tinjauan teknik difraksi untuk krist alografi...
TRANSCRIPT
p~ ~ N~ H~ N~ """*' ~ X Kt 4, ISSN 1410-'16g6
TINJAUAN TEKNIK DIFRAKSI UNTUK KRIST ALOGRAFI PROTEIN
A. Purwanto
Puslitbang Iptek Bahan -BATAN; Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang
ABSTRAK
TINJAUAN TEKNIK DIFRAKSI UNTUK KRISTALOGRAFI PROTEIN. Oi Indonesia, pemanfaatan teknik difraksi untuk kristal proteinmasih relatif muda dibandingkan dengan untuk bahan industri karena ukuran butiran krista! yang relatif besar sehingga diperlukan peralatan difraksisudut kecil dengan resolusi memadai. Oilain pihak, peningkatan publikasi protein database internasional di abad ke-20 mendekati kurvaeksponensial. Peningkatan drastis ini merupakan akibat dari pentingnya struktur bahan untuk pemahaman sifat dan pengembangan bahantersebut secara mikroskopik yang akhirnya menunjang bidang kedokteran dan farmasi. Metoda, peralatan, perangkat analisis dan databasestruktur kristal protein dibahas secara umum sehingga diharapkan dapat menimbulkan kerjasama pemanfaatan teknik difraksi untuk kristalografi
protein baik dalam segi peralatan maupun bahannya.
ABSTRACT
AN OVERVIEW OF DIFFRACTION TECHNIQUE ON PROTEIN CRYSTALLOGRAPHY. In Indonesia, the use of the diffractiontechnique for protein crystallography is relatively young compared to those of industrial materials, especially due to bigger grains in which smallangle diffraction instruments with enough resolution are needed. On the other hand, the deposition of the international protein database hasincreased exponentially during the 20-th century. This dramatic increase took place due to the importance of the materials structure in order to gainthe understanding of the properties and to develop better materials microscopically, which then support medical and pharmaceutical area.Methods, instruments, analysis software and database for protein crystallographic structures are highlighted in view of possible collaborations toexplore the diffraction of the protein crystals from the instrumental or materials point of view.
untuk koleksi data untuk kristal berukuran sel sawallbesar. Pada akhir tahun 1970-an pengembangankemampuan komputer memungkinkan refinement padaruang kisi balik. Sementara itu, fasilitas grafik yangsemakin canggih daD murah memungkinkanpengembangan perangkat lunak graflk. Sekarang,banYak informasi struktur 3-D yang berasal darieksperimen seperti difraksi, mikoroskop elektron daDNuclear Magnetic Resonance (NMR) pada molekulbiologi seperti protein, asam nukleat daD karbohidratdisimpan dalam arsip database public domain PDB[2].PDB dikelola oleh Research Collaboratory for StructuralBioinformatics (RCSB) [3], departemen kimia, StateUniversity of New Jersey, Amerika, yang merupakankonsorsium nirlaba dengan tujuan untuk memperbaikipemahaman mengenai sistem biologi melalui studistruktur 3-D dari makromolekul biologi. Berbagaikerjasama seperti "Protein Structure Initiative" dariNational Institute of General Medical Sciences [4], "NewYork Structural Genomics Research Consortium [5]"daD projek genom struktural Jerman [6]
PENDAHULUAN
Kristalografi protein merupakan cabang khususkristalografi yang mempelajari struktur 3-Dmakromolekul biologi melalui teknik difraksi pactakristal tunggal bahan tersebut. Dahulu, kristal tunggalprotein diperoleh hanya untuk protein globular.Sekarang, makromolekul biologi lainnya, seperti t-RNA,polysaccharide daD polynucleotide menghasilkan kristalyang sesuai untuk analisis difraksi sinar-X. Salah satucontoh sumbangan kristalografi protein berkaitan denganvirus penyebab AIDS (Human lmmunodeficiencey Virus-HIV)[ 1] yang sangat bermanfaat untuk kedokteran daDfarmasi.
Walaupun kristal protein telah dikenal sejakawal 20, baru sekitar 1960 struktur pertarna myoglobindan haemoglobin dipahami dengan teknik difraksi.Resolusinya terutama dimungkinkan denganpengembangan teknik penggantian isomorf. Sejak saatitu, banyak kemajuan teoritis dan teknis terjadi,diantaranya adalah penggunaan dispersi anomali,penggantian molekular dan pengembangan teknik osilasi
21~, 6 J~ 2001
T~T~~U~~~P~A. P",,*,~
"Proteinstrukturfabrik" mengarah pada programpenentuan struktur protein secara rutin, cepat dan efisien.
Pada makalah ini dibahas metoda, peralatan,perangkat lunak analisis dan database struktur kristalprotein yang semakin berkembang dewasa ini. Hal inidiharapkan mendorong semangat kerjasama untukmemanfaatkan teknik difraksi di tanah air baik dari segiperalatan maupun bahan sehingga akhimya turntmembantu kemajuan bidang kedokteran dan farmasi,seperti yang telah dilakukan oleh Prof. Sangkot Marzukidan timnya dari lnstitut Eijkman untuk BiologiMolekuler, Jakarta.
elektron untuk masing-masing titik x,y,z dalarn sel satURndengan menggunakan deret Fourier:
p(x, y, z) = ~ LIF(h, k, I ~ exp[i</J(hkl)VIr),1
-211:i(hx + ky + lz )](1)
Disini, refleksi dengan indeks (hk/) mencakup boladalam ruang kisi balik. Ahli kristalografi proteinterkadang menyebut peta kerapatan elektron sebagaiFourier.
Namun, pada tahapan ini, hanya amplitudofaktor struktur IF(h)1 yang dapat diukur, sementara rasacp(h) belum diketahui. Untungnya, fungsi Patterson dapatdihitung dengan menggunakan amplitudo teramati tanpamengetahui fasanya. Hal ini akan menghasilkandistribusi vektor interatomik dalam sel satuan untuksemua refleksi hk/ sebagai fungsi daTi kerapatanPatterson untuk masing-masing titik u, v, w dalam selsatuan:
TEORI
Teknik DifraksiFaktor struktur terdiri dari arnplitudo daD rasa. Jika
keduanya diketahui, kerapatan elektron yangmenghasilkan gelombang difraksi dapat dibuatberdasarkan analisis Fourier. Narnun, dalarn eksperimendifraksi, hanya arnplitudo yang dapat diukur sedangkanfasanya hilang. Oleh karenanya, kita tidakmendapatkakn bayangan langsung dari struktur dalarnkristal. Untuk menginterpretasikan struktur, kita perlumengukur arab daD intensitas (atau arnplitudo kuadrat)dari masing-masing sinar-X terdifraksi, daD kemudianmenyimpulkan fasanya. Hal ini merupakan problem rasadalarn kristalografi.
(2)
r.ray aour..
Ahli kristalografi protein sering menyebut perhitunganpeta Patterson sebagai Patterson, walaupun sintesisFourier digunakan untuk perhitungan.
Puncak dalam fungsi Patterson terjadi pacta titikujung vektor antar semua pasangan posisi atom, sehinggaberkaitan langsung dengan vektor interatomik. Misalkandua atom berada dalam sel satuan dengan koordinat XI,Yl, z, dan X2, Y2, Z2 ; Patterson akan menunjukkan sebuahpuncak pacta titik uvw sesuai dengan hubungan
U = Xl -X2
V = Yl -Y2
W = Zl -Z2 (3)
namun juga mempunyai sebuah puncak lain di
U = X2 -XIGambar 1. Skema konfigurasi pengukuran difraksipad a kristal.
v = Y2 -Y\ (4)
W = Z2 -Zl
Karena keduanya merupakan vektor dengan panjangyang sarna narnun arab berlawanan, Patterson akanmenampilkan simetri inversi tambaban (lihat Gambar 2).Simetri Patterson dapat diterangkan dengan grup ruangsimorfik.
Jika tidak ditemukan protein dengan strukturmirip yang sudah diperoleh, struktur perlu ditentukan abinitio. Untuk itu, kristal diturunkan dengan menggunakanatom metal berat. Jika hanya sedikit ion metal beradadalam kristal, struktur metal berat dapat ditentukandengan analisis Patterson. Jika kristal tetap tidakterganggu (isomorj), teknik Multiple IsomorphousReplacement dapat menggali struktur metal berat untukmenentukan rasa untuk protein.
Terdapat 2 sifat Patterson yang perludipertimbangkan untuk membandingkannya denganFourier:1. Sel satuan dalam ruang riil daD ruang Patterson
adalah identik. Jika sel satuan mengandung N atom,Patterson akan menunjukkan N2 puncak, berkaitandengan vektor N yang muncul untuk masing-masingN atom. Vektor dari suatu atom ke dirinya sendiri
Ana/isis PattersonJika amplitudo dan rasa daTi faktor struktur
diketahui, distribusi atom dalam sel satuan dapat dihitunguntuk semua refleksi hk/ dalam bentuk kerapatan
~I 6 J~ 200122
T~T~~U~~~P~A. Pw.w~
Hal ini memungkinkan analisiskasus N beroder 1-5,Patterson.
Metoda Penggantian Isomorf dan Hamburan AnomaliPacta dasamya, metoda penggantian isomorf
(Isomorphous Replacement) terjadi ketika metal beratdirendam dalam kristal daD tidak mengganggu strukturkristal. Pacta saat itu, faktor struktur daTi protein Fp,turunannya FpH daD atom berat FH terhubung melalui
persamaan kompleks:
mempunyai panjang 0, sehingga atom N mempunyaipuncak titik awal yang besar. Set saWall Pattersonakan mengandung N2-N puncak tersebar diseluruhset. Contoh dengan struktur sederhana mangandungN=3 atom dalam set saWall dengan grup ruang PI.Hal ini menghasilkan N2-N =6 puncak per set tanpamemperhitungkan puncak titik awal. Untukmakromolekul, N berorder 1000 sid 10000. PetaPatterson akan mengandung banyak puncak yangsaling tumpang tindih.
2. Hal ini mengakibatkan puncak Patterson kurangtajam dibandingkan dengan puncak Fourier (lihatGambar 3 untuk N=3).
Kombinasi dari dua sifat di atas membuat Pattersonuntuk makromolekul tidak dapat diinterpretasikan.
(0,0) ~,O) (1,0)
F = F -F (5)H PH P
Amplitudo IFpH I daD IFp 1 dapat diukur, sehinggamemberikan perbedaan isomorf I FpH 1 -I Fp I. Koordinat
atom metal berat dapat ditentukan dengan peta perbedaanPatterson. Hal ini akan menghasilkan F H daD kemudian
memungkinkan perhitungan rasa dari faktor struktur
protein.\V\O,1i3)
Karena satu turunan metal berat (SingleIsomorhou;; Replacement -SIR) masih menghasilkanrasa yang belum pasti, perlu digunakan turunan keduauntuk mengatasinya. Sebenarnya secara teoritis satuturunan tambahan sudah memadai, namun karena adanyakesalahan pengamatan, biasanya dibutuhkan beberapaturunan (Multiple Isomorphous Replacement -MIR).Gambar 4 menunjukkan diagram perbedaan antara SIRdengan MIR.
sumbu imajlner sumrGbu imaji~ -~\ A --,\
---I- '. \
/ /1 /-- ~ ';J1112 )
(;,., ( Fp \'1 --sumbu real -1 -fp \ 4 i ~ '~'" moo real
-~ FPt .~-Fh -\!~ FPtl
\7":-_-~ ~...
(a) ~~- (b)
Gambar 4. Konfigurasi ruang kisi batik untuk (a)S.I.R. dan (b) M.I.R.
(0,1)
(a) Ruang Lang5ung (b) Ruang Patterson
Gambar 2, Empat gel satuan dengan 3 atom
persel-satuan, (a) ruang langsung, (b) ruangPatterson.
atom 2,---,
atom 1/-~
dmax
dmln ,,"
(a) Ruang Riil
Patterson 1-2Dalarn hamburan anomali (Anomalous
Scattering -AS), informasi rasa diperoleh melaluiharnburan dari sebuah atom dimana frekuensiabsorbsinya mendekati panjang gelombang dari radiasidatang sehingga terjadi resonansi. Misalkan, kisiabsorbsi L3 (~1,5368A) daD Lz (~1,3905A) dariHolmium masing-masing sangat dekat dengan radiasiCuKa(~1,5368A) daD CuKJ} (~1,3922A). Resonansibiasanya memadai untuk menghilangkan ketidak-pastianrasa dari satu turunan (Single Isomorphous Replacement-SIRAS). Untuk lebih dari satu turunan, perbedaananomali lebih baik digunakan (Multiple IsomorphosReplacement -MIRAS).
:: dmin ~(dl-2.. dmax
(b) Ruang Patterson ~ /
Gambar 3. Dua atom berjarak d1-2 pada (a) ruangriil menjadi sebuah titik berjarak d1-2 dari titik acuanpada (b) ruang Patterson. Sebuah lagi denganjarak -d1-2 dari titik acuan tidak digambarkan pada
(b).
Namun, dengan asumsi bahwa derivatif IFpHIdan amplitudo IFpl asli telah diskalakan dengan benar,peta Patterson yang dihitung daTi amplitudo perbedaanisomorfus IFpHI -IFpl menjadi kebanyakan kosong dalam
Fungsi Kerapatan ProbabilitasKesalahan pengamatan
difraksi mungkin timbul daTi:a. kesalahan pada intensitas,
pacta pengukuran
23~I 6 J~ 2001
T~ T~ ~ U~ K..~ p~A. P w~
b. kesalahan pacta posisi, fraksi dan faktor temperaturdari atom berat
c. kurang isomorf, karena pergeseran atom protein danmolekul pelarut disekitar posisi atom berat, dan lain-lain.
Oleh karenanya, lingkaran pacta Gambar 4 sangatmungkin tidak memotong pacta titik yang tepat sehinggabasil perhitungan menjadi tidak akurat. Untuk itu
digunakan fungsi kerapatan probabilitas (denganmengabaikan faktor penguatan zone, sentrisitas dan non-
isomorfisme):
I_ihat Gambar 6 untuk rincian tahapan Refinement.
Elcktron
I Perhitungan faktor Struktur l
I Pcrubahan M~l secara ~J
L EJ {E2J /21J
p(tjJp) = nex~
i
(6)/ Kriteria "'"
Berhenti
Tercapai}'" ,
1idak8 j = F PH(obs) -F PH(hitung)
Va= FpH(ObS) -IFp(ObS) exp(itjJp)+FHI (7)
dengan n adalah faktor nonnalisasi dan lack of clossure :
,~il Refinement!
Gambar 6. Diagram Refinement yang merupakanbagian dari tahapan penentuan strukturmakromolekul
Flcaft 1. Structures Deposited In l1Ie p.,,1eIa Data B...-,.."~
I'~
I~
I"
.~
.~
.~
,~
.-,4"~4" "".. ~",~,,~,~,~.,~v-
Gambar 7. Peningkatan struktur makromolekulyang disimpan dalam database PDB.
(8)nilai kuadrat mean dari residu lack of clossure
-FpH(bilung) r)E} = ((FpH(ObS)
(9)Least-squares untuk refinement parameter atom berat(untuk kristalografi protein) secara rinci telah dibahaspada literatur [7]. Strategi refinement dapat dilihat padaGambar 5 daD 6.
~l PengumpuIan Data ~
I
~~~~~~Persiapan dan
_}__~L_~ .cPengumpulan Data ' f
Penurunan lSOlOOlf
-1- ~~~~:~~~~_LL ---..L~~~~ ~
-dst
I ~ Ruang ~ngsung
I~r.;);-;; dan PemIKJatan McxIeIL- unbJk Kerapatan ~
--1- ~~
Database untuk Kristalografi ProteinPenggunaan database sangat berguna untuk pernbuatanrnodel, refinement, validasi dan analisis [8]. Databasetersebut digunakan secara langsung atau tidak langsung(yaitu dengan rnenggunakan inforrnasi yang diturunkandari analisis database). Biasanya tahapan projek sepertiitu adalaha. pencarian literatur, rnisalnya dengan rnenggunakan
database MEDLINE atau ISI.b. Jika urutan protein target tersedia, perbandingan
urutan yang banyak dan perangkat analisis dapatdigunakan. Misalkan, untuk rnenernukan (secaraglobal atau lokal) protein homologous, programseperti BLAST [9] atau FASTA [IOI8)dapatdigunakan pacta protein besar dan/atau database
--{~~~
Gambar 5. Diagram sederhana dari tahapanpenentuan struktur makromolekul.
~, 6 J~ 200124
T~T~~U~I<:,~p~A.P~~
nucleic acid seperti SWISS-FRaT daD TrEMBL[11] daD GenBank [12].
c. Untuk mengidentifikasi karakteristik urutan yangsesuai dengan struktur atau fungsi, PROSITE [13]atau ProDOM [14] dapat digunakan
d. Database kristalisasi daD atom berat dapatdigunakan ketika kristal dibuat untuk eksperimendifraksi..Jika protein merupakan homologus dalam
urutan dibandingkan dengan protein denganstruktur yang sudah diketahui, struktur tersebutdapat diambil daTi Bank Data Protein [15], daDdapat digunakan untuk perhitungan penggantianmolekuler.
.Model dapat dibuat daTi awal denganmenggunakan kerapatan elektron yang diperolehdaTi eksperimen. Hal ini biasanyamembutuhkan database struktur yang tidakterlalu besar.
e. Ketika model telah siap untuk proses refinement,nilai target daTi geometrinya dapat diturunkan daTianalisis struktur kristal molekul kecil beresolusitinggi, yang diperoleh daTi CSD [16].
f. Selama proses rebuilding daD refinement, metodadatabase dapat digunakan untuk memeriksakemajuan daD untuk menemukan tempat dimana
problem mungkin terjadi. Perangkat serupa dapatdigunakan untuk mem-validasi model fmal, sebelum
publikasi [17].g. Pada tahap akhir, database dapat digunakan untuk
memeriksa kesamaan daTi protein yang strukturnyasudah diketahui, misalkan berada pada level overallfold [18], atau pada level loops daD active-siteresidues.
Contoh struktur kristal protein lysozyme putih telur daTianal is is sinar- X dengan resolusi 1,8A [19] ditunjukkanpada Gambar 8.
Gambar 8. Struktur kristal protein lysozyme putihtelur dari analisis sinar-X dengan resolusi 1 ,8A [19].
FASILITAS
Secara intemasional, banyak fasilitas difraksitersedia, antara lain peralatan difraksi X-Ray biasa yangberasal dari rotating anode, Synchrotron X-Ray, Neutronyang berasal dari reaktor maupun dari spalasi.
Synchrotron adalah pemercepat partikel berbentukmelingkar yang menggunaakn medan listrik untukmempercepat partikel dan medan magnet untukmengarahkan lintasannya menjadi melingkar. Ketikapartikel seperti elektron atau positron berjalan sepanjangjalur melingkar dengan kecepatan cahaya, merekakehilangan energi karena radiasi elektromagnet yangdisebut sebagai radiasi synchrotron yang menghasilkansinar-X dengan karakteristik:a. mempunyai distribusi spektral dengan daerah
cakupan energi yang luas, sehingga memungkinkanteknik yang membutuhkan sinar-X dengan berbagai
panjang gelombang,b. berkas berintensitas tinggi. lntensitas terse but sering
mengacu pacta fluks yaitu jumlah photon persatuanwaktu,
c. berkas juga mempunyai kecemerlangan (brilliance)
yang sangat tinggi sehingga sangat banyak jumlahphoton yang dapat diarahkan pacta daerah yangsangat sempit. Kecemerlangan tersebut merupakanintensitas per-satuan sudut ruang.
Keuntungan dari karakteristik terse but untukkristalografi makromolekuler dibandingkan dengansumber X-Ray konvensional adalah:a. Penambahan besaran kecemerlangan dibandingkan
generator konvensional X-Ray memungkinkanpengumpulan data yang sebelurnnya memakanwaktu berhari-hari menjadi menit.
b. Peningkatan kecemerlangan juga berarti semakinkecil kristal yang dapat digunakan dibandingkandengan kristalografi X-Ray konvensional.
c. Struktur resolusi tinggi dapat diperolehd. Karena berkas sangat terfokus, struktur dengan
molekul sangat besar dapat diperolehe. Teknik dispersi anomali majemuk (Multiple
Anomalous Dispersion -MAD), yang membutuhkan
pengukuran dengan panjang gelombang bervariasi,hanya dapat dilakukan di synchrotron. Pendekatanini mempunyai banyak keuntungan terutamadikuranginya kebutuhan penggantian isomorfus.
f. Karena intensitas tinggi, set data penuh dapatdikumpulkan dalam hitungan detik.
Studi oleh BIOSYNC (Structural Biology SynchrotronUsers Organization) menunjukkan peningkatan strukturprotein yang di publikasi (tidak terbatas dari data yangdari Synchrotron saja) dalam Database Protein (PDB)[20] (lihat Gambar 7) pacta abad 20.
Peralatan difraksi sinar-X (konvensional) sudutkecil dapat pula digunakan, namun dengan modifikasigoniometer untuk cuplikan kristal tunggal sehinggadapat digunakan untuk mengukur difraksi sudut kecilberesolusi 700A dengan cuplikan kristal tunggal. Contohinstrumen terse but adalah SSRL BL 4-2, UniversitasStanford, Amerika yang'telah digunakan untuk mengukurdifraksi dari sistem kristal virus (grup ruang R3 dengana=325,7A dan c=61,25A).
Pertanyaan pertama yang diselesaikan dengandifraksi neutron adalah mengenai posisi atom H (seperti
25~, 6 J~ 2001
~. 6 J~ 2001
T~T~~U~~~P~A.P~~
BIX-3 dengan berkas neutron monokromatik [25].Perbandingan signal-to-noise. meningkat karenapengurangan drastis dari sensitifitas y pada image plate.
PERANGKA T LUNAK ANALISA DATA
Banyak perangkat lunak analisis tersedia diinternet secara gratis dalam public domain, antara lain:a. Rasmol yang dikembangkan oleh Roger Sayle dari
Glaxo, Inggris [26]. Alamat websitehttp://www.umass.edu/microbio/rasmoi/
b. Protein Explorer, merupakan pengembangan lebihlanjut oleh Eric Martz pacta tahun 2000 dengankemampuan lebih dibandingkan Rasmol. Alamatwebsite http://www.umass.edu/microbio/rasmoi/Lihat Gambar 9 untuk contoh keluarannya.
Input dari program tersebut adalah file ASCII Textdenganfile extension pdb.
deuterium) clan air atau molekul surfactant dalam kristalprotein yang menghamburkan berkas sinar-X terlalulemah untuk resolusi yang memadai [21]. Kedua,berdasarkan posisi atom H, diperoleh pemahamanmengenai pola ikatan hidrogen clan keadaan proton dariresidue katalis yang merupakan hal penting untukmemahami reaktifitas enzirn. Contoh yang baikmengenai lokalisasi clan refinement dari posisi atom Hdengan menggunakan neutron diperoleh pada refinementstruktur cyclodextrin inclusion complexes [22]. Contohlokalisasi surfactant dengan difraksi neutron, yang tidakdapat diperoleh dengan difraksi sinar-X, adalahmengenai struktur detergent dalam OmpF porin dariEshericia coli [23].
Difraktometer neutron resolusi tinggi (I,SA)diperoleh dengan pengembangan neutron-sensitive imageplate. Diffiaktometer pertama yang menggunakannyaadalah diffiaktometer neutron Laue LAlli di ILL(Grenoble, Perancis) yang menggunakan berkas neutronpolikromatik [24]. Instrument kedua yangmenggunakannya adalah diffiaktometer kristal tunggal
Gambar 8. Contoh keluaran Protein Explorer
~, 6 J~ 200126
T~ T~ ~ U~ k:.~ p~A.P...,...,~
KESIMPULAN
Protein terbukti sangat berperan dalamkehidupan dan melibatkan pengetahuan lintas bidangantara lain: biologi, kedokteran dan farmasi untukpenelitian dan pengembangannya. Teknik penyiapancuplikan daD pembuatan kristal tunggaInya sangatmembutuhkan pemahaman dan pengalaman dalambidang tersebut. Dilain pihak, teknik difraksi sangatbermanfaat untuk mempelajari struktur bahan termasukbahan molekul dimana protein merupakan molekulkhusus. Fasilitas teknik difraksi mulai dari sinar-X daDneutron dari reaktor sudah tersedia di Indonesia.Peralatan SANS dari BA TAN secara prinsip dapatdimanfaatkan untuk kristalografi protein, walaupunlingkungan cuplikan termasuk goniometemya masihperlu dilengkapi. Kerjasama antara pihak yangmempunyai pengalaman dan pemahaman mengenaiprotein dan sintesisnya dengan pihak fasilitas difraksisangat diperlukan untuk lebih meneliti danmengembangkan protein secara khusus atau biologimolekuler secara umum. Hal ini diharapkan dapatmenunjang bidang kedokteran dan farmasi di Indonesia.
DAFTARPUSTAKA
[1],
[2].[3].[4].
[5].[6].[7].
[8],
[10]. W. R. PEARSON DAN D. J. LIPMAN, Proc. Natl.Acad. Sci., USA 85, 2444-2448 (1988).
[II]. A. BAIROCH DAN R. APWEILER, Nucl. AcidsRes. 25, 31-36 (1997).
[12]. D. A. DENSON, M. S. BOGUSKI, D. J. LIPMAN,DAN J. OSTELL, Nucl. Acids Res. 25, 1-6 (1997).
[13]. A. BAIROCH DAN P. BUCHER, Nucl. Acids Res.22,3583-3589 (1994).
[14]. E. L. L. SONNHAMMER DAN D. KAHN, ProtoSci. 3,482-492 (1994).
[15]. F. C. BERNSTEIN, T. F. KOETZLE, G. J. B.WILLIAMS, E. F. MEYER JR., M. D. BRICE, J.R. RODGER, O. KENNARD, T. SHIMANOUCHIDAN M. TASUMI. J. Mol. Bioi. 112,535-542
[16]. F. H. ALLEN, S. BELLARD, M. D. BRICE, B. A.CARTWRIGHT, A. DOUBLEDAY, H. HIGGS, T.HUMMELINK, B. G. HUMMELINK-PETERS, O.KENNARD, W. D. S. MOTHER WELL, J. R.RODGERS, DAN D. G. WATSON. Acta Cryst.B35, 2331-2339 (1979).
[17]. M. W. MACARTHUR, R. A. LASKOWSKI DANJ. M. THORNTON. Cur. Oppin. Struct. Bio/. 4,731-737 (1994).
[18]. L. HOLM DAN C. SANDER. Proto Struct. Funct.Genet. 19, 165-173 (1994).
[19]. W. R. RYPNIEWSKI, H. M. HOLDEN, I.RAYMENT. BIOCHEMISTRY 32, 9851(1993).
[20]. http://www.pdb.bnl.gov, juga lihat H.M.BERMAN,J. WESTBROOK, Z.FENG, G.GILLILAND,T.N.BHAT, H.WEISSIG, I.N.SHINDYALOY,P .E.BOURNE, The Protein Data Bank, NucleicAcids Research 2000, 28, 235-242.
[21]. U. MUELLER, D. PERL, F. X. SCHMIDT DANU. HEINEMANN. J. Mol. Bioi. 297, 975-988(2000).
[22]. W. SAENGER DAN T. STEINER. Acta Cryst.A54,798-805(1998).
[23]. E. PEBAY-PEYROULA, R. M. GARAYITO, J. P.ROSENBUSCH, M. ZULAUF DAN P. A.TIMMINS. Structure, 3,1051-1059 (1995).
[24]. J. HABASH, et. al.'./J. Chern. Soc. Faraday Trans.93,4313-4317 (19,91).
[25]. N. NIlMURA, Ne~tron in Biology, edited by B. P.Schoenborn daD R. B. Knott, pp. 415-422, NewYork: Plenum Press (1996).
[26]. ROGER A. SAYLE DAN E. J. MILNER-WHITE,RasMol: Biomolecular graphics for all, Trends inBiochemical Science (TIBS), September 1995, Yol.20, No.9, p.374.)
[9]
J. LESCAR, J. BRYNDA, P. REZACOVA, R.STOURACOV A, M. M. RIOTTOT, V.CHITARRA, M. FABRY, M. HOREJSI, J.SEDLACEK, DAN G. A. BENTLEY. ProteinScience, 8,2686-2696 (1999).A. SALI. Nature Struct. BioI. 5, 1029-1032 (1998).http://www.rcsb.orgiindex.htrnl,A. ZAPP MACHALEK. NIGMS -StructuralGenomics Lay Summary,http://www.nigrns.nih.gov/fundingipsi/lay_summary .htrnlS. K. BURLEY, Biophys. J. 78, 19A (2000).P. Bork. Biophys. J. 78, 19A (2000).Fundamentals of Crystallography, edited by C.Giacovazzo, IUCr, Oxford Univ. Press, 1992, p.549-551.G. J. KLEYWEGT AND T. A. JONES, Databa.~esin protein crystallography, Acta Cryst. D54, 1119-1131 (1998).S. F. ALTSCHUL, W. GISH, W. MILLER, E. W.MYERS DAN D. J. LIPMAN, J. Mol. Bioi. 215,403-410 (1990).
TANYA-JAWAB
Penanya : Marsongkohadi (Fisika -ITB)
Sifat makroskopik dan mikroskopik sangat berguna untuk penurunan sifat-sifat bahan dari konstanta, sehinggadiperlukan model dan asumsi-asumsi. Bagaimana untuk kasus protein?
~, 6 J~ 2001 27
T~ T~ ~ U..t../L /<:.~ p~A.P'"'l-lll~
Jawaban
Secara urnum, kasus protein dapat dikatakan analog dengan kasus logam untuk penurunan sifatnya. Teknikdifraksi masih harus dikombinasikan dengan teknik lain berikut dengan penggunaan model yang sesuai untukpenurunan sifat bahan secara lengkap. Penerapan teknik difraksi secara langsung misalnya adalah penentuanposisi atom hidrogen yang banyak terdapat pada protein. Posisi atom hidrogen tersebut berperan dalanl prosesosmosis yang merupakan sifat makroskopik.
Penanya: Sri Wahyono (Universitas Sebelas Maret -Surakarta)
Seberapajauh / Apa yang sudah dilakukan untuk mempelajari protein di P3IB tentang analisa Rietveld?
JawabanKami di P3IB belum membuatlmenerima cuplikan untuk dianalisis. Cuplikan tersebut diperlukan dalambentuk kristal tunggal untuk memungkinkan pengambilan data dengan resolusi yang tinggi. Kami tidakmungkin membuat sendiri cuplikan protein tersebut, karena tingkat kesulitan yang cukup tinggi. Hal inimemerlukan kerjasama antar-instansi, misalnya dengan institut Eijkmann ataupun Puslitbang Bioteknologi.Untuk anal isis, kita dapat menggunakan teknik difraksJ dengan menggunakan SANS untuk penentuan butirankristal atau sifat mesoscopic lainnya. Untuk penentuan posisi atom, peralatan difraksi kami masih harus ditingkatkan untuk memperoleh data dengan resolusi tinggi, misalnya dengan penggunaan imaging plate sebagaidetektor. Perangkat lunak yang digunakan biasanya bukan menggunakan metoda Rietveld karena cuplikannyamerupakan bahan kristal tunggal.
Penanya : Krisna Lumbanraja (P3TIR BATAN)
Fasilitas apa saja yang dimiliki untuk penelitian protein di P3IB ?
Jawaban
Selain SANS dan difraktometer netron yang masih harus ditingkatkan resolusinya, kita mempunyai SAXSwalaupun belum pemah digunakan. Kita dapat pula menggunakan incubator yang tersedia di P3IB untukpenyimpanan sementara cuplikan yang akan dianalisis.
~I ~ J~ 200128