Protein Disulfide-Isomerase MILA IRVA SARI (20512030) FATIHA KHAIRUNNISA (20512029) Biokimia Intitut Teknologi Bandung Tugas Enzimologi

Agenda Presentasi Enzyme Nomenclature Reaksi Kinetika Isolasi Aplikasi di Industri Genetika

Enzyme Nomenclature Protein Disulfida Isomerase (PDI) EC. 5.3.4.1 Nama lain : S-S rearrangase Kelas : Isomerase PDI ditemukan lebih dari 40 tahun yang lalu Enzim ini terdapat di retikulum endoplasma pada eukaryotik dan manusia, bisa diekspresikan di E. coli

NC-IUBMB EC 5 artinya termasuk dalam kelas isomerase EC 5.3 artinya termasuk dalam subkelas oksidoreduktase intramolekular EC 5.3.4 artinya termasuk dalam sub subkelas pengubahan ikatan disulfida

Struktur 3D PDI Domain a dan a’ sebagai domain katalitik dengan motif Cys-x-xCys yang bereaksi dengan tiol. Domain b dan b’ adalah domain non-katalitik, bertidak sebagai pengatur jarak dan bertanggung jawab dalam pengambilan substrat. C. Appenzeller-Herzog, L. Ellgaard / Biochimica et Biophysica Acta 1783 (2008) 535–548

Kebanyakan anggota famili PDI mengandung sisi katalitik dan non-katalitik thioredoxin. PDI mempunyai 4 domain, yaitu: a, b, b’ and a’. Domain a dan a’ fungsinya seperti thioredoxin, dan masing-masinya mengandung katalitik motif Cys-x-x-Cys yang bereaksi dengan thiols untuk memicu kerja disulfida oksidoreduktase. Domain b dan b’ mirip dengan thioredoxin, namun tidak memiliki katalitik aktif sistein. Fungsinya sebagai pengatur jarak dan perekrut substrat.

Ikt. disulfida adalah ikt. kovalen Mekanisme Reaksi Pembentukan ikatan disulfida terjadi pada tahap modifikasi post -translasi protein The enzymatic formation, breakage, and subsequent rearrangement of cysteine linkages Ikt. disulfida adalah ikt. kovalen C. Appenzeller-Herzog, L. Ellgaard / Biochimica et Biophysica Acta 1783 (2008) 535–548

Reaksi Redoks C. Appenzeller-Herzog, L. Ellgaard / Biochimica et Biophysica Acta 1783 (2008) 535–548

Kinetika

Isolasi dan Pemurnian Diisolasi dari hati tikus dan dikarakterisasi berdasarkan kemampuannya dalam mengkatalisis refolding ribonuklease A oleh Anfinsen pada tahun 1963. PDI dipurifikasi dari plasenta manusia dan hati tikus menggunakan metode Carmichael et al (1977) dengan beberapa modifikasi.

Pemurnian PDI Plasenta segar manusia (1200 g) dipotong sekitar 2,5 cm Dicuci dengan 0,1 M buffer fosfat pH 7,5 (dingin) yang mengandung 5 mM EDTA yang dilarutkan dengan 2 kali volume (w/v) buffer yang sama yang mengandung 1 % (v/v) Triton X-100 Dihomogenisasi selama 30 detik Homogenat disonikasi selama 30 detik dengan 24 siklus/detik Hati tikus (500 g) dihomogenisasi, digunakan rasio 1:2 (w/v) jaringan untuk buffer yang digunakan Tahap purifikasi dimodifikasi dengan menghilangkan tahapan gel filtrasi dalam purifikasi PDI dari plasenta manusia Kromatografi menggunakan kolom DEAE-Sephadex A-50, hPDI dan rPDI Residu albumin dihilangkan dengan immunoadsorption dengan antibodi anti-human serum albumin atau anti-rat serum albumin yang dipasangkan dengan CNBr-activated Sepharose 4B.

APLIKASI

Kegunaan PDI Pengkatalisis reaksi oksidasi, reduksi, dan pembentukan ikatan disulfida antara residu sistein pada protein folding Mencegah terjadinya agregasi protein karena berperan sebagai Chaperon di in vivo maupun in vitro Sangat penting untuk efisiensi reasosiasi, refolding, dan reaktivasi denatured-reduced API (Alkaline Protease Inhibitor) dari Streptomyces sp. Meregulasi homeostasis Kalsium di Retikulum Endoplasma

Efek jika tidak ada PDI Penyakit patogenesis terutama unfolded protein response (UPR), seperti Alzheimer, Parkinson, alcoholic dan non-alcoholic liver disease, diabetes tipe-2.

MODIFIKASI

Modifikasi PDI dengan menggunakan oxLDLs atau karbonil reaktif dapat menginhibisi aktivitas dan potensi stress retikulum endoplasma dan apoptosis oleh oxLDLs. Modifikasi PDI dengan menggunakan produk peroksidasi lipid artherosklerosis menunjukkan berkurangnya fungsi PDI yang dapat terjadi secara in vivo dan dan berkontribusi pada stress lokal dari retikulum endoplasma, apoptosis, dan perkembangan plak.

Human PDI

Referensi Enzyme Nomenclature NC-IUBMB (http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/). Appenzeller-Herzog, C., Ellgard, L., 2008. The Human PDI Family: Versatility Packed Into A Single Fold. Biochimica et Biophysica Acta, Vol. 1783, pp. 535-548. Kaetzel, C.S., Rao, C.K., Lamm, M.E., Protein Disulphide-Isomerase from Human Placenta and Rat Liver: Purification and Immunological Characterization with Monoclonal Antibodies, Biochem. J., Vol. 241, pp. 39-47. Khan MM, Simizu S, Kawatani M, Osada H., 2011. The Potential of Protein Disulfide Isomerase As A Therapeutic Drug Target. Oncol. Res, Vol. 19, pp. 445-453. Kozlov, G., Ma a tta nen, P., Thomas, D.Y., Gehring, K., 2010. A Structural Overview of the PDI Family of Proteins, The FEBS Journal, Vol. 277, pp. 3924-3936. Muller C, Bandemer J, Vindis C, Camaré C, Mucher E, Gueraud F, Larroque-Cardoso P, Bernis C, Auge N, Salvayre R, Negre-Salvayre A., 2012, Protein Disulfide Isomerase Modification and Inhibition potentiates ER stress and apoptosis induced by oxidized low density lipoproteins, Antioxid Redox Signal. Westphal, V., Spetzler, J.C., Meldal, M., Christensen, U., Winther, J.R., 1998, Kinetic Analysis of the Mechanism and Specificity of Protein Disulfide Isomerase Using Fluorescence-quenched Peptides,The Journal of Biological Chemistry, Vol. 273, pp. 24992-24999.