungsi protein SOD1 dan pensinyalan redoks. SOD1 direkrut secara aktif agar redoks mengaktifkan permukaan endosomal setelah stimulasi interleukin-1 SOD1 menurunkan fungsi H2O2 sebagai utusan kedua regulasi berbagai transduksi sinyal yang terlibat dalam peradangan, angiogenesis, dan fungsi pembuluh darah.SOD2 dan persinyalan redoks. SOD2 berlebih menyebabkan penekan tumor oksidasi PTEN melalui peningkatan H2O2, yang mengarah ke peningkatan pembentukan phosphatidylinositol 3,4,5-triphoshate, yang menghasilkan aktivasi Akt dan pembentukan pembuluh darah in vivoSOD2 meningkatkan angiogenesis, diferensiasi sel, dan hipertensi pulmonal dengan menghasilkan sinyal H2O2 molekul pada mitokondria daripada fungsi antioksidanSOD3 dan persinyalan redoks. SOD3 adalah disekresikan enzim ekstraseluler utama yang mengkatalisis dismutasi dari O ke H2O2, dan jangkar endotel permukaan sel melalui hepa- rin-binding domain (HBD)SOD3 berlebih mengurangi ekspresi gen erythropoietin hipoksia diinduksi mungkin karena penurunan sinyal antara O2Peran dalam fungsi mitokondriaMitokondria adalah salah satu sumber utama produksi ROS kronis dalam kondisi fisiologisSOD mengatur fungsi mitokondria dengan fungsi di atas (yaitu, pemulungan O2, memproduksi H2O2, penghambatan produksi ONOO dengan melindungi NO) dalam matriks mitokondria (SOD2) dan di ruang antarmembran (SOD1).Pencegahan superoksida-induced sitotoksisitasSODs menghambat O sitotoksisitas -diinduksi melalui inaktivasi besi-sulfur (Fe-S) pusat mengandung enzim mitokondria, seperti aconitase dan fumaraseSOD1 dan fungsi vaskularSOD1 memainkan peran penting dalam fungsi endotel dengan melindungi NO rilis dari endotelium

SOD2 dan fungsi vaskularSOD2 memainkan peran penting dalam mengatur fungsi endotel. Kekurangan SOD2 tampaknya bertanggung jawab untuk disfungsi endotel dengan meningkatkan O2 dan menyebabkan bendungan mitokondria kronisSOD3 dan fungsi vaskularVascular SOD3 terlokalisir dalam konsentrasi tinggi antara endotelium dan otot polos, di mana endothelium- berasal NO harus melintang untuk merangsang otot polos laxation kembali Karena lokasinya ekstraseluler yang, SOD3 memainkan peran penting dalam mencegah kerusakan NO dilepaskan dari endotheliumSOD dan AterosklerosisPerubahan oksidatif lipoprotein dan sel arteri yang terlibat dalam atherogenesis (209). Namun, mekanisme untuk perubahan oksidatif aterogenik in vivo, seperti oksidasi LDL, belum terungkap sepenuhnya.SOD1 dan aterosklerosispenelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa peningkatan ekspresi dari SOD1 menganugerahkan perlindungan terhadap cedera datif oxi akut atau kronis, termasuk aterosklerosis .Namun, peran patologis SOD1 telah dilaporkan SOD2 dan aterosklerosisSOD1 dan SOD2 mungkin memainkan peran dalam aterosklerosis melalui regulasi O2 mitokondria serta tersedia mitokondria NO dengan mencegah inaktivasi oksidatif. SOD3 dan aterosklerosisDalam jaringan aterosklerosis, SOD3 diatur dengan cara beragam. Pertama, ekspresi SOD3 diatur atau berhubungan dengan NO bioavailabilitas, seperti yang dibahas di atas (69, 124, 179). Kedua, tingkat ekspresi dan distribusi SOD3 diatur oleh penghapusan proteolitik domain mengikat heparin. Tingkat bentuk heparin afinitas rendah SOD3 meningkat pada pasien aterosklerosis, sedangkan jumlah heparin afinitas tinggi, bentuk C SOD3 mengalami penurunan (3). Telah menunjukkan bahwa proses proteolitik yang menyebabkan munculnya SOD3 terpotong dapat terjadi baik intraseluler dan ekstraseluler dalam ruang (59). Dalam konteks ini, konsentrasi arteri koroner heparan sulfat, li- gand fisiologis untuk SOD3, cenderung menurun dengan lesi aterosklerotik, sedangkan isi kondroitin sulfat meningkat (247). Ketiga, aktivitas SOD3 dimodulasi oleh H2O2 diproduksi oleh makrofag sarat lemak karena aktivitas peroksidase nya, karena lipid makrofag sarat menghasilkan sejumlah besar dari kedua O2 dan SOD3, sehingga akumulasi H2O2SOD dan HipertensiHipertensi berhubungan dengan peningkatan pembentukan ROS, khususnya O2, dalam beberapa organ, termasuk otak, pembuluh darah, dan ginjal, yang semuanya dapat berkontribusi terhadap hipertensi. Selanjutnya, sistem imun adaptif memberikan kontribusi untuk hipertensi dengan berinteraksi dengan organ-organ ini. Sebuah tubuh besar bukti menggunakan dukungan SOD eksogen gagasan bahwa O2 dan / atau SOD berperan dalam hipertensiSOD1 dan hipertensiSOD1 neuronal di RVLM mungkin memainkan peran dalam mengatur mitokondria ROS dengan mengatur NADPH oksidase yang diturunkan O2 dalam sitoplasma, yang memberikan kontribusi untuk regulasi tonus vasomotor simpatis dan hipertensi.

Sod2 dan hipertensiDengan demikian, peningkatan H2O2 generasi mitokondria oleh defisiensi SOD2 epigenetik berperan dalam memulai dan / atau mempertahankan PAH, implikasi SOD2 sebagai target terapi yang potensial.

SOD3 dan hipertensiSOD3 dalam melindungi terhadap hipertensi paru yang diinduksi O2. SOD dan Vascular RenovasiVascular renovasi reaksi setelah cedera ditandai dengan pertumbuhan neointimal serta renovasi vaskular. Kejadian- kejadian tersebut berkontribusi tidak hanya untuk restenosis setelah angioplasti tetapi juga untuk penyakit pembuluh darah, seperti aterosklerosis, hipertensi, dan diabetes mellitus. Balon angioplasty menginduksi peningkatan akut pada stres oksidatif sistemik, O2 generasi lokal, dan diubah aktivitas SOD vaskuler SOD3 mengurangi kandungan kolagen dalam respons terhadap cedera vaskular (182), yang dapat berkontribusi untuk pencegahan renovasi konstriktif. Konsisten dengan ini, pengiriman liposomal SOD mengurangi ekspresi redoks tergantung dari TGF beta1 dan kolagen dalam myofibroblasts dermal Peran SOD di Angiogenesisketiga isoform SOD berfungsi tidak hanya O2 scavenger tetapi juga H2O2 - menghasilkan enzim angiogenik. Dengan demikian, SODs diperlukan untuk angiogenesis setelah melahirkan. perawatan SODs adalah sebuah pendekatan terapi untuk pengobatan penyakit jantung tergantung angiogenesis.

SODs dan fungsi sel induk / sel progenitor SODs di batang / sel progenitor BM yang diturunkan dan EPC memainkan peran penting dalam melindungi terhadap stres oksidatif, yang tampaknya menjadi penting untuk fungsi normal mereka.Kesimpulan SODs memainkan peran penting dalam endotel dan fungsi mitokondria dengan menghambat inaktivasi oksidatif bioavailable NO, sehingga mencegah pembentukan ONOO atau pembentukan radikal OH melalui penghambatan oksidasi Fe-S kluster yang mengandung enzim. Kesimpulan Berpartisipasi dalam persinyalan redoks untuk mengatur banyak fungsi vaskular.Berpartisipasi dalam proses angiogenesisFungsi SOD dalam mendeteksi suatu penyakit sepeerti hipertensi, diabetes, aterosklerosis PertanyaanDemi: bagaimana pengaruh Ph pada aktifitas enzim?Jawaban: pH optimal enzim adalah sekitar pH 7 (netral) dan jika medium menjadi sangat asam atau sangat alkalis enzim mengalami inaktivasi. Akan tetapi beberapa enzim hanya beroperasi dalam keadaan asam atau alkalis. Sebagai contoh, pepsin, enzim yang dikeluarkan ke lambung, hanya dapat berfungsi dalam kondisi asam, dengan pH optimal 2 (Gaman & Sherrington, 1994).Enzim memiliki konstanta disosiasi pada gugus asam ataupun gugus basa terutama pada residu terminal karboksil dan asam aminonya. Namun dalam suatu reaksi kimia, pH untuk suatu enzim tidak boleh terlalu asam maupun terlalu basa karena akan menurunkan kecepatan reaksi dengan terjadinya denaturasi. Sebenarnya enzim juga memiliki pH optimum tertentu, pada umumnya sekitar 4,58, dan pada kisaran pH tersebut enzim mempunyai kestabilan yang tinggi (Williamson & Fieser, 1992).

PertanyaanShinta: apakah ada penyakit yang disebabkan karena enzim?Jawaban: banyak namun biasanya penyakit yang disebabkan enzim adalah sebgai penyebab penyakit tersebut. seperti contoh :1. Aterosklerosisadalah radang pada pembuluh darah manusia2. Hipertensi berhubungan dengan peningkatan pembentukan ROS, khususnya O2, dalam beberapa organ, termasuk otak, pembuluh darah, dan ginjal, yang semuanya dapat berkontribusi terhadap hipertensi3. Vascular renovasi reaksi setelah cedera ditandai dengan pertumbuhan neointimal serta renovasi vaskular. Kejadian- kejadian tersebut berkontribusi tidak hanya untuk restenosis setelah angioplasti tetapi juga untuk penyakit pembuluh darah, seperti aterosklerosis, hipertensi, dan diabetes mellitus. Balon angioplasty menginduksi peningkatan akut pada stres oksidatif sistemik, O2 generasi lokal, dan diubah aktivitas SOD vaskulerPertanyaanyusida: mitokondria SOD diproduksi dimana?Jawaban: pada dasarnya SOD dihasilkan di mitokondria seperti yang dijelaskan sebelumnya pada tabel bahwa SOD ada 3 macam yaitu SOD1, SOD2, SOD3 dan letaknya berbeda-beda

PertanyaanRatna: hubungan enzim,lipid,karbo,protein dan jumlah enzim?Jawaban: di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam tubuh manusia terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan ketiganya? Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan bahan bakar di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa- senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin ataupun komponen sel lainnya.PertanyaanAdi: Apa yang dimaksud SOD for role in redox signaling ?Jawaban:1. SOD1 direkrut secara aktif agar redoks mengaktifkan permukaan endosomal setelah stimulasi interleukin-1, sehingga memfasilitasi produksi lokal dari H2O2 dan mengaktifkan redoks sinyal di endosomes.2. SOD2 berlebih menyebabkan penekan tumor oksidasi PTEN melalui peningkatan H2O2, yang mengarah ke peningkatan pembentukan phosphatidylinositol 3,4,5-triphoshate, yang menghasilkan aktivasi dan pembentukan pembuluh darah in vivo3. SOD3 disekresikan enzim ekstraseluler utama yang mengkatalisis dismutasi dari O ke H2O2, dan jangkar endotel permukaan sel melalui hepa- rin-binding domain (HBD). Bukti menunjukkan bahwa daerah redoks ekstraseluler mengatur sinyal intraseluler atau pertumbuhan tumor dengan modulasi plasma protein membran-terkait. H2O2 eksogen menginduksi ekspresi kedua VEGF dan VEGFR2 dan tanggapan pro-angiogenik di ECs