Helix Wheel Projection: Meramal sifat domain protein

Pertama-tama, apa yang teman-teman ketahui tentang struktur protein? Bagaimana kita dapat memprediksi sifat protein dengan mengetahui urutan asam amino dalam struktur protein? Yuk mari kita simak penjelasannya.

Pertama-tama, protein punya struktur primer yang hanya merupakan urutan asam amino. Setiap asam amino punya atom hydrogen dan gugus karboksilat (-COOH). Gugus samping ini dapat berinteraksi antara satu asam amino dengan asam amino lainnya membentuk interaksi/ikatan hydrogen. Ikatan hydrogen tersebut membentuk struktur alpha helix dan beta plated sheet yang merupakan struktur sekunder. Struktur tersier terdiri dari interaksi yang lebih kompleks lagi, yaitu interaksi van der waals, ikatan ionic, ikatan disulfide, dan juga ikatan hydrogen. Sedangkan struktur kuartener merupakan interaksi antar rantai protein dengan rantai lainnya.

Kali ini kita akan membahas struktur alpha helix dari protein. Struktur 3 dimensi ini dapat direpresentasikan ke dalam proyeksi 2 dimensi yang kita sebut “HELIX WHEEL PROJECTION”. Adanya interaksi gugus samping dan karakteristik/sifat helix dapat lebih mudah divisualisasikan dengan 2 dimensi.

Bayangkan jika kita punya rantai helix, kemudian kita lihat dari posisi atas helix tersebut. Kita akan mendapati struktur 2 dimensi berbentuk lingkaran dengan residu asam amino seperti gambar di atas. Setiap putaran helix terdiri dari 3,6 residu asam amino, berarti 1 residu asam amino dengan residu selanjutnya terpisah sejauh 100⁰. Jika kita punya urutan asam amino Lys-Gln-Ala-Glu-Leu-Ala-Ile-Ala-Asp-Ser-Asp-His-Arg-Ala-Lys-Leu-Leu maka dapat disusun seperti gambar di kanan atas dari urutan 14 hingga 30.

Setelah kita menggambar helix wheel, sebenarnya apa sih manfaat yang kita dapat? Nah, dengan helix wheel ini kita dapat menentukan sifat protein tersebut. Apakah protein ini merupakan protein sitoplasmik ataukah protein integral atau merupakan salah satu penyusun channel membrane, dan lain-lain. Hal ini ditentukan dari polaritas asam amino.

Jika sebagian besar/seluruh residu asam amino helix merupakan polar, maka dapat disimpulkan domain protein tersebut berada pada lingkungan yang polar juga. Misalnya merupakan protein sitoplasmik atau perifer. Sedangkan jika sebagian besar merupakan residu nonpolar, maka kemungkinan besar domain protein tersebut merupakan domain integral/transmembrane (dikelilingi lingkungan nonpolar membrane sel).

Misalkan terdapat helix wheel projection dimana separuh lingkaran polar dan separuh nonpolar, bisa jadi protein tersebut merupakan penyusun channel membrane untuk transport molekul polar. Karena pada sisi dalam, helix harus polar untuk molekul masuk. Sedangkan pada sisi luar, helix harus nonpolar karena dikelilingi lipid membrane. Molekul dengan sifat separuh polar dan nonpolar disebut amphipathic.

Sekarang kamu sudah bisa meramal dan memprediksi sifat protein. Demikian materi mengenai helix wheel projection, semoga bisa dimengerti. Terima kasih.

Contoh helix wheel projection amphipathic protein domain

Referensi:

1. Campbell, Neil A and Jane B Reece. Biology. 9th ed. San Francisco: Pearson, Benjamin Cummings, 2012. Print.

2. Schiffer, Marianne and Allen B. Edmundson. "Use Of Helical Wheels To Represent The Structures Of Proteins And To Identify Segments With Helical Potential". Biophysical Journal 7.2 (1967): 121-135.