epidermal protein

7/25/2019 Epidermal Protein

1/13

Sintesa Protein Epidermal

Pathway Umum dari Sintesa Protein

Lebih dari 30 tahun yang lalu uraian tentang dogma pokok tentang biologi

molekuler dipresentasikan. Dalam jaringan prokaryotik dan eukaryotik informasi

genetik disandikan dalam DNA nukleus, dan tiga spesies RNA (ribosom, transfer dan

messenger disintesa dari model DNA. Agar sintesa protein terjadi, subunit ribosom

yang terbentuk dari protein ribosom dan RNA ribosom harus menyatu dengan RNA

messenger di tempat inisiasi spesifik. Ribosom eksis di dalam sel sebagai kompleks

polyribosom. RNA transfer (tRNA ini mempunyai fungsi rangkap! asam amino dari

kumpulan sitoplasma diaktifkan melalui perangkaian pada tRNA spesifik dan

ditransportasikan ke tempat pada ribosom di mana pembentukan ikatan peptida

terjadi antara residu"residu asam amino. RNA messenger (mRNA bertanggungja#ab

atas spesifisitas kualitatip, yang menjamin bah#a rangkaian asam amino dari protein"

protein hasil sintesa diproduksi dengan setia. $roses sintetik membutuhkan A%$,

sistem penghasil"A%$, &%$ dan mekanisme untuk mengontrol konsentrasi

intraselnya.

%erdapat banyak titik dalam path#ay biosintetik di mana kontrol bisa

dikerahkan. 'eperti yang dideskripsikan di atas, kontrol kualitatip tergantung pada

rangkaian triplet nukleotida dalam mRNA, sementara kontrol kuantitatip tergantung

pada faktor"faktor yang mempengaruhi beberapa tahap ke dalam mana proses sintetik

dibagi inisiasi, pemanjangan, kesudahan dan pelepasan. 'elain itu, kontrol bisa

1


2/13

dikerahkan di luar sintesa rantai polipeptida pada tahap modifikasi pas)atranslasional

dan polymerisasi.

Sintesa Keratin

*emajuan dalam pemahaman kita tentang path#ay dan kontrol sintesa keratin

dalam epidermis dan anggota"anggota epidermis paralel dengan kemajuan yang telah

dibahas dalam bidang struktur dan biokimia keratin. *ontribusi utama datang dari

sejumlah laboratorium di seluruh dunia. $ath#ay keratin bulu adalah path#ay

pertama yang dianalisa dalam per)obaan yang dilaksanakan di Australia. mRNA

folikel bulu diisolasi dan konsentrasi terbukti merupakan tahap pembatas dalam

sintesa keratin bulu. 'istem ini sangat kompleks karena mungkin terdapat +00 gen

keratin bulu, #alaupun bidang besar kurir bulu tidak ditranslasikan. *urir itu sendiri

terdiri dari rangkaian unik dan rangkaian berulang. 'ignifikansi dari daerah duplikasi

dan daerah yang tidak ditranslasikan belum jelas, #alaupun ini diakui sebagai

fenomena umum dalam sistem pensintesa"protein. *arena, seperti yang telah di)atat,

buki ada dipresentasikan para peneliti Australia bah#a konsentrasi mRNA keratin

bulu adalah pembatas"laju dalam reaksi sintetik, tetapi kontrol kuantitatip dan

kualitatip ada pada tingkat kurir. Daerah penting lainnya dalam kontrol kuantitatip

atas sintesa keratin epidermal dan anggotanya seperti usia, lokasi pada tubuh,

itamin, hormon, faktor pertumbuhan dan penyakit masih harus diklarifikasi.

Lebih dari satu dekade yang lalu, mRNA keratin epidermal mamalia

diidentifikasi dan dimurnikan dari kulit marmut muda dan dari akar rambut tikus.

2


3/13

mRNA keratin epidermal dan akar rambut ini mempunyai struktur yang serupa

dengan struktur semua kurir lainnya yang dianalisa. Nilai sedimentasinya kira"kira -

sampai -/ ' dan mRNA tersebut menuntun sintesa keratin dalam sistem heterolog

seperti yang berasal dari gandum atau reti)ulo)yt lysate. $olipeptida yang disintesa di

ba#ah tuntunannya terbukti berupa keratin menurut kriteria immunologik dan

biokimia.

'eperti yang dibahas sebelumnya, keratin adalah unik di antara komponen"

komponen filamen intermediat karena heterogenisitasnya. eterogenisitas ini

menimbulkan sejumlah pertanyaan tentang kontrol sintesanya dan kemungkinan

bah#a polipeptida keratin tertentu adalah pendahulu dari yang lainnya. 'tudi dari

laboratorium termasuk laboratorium 1)&uire and 1ilstone, &ibbs and 2reedberg,

2u)hs and &reen, dan ')h#eier and &oerttler membuktikan bah#a masing"masing

polipeptida keratin ini disandikan se)ara terpisah dalam genom dan bah#a masing"

masing mempunyai mRNA sendiri. 4alaupun ukuran dari kurir tidak bersesuaian

langsung dengan ukuran produknya, semuanya disintesa de noo. 'erupa dengan

situasi pada mRNA bulu, terdapat panjang dengan ukuran"berariasi dari kurir yang

tidak ditranslasikan. Dalam masing"masing kasus, untuk menimbulkan sebagian

perbedaan ukuran, terjadi modifikasi tambahan molekul"molekul protein setelah

sintesa. Data 2u)hs dan &reen, misalnya, mengindikasikan bah#a mungkin terjadi

penurunan ukuran sebagian keratin selama tahap"tahap akhir dari diferensiasi

epidermal.

3


4/13

'e)ara in io, translasi dari beberapa mRNA keratin terjadi pada tingkat

yang berbeda"beda dalam epidermis. &reen dan ka#an"ka#an menunjukkan pertama

kali bah#a polipeptida keratin terbesar (massa molekul 5 67 sampai 6 kDa tidak

disintesa pada lapisan jaringan yang lebih rendah tetapi diproduksi pada lapiran yang

lebih superfisial. $engamatan ini terkait dengan temuan"temuan pada sistem kultur sel

epidermal manusia yang mengindikasikan bah#a polipeptida keratin yang lebih ke)il

(80 sampai 70 kDa disintesa, sementara yang lebih besar tidak, ke)uali sel"sel

ditumbuhkan dalam medium bebas"itamin A atau dalam jenis sistem lainnya yang

memungkinkan tahap"tahap akhir sintesa keratin terjadi.

&en ganda yang eksis untuk keratin dan pemrosesan dan modifikasi

pas)atranslational yang terjadi pada semua epitelium menstimulasi para peneliti di

sejumlah laboratorium untuk melakukan studi biologi molekuler yang menghasilkan

)loning gen keratin dan penentuan nukleotidanya dan rangkaian asam amino yang

bersesuaian.

$ada tahun -/-, 2u)hs dan ka#an"ka#an mengisolasi mRNA dari sel"sel

epidermal manusia yang dikultur, )DNA yang dipreparasi dari material ini, dan

meng)loningnya dalam plasmid bakterial. 1ereka menunjukkan bah#a dua kelas

)DNA bisa diidentifikasi, satu di antaranya bersesuaian dengan kurir untuk keratin

asam. Dari studi tentang )DNA keratin sedemikian, beberapa kelompok selanjutnya

menentukan rangkaian aktual nukleotida dan, melalui ekstrapolasi, rangkaian asam

amino sejumlah keratin dari sumber manusia dan nonmanusia. 9anyak homologi

4


5/13

struktural dan sejumlah besar homologi rangkaian ditemukan di antara daerah heliks

dari keratin dan protein filamen intermediat lainnya.

'tudi ini bertujuan untuk menganalisa kontrol transkripsional sintesa keratin.

9lessing dan ka#an"ka#an mengidentifikasi rangkaian spesifik pada daerah 7: hulu

dari gen keratin yang mengontrol ekspresi gen keratin. 9aik aktiitas penguat

maupun promotor ada diidentifikasi peneliti ini, dan data serupa, termasuk

pembuktian aktiitas peredam, diperoleh di laboratorium 9lumenberg, di mana

elemen beraksi"cis dan beraksi"transada ditemukan. ;lemen"elemen regulasi hilir

juga ada diidentifikasi.

'ejumlah kelompok peneliti sedang meneliti efek dari faktor"faktor

pertumbuhan sel, perubahan"perubahan lingkungan dan hormon"hormon dan juga

itamin"itamin pada ekspresi gen keratin. ;fek yang pasti dari ;&2, retinoid,

hormon thyroid, estrogen dan keadaan penyakit telah ada didokumentasikan, dan

penelitian masa mendatang akan fokus pada signifikansi biologik dan klinik dari

pengamatan"pengamatan yang telah dilakukan.

*e enam gen keratin (keratin 7 dan -8 dari lapisan basal, keratin - dan -0 dari

lapisan yang berdiferensiasi, dan keratin 6 dan -6 yang terkait dengan keadaan

> (bersifat basa"netral? *-, *7, *6

ditemukan pada kromosom -+ (-08, -07. %idak ada garis keturunan diidentifikasi

antara kedua famili, dan dasar dari ekspresi"bersamaan, yang telah didokumentasikan

5


6/13

dengan begitu jelas, masih tetap merupakan teka"teki. 'tudi struktural gen

menunjukkan bah#a ada tujuh intron pada gen tipe > dan delapan pada gen tipe >>.

%erdapat konserasi posisi intron dan, dalam sebagian kasus, konserasi rangkaian

yang mengindikasikan bah#a intron yang tidak ditranskripsikan mungkin memegang

peranan dalam kontrol ekspresi gen keratin. 4alaupun keratin yang di)atat di atas

bisa digunakan sebagai pertanda untuk sel"sel basal, sel"sel yang berdiferensiasi dan

keadaan


7/13

lysine. 'truktur serupa ditemukan pada pelepah akar dalam dan medulla rambut, dan

dalam epidermis dan sel"sel akar rambut, diidentifikasi transglutaminase yang

mengkatalisasi pembentukan ikatan isopeptida. %ransglutaminase ini adalah enym

yang membutuhkan"kalsium dan enym yang membutuhkan"sulfhydryl, yang

sekarang diakui sebagai pertanda diferensiasi epidermal terminal.

Ri)e dan &reen mengekstraksi inolu)in, suatu protein yang larut dalam

penyangga netral, dari sel"sel epidermal yang dikultur dan menunjukkan bah#a ini

merupakan substrat untuk transglutaminase dan pendahulu dari sungkup yang

mengalami kornifikasi. $rotein ditemukan dalam sitoplasma periferal sel epidermal

yang lebih berdiferensiasi, tetapi dalam sel yang dikultur ini disintesa dalam lapisan

basal. 1elalui efeknya pada aktiitas transglutaminase, konsentrasi kalsium intrasel

dari keratinosit mungkin sangat penting dalam kontrol pembentukan sungkup yang

mengalami kornifikasi. &en inolu)in ada diisolasi oleh &reen dan ka#an"ka#an.

9uBman dan ka#an"ka#an mengisolasi substrat 36"kDa untuk

transglutaminase dari epidermis mon)ong sapi. 1olekul yang mengandung )itrulline

ini, yang mereka sebut keratolinin, bisa mengalami polymerisasi menjadi tetramer

-70 kDa dan tereduksi menjadi pendahulu sampai -0 kDa. $eterson et al.

mengidentifikasi keratolinin pada epidermis manusia dan sapi, tetapi hubungan antara

inolu)rin dan keratolinin sebagai unsur"unsur sungkup dan substrat"substrat

transglutaminase tidak diklarifikasi. 9aru"baru ini, 'imon dan &reen dan %euka dan

ka#an"ka#an mengidentifikasi protein sungkup epidermal manusia tambahan. $ada

tahun -//0, 1ehrel et al. mengidentifikasi lorierin, suatu protein +6 kDa yang kaya

7


8/13

serin dan gly)ine dengan ulangan"ulangan tandem asam amino aliphatik (gly)ine,

serine, )ysteine dalam lingkaran"lingaran berselang"seling, sebagai unsur utama

sungkup yang mengalami kornifikasi.

Protein Granul Keratohyalin

&ranul"granul keratohyalin sudah bertahun"tahun dikaji se)ara morfologik

dan biokimia karena berbeda dari kedua perspektif. $enelitian a#al menunjukkan

kompleksitas komposisi, dan banyak timbul kontroersi seiring dengan berbagai

peneliti mengkaji komponen"komponen yang berbeda dan men)apai kesimpulan yang

tidak seragam. 'ekarang se)ara umum diterima bah#a bagian utama dari granul"

granul keratohyalin pada manusia adalah material yang amorfus se)ara morfologik,

yang mengandung tinggi phophat se)ara biokimia yang relatip kaya histidine. $rotein

ini bermuatan positip dan menyebabkan agregasi subunit"subunit keratin menjadi

larik"larik filamen in itro. *arena sifat ini, protein ini disebut dengan filaggrin

(pembentuk agregasi filamen. 9ukti saat ini mengindikasikan bah#a terdapat

pendahulu filaggrin dengan massa molekul tinggi (870 sampai 600 kDa. 1olekul ini,

yang dikenal sebagai profilaggrin, mempunyai struktur yang sangat berulang,

mengalami phosphorylasi hebat setelah sintesa, dan terakumulasi dalam granul"granul

keratohyalin. 'elama tahap"tahap akhir dari maturasi epidermal, profilaggrin

dikonersi menjadi filaggrin dan phosphat dihilangkan. Ada kemungkinan bah#a

kelainan dalam proses ini menimbulkan penyakit pada manusia (i)hthyosis, dan

studi"studi menarik belakangan ini dengan antibodi monoklonal mengindikasikan

8


9/13

hubungan biokimia langsung antara protein keratin dan komponen kaya"histiadine

dari granul keratohyalin.

&en profilaggrin manusia terlokalisasi pada krosomom - dan ditemukan

mempunyai -0 sampai -+ ulangan filaggrin. %idak ada ditemukan intron di daerah

penyandian, dan rangkaian di ujung molekul digunakan untuk perangkaian. 'ubunit

dasar dari gen profilaggrin adalah /@+ pasang basa panjangnya, yang bersesuaian

dengan ulangan 3+8"asam amino. Deriatif itamin A terbuki mempunyai efek

menghambat utama pada profilaggrin dan ekspresi filaggrin.

Patofisiologi Penyakit Epidermal

'egera setelah heterogenitas keratin menjadi nyata, sejumlah peneliti

menganalisa pola polipeptida keratin dari skala psoriatik dan men)atat bah#a pada

sebagian tetapi tidak semua sampel spesies dengan massa molekul tertinggi (67

sampai 6@ kDa hilang atau berkurang konsentrasinya. Dalam beberapa studi, di)atat

bah#a protein


10/13

atas. 'ejumlah penulis menunjukkan bah#a selama pengobatan psoriasis pola keratin

perlahan"lahan kembali ke arah normal. 9ahkan diajukan bah#a durasi terapi

mungkin ditentukan oleh pola protein keratin.

4eiss dan ka#an"ka#an menggunakan antibodi antikeratin monoklonal untuk

mengkaji perubahan dalam penyakit! mereka menemukan bah#a pada keratinosit

yang dikultur dan pada semua penyakit epidermal yang di)irikan oleh

ni tak diragukan lagi bersesuaian dengan keratin


11/13

Analisa biokimia kerak dari pasien penderita jenis i)hthyosis lainnya

menghasilkan informasi baru yang signifikan tentang penyakit. $asien penderita

i)hthyosis terkait"E tidak mempunyai steroid sulfatase, gen untuk mana terlokalisasi

pada separoh distal dari lengan pendek dari kromosom E. *olesterol sulfat yang

berlebih terakumulasi pada stratum )orneum, yang mungkin memberi kontribusi

kepada perkerakan abnormal.

$ada tipe i)hthyosis re)essif autosomal yang diklasifikasikan sebagai

i)hthyosiform erythroderma nonbulla ba#aan, 4illiams et al. mengidentifikasi

peningkatan konsentrasi epidermal dari n"alkana yang merupakan hydro)arbon

rantai"lurus, tak tersubstitusi, jenuh sepenuhnya. Akan tetapi, pengamatan ini

tampaknya terkait dengan kontaminasi lingkungan. $engamatan menarik lebih lanjut

di bidang ini bisa diperkirakan dalam #aktu dekat.

Diagnosis Penyakit Epidermal

%eknik morfologik dan biokimia digunakan sebelumnya untuk diagnosis

pralahir dari sejumlah penyakit metabolik dengan perubahan kulit. 2etoskopi baru"

baru ini, biopsi kulit pralahir, biopsi illus khorionik dan kultur sel air ketuban

digunakan pada diagnosis pralahir dari proses kulit spesifik. Ada risiko yang

signifikan terlibat pada masing"masing prosedur ini, mulai dari potensi untuk parut

kulit yang signifikan hingga peningkatan risiko aborsi. Akan tetapi, )ukup pasti

bah#a teknik ini bahkan akan digunakan se)ara lebih luas di masa mendatang.

11


12/13

'uatu kemajuan diagnostik besar, yang selaras dengan kemajuan ilmiah

belakangan ini yang dibahas dalam bab ini, terkait dengan penggunaan penentuan tipe

filamen intermediat dalam diagnosis dan klasifikasi berbagai tumor. Antibodi

berlabel"fluores)ein atau berlabel"peroBidase bisa digunakan untuk memisahkan

karsinoma, yang berasal dari sel"sel epitel dan karenanya mengandung filamen

intermediat keratin, dari sarkoma, tumor neuronal dan lymphoma, yang mengandung

unsur"unsur filamen intermediat lainnya. 9adan 1allory pada heptato)yt pasien

penderita sirosis alkohol terbukti terdiri dari keratin, karena mempunyai #ujud

intrasel yang ditemukan pada sistem saraf pusat pasien penderita penyakit Alheimer.

1asa depan akan menyaksikan ledakan diagnosis dan klasifikasi immunologik

sema)am ini, yang mempunyai daya aplikasi forensik dan juga klinik.

Terapi

'egera setelah sistem kultur sel Rhein#ald"&reen dipresentasikan kepada

komunitas biomedis, peneliti memprediksi bah#a itu akan diaplikasikan dengan )epat

pada studi tentang patofisiologi sejumlah penyakit epidermal dan pada pengobatan

masalah klinik (trauma, luka bakar, ul)er di mana daerah"daerah besar epidermis

hilang. $rediksi yang disebut pertama tidak terpenuhi sama sekali karena terbukti

sulit mereproduksi keadaan patologik in itro. Akan tetapi, di)apai keberhasilan

dalam menggandakan sel"sel epidermal autolog in itro dan keberhasilan

menggunakannya pada kulit pasien penderita luka bakar. 'elain itu, keberhasilan ada

dilaporkan dengan menggunakan matriks yang mengandung"kolagen ke dalam mana

12


13/13

sel"sel epidermal diresapi sebagai kulit

epidermal protein

Documents