Apa itu protein?

Protein adalah salah satu jenis biopolimer (polimer biologi) pembentuk sel/makhluk hidup. Dalam suatu organisme, protein memiliki berbagai fungsi penting, mulai dari membentuk struktur sel/organisme, mengkatalis reaksi yang terjadi di dalam sel, replikasi DNA, merespon suatu rangsangan, sampai mengirim suatu zat dari satu tempat ke tempat lainnya di dalam sel.

Komponen pembentuk protein bernama asam amino. Satu molekul asam amino mengandung gugus amin, gugus karboksilat, dan atom C-alfa yang mengandung rantai samping (Gambar 1). 

Gambar 1. Struktur asam amino.

Pada makhluk hidup, asam amino penyusun protein ini terdiri dari 20 jenis dibedakan berdasarkan komposisi atom-atom pada rantai sampingnya. Contohnya asam amino glisin, rantai sampingnya adalah atom hidrogen (H). Asam amino alanin memiliki rantai samping gugus metil (-CH3). Nama dan struktur asam amino lainnya dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. 20 jenis asam amino penyusun protein.

Ketika membentuk protein, berbagai asam amino penyusun protein tersebut bergabung satu sama lain melalui gugus amin dan karboksilatnya (mengalami reaksi kondensasi) dengan mengeluarkan molekul air (Gambar 3). Ikatan yang menggabungkan dua asam amino ini bernama ikatan peptide.

Gambar 3. Reaksi penggabungan dua molekul asam amino.

Gabungan asam amino yang memanjang tersebut kemudian berinteraksi satu sama lain dan mengalami lipatan membentuk struktur tiga dimensi (3D).  Bentuk 3D protein ini bersifat khas sesuai dengan fungsinya. Contohnya adalah hemoglobin dan aquaporin (Gambar 3).

Gambar 4. Struktur protein hemoglobin (PDB id: 1gzx) dan aquaporin (PDB id: 3d9s).

Hemoglobin adalah protein yang berfungsi untuk menangkap molekul oksigen yang kita hirup dan menyebarkannya ke dalam sel-sel di tubuh kita, serta mengambil karbon dioksida dari sel-sel tubuh untuk dikeluarkan. Sedangkan aquaporin adalah protein pada membran sel yang berfungsi untuk membawa molekul air.

Urutan asam amino pada tiap protein memiliki susunan yang khas, berbeda dari protein jenis satu ke jenis lainnya. Nah urutan protein ini dikode oleh DNA yang ada pada inti sel. Baca pembahasan tentang DNA di sini. 

Adanya mutasi pada urutan DNA pengkode protein dapat menyebabkan protein yang dihasilkan menjadi rusak dan tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Contohnya, mutasi pada gen HBB (gen pengkode beta-hemoglobin) pada kromosom 11 menyebabkan penyakit beta thalassemia. Penyakit ini mengakibatkan sel darah merah yang diproduksi tubuh menjadi tidak normal dan mengakibatkan penderita mengalami anemia.

Referensi:

1. Nelson, D.L, Cox, M.M. 2012. Lehninger, Principle of Biochemistry  (6th ed.). Freeman, W.H. & Company.
2. R. Galanello and R. Origa, “Beta-thalassemia,” Orphanet J. Rare Dis., vol. 5, no. 1, p. 11, May 2010, doi: 10.1186/1750-1172-5-11.