MALANG - Apa kalian tahu kalau fungsi dari sebagian besar protein bergantung pada struktur 3D,  potensi interaksi dengan makromolekul lain atau faktor pendamping yang disediakannya? 

Sebenarnya, untuk mempelajari menganai ini dibutuhkan sebuah alat pembesar yang dapat digunakan untuk menggambarkan strukutr protein pada tingkat atom. Jadi, dibutuhkan suatu radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang cukup pendek untuk membedakan atom. Sinar-X memiliki sifat radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang hingga 0,1 nm, ini bisa menjadi panjang yang sempurna untuk melihat atom. Maka, ketika sinar-X dilewatkan melalui susunan atom yang teratur dalam sehuah kristal, sinar-X itu menyebar dan gelombang yang berbeda akan dihasilkan supaya bisa saling berinterferensi dengan penambahan atau pembatalan. Pola yang dihasilkan sinar-X digunakan untuk menghitung kembali susunan atom dalam molekul asli. Teknologi tersebut ditemukan sekitar 100 tahun lalu oleh ilmuwan Jerman Max von Laue.

Protein yang sudah dimurnikan akan membentuk krista. Jadi, akan terbentk susunan atom yang teratur yang bisa menyebarkan sinar-X untuk membentuk pola difraksi. Atom menyebarkan gelombang sinar-X untuk membentuk gelombang sekunder atau gelombang pantul. Pola sinar-X yang telah didifraksikan oleh atom-atom dalam protein akan diambil dari sensor gambar (misal, charge-coupled) yang ditempatkan di belakang kristal. Pola dan intensitas gambar mungkin akan terlihat kasar/berbintik dan gambar difraksi akan digunakan untuk menghitung susunan atom dalam protein asli. Data yang diproses cukup kompleks karena dibutuhkan rangkaian pola difraksi atau hamburan 2D menjadi gambar protein 3D. 

Struktur protein pertama yang dipecahkan adalah mioglobin dan hemoglobin pada tahun 1958. Teknil ini memiliki kenerhasilan yang besar dalam biologi molekuler dan ditunjukkan bahwa ada sekitar 100.000 struktur molekul biologis yang dicova dengan cara jni, salah satinya protein. 

Ada juga kristalografi sinar-X yang digunakan dalam farmasi untuk memantau interaksi protein obat. Jadi, Setelah protein di dalam penyakit atau infeksi sudah diidentifikasi sebagai target potensial untuk obat, kalian bisa melihat cara kerjanya pada skala atom. Kristalografi sinar-X memungkinkan 'visualisasi' struktur 3D protein yang akan memberikan informasi penting tentang susunan asam amino di masa aktifnya, yang mana molekul mengikat dan kemudian menjalani reaksi kimia. Selanjutnya mengidentifikasi asam amino di situs target, obat yang dirancang akan mengikat dan memblokir aktivitas protein penting. Dalam biologi molekuler, contoh kombinasi dengan kristalografi sinar-X ada pada penemuan pengobatan baru untuk hepatitis C (HCV), virus yang sudah mengenai lebih dari 170 juta orang di seluruh dunia. Sebelumnya ada terapi standar untuk HCV kronis, yaitu suntikan agen antivirus interferon alfa yang memiliki efek samping yang cukup besar. Hingga struktur sinar-X dari enzim kunci yang memediasi infeksi dilakukan, yaitu protease serin. Protease serin sangat penting untuk membelah protein yang dikode oleh genom RNA HCV, penghambatannya mencegah replikasi virus. Protease serin memiliki peran gand, yaitu menghancurkan sebagian dari pertahanan antivirus inang. Obat yang dimungkinkan oleh analisis struktur protein sekarang dipasarkan dengan nama TelaprevirTM.

Bank Data Protein (PDB) dunia memilki hampir 100.000 arsip mengenai struktur protein, dan sudah dikumpulkan sejak tahun 1971. Percobaan kompleks multi-protein sedang dilakukan sekarang, caranya mengkristalkannya sedikit demi sedikit dan kemudian menggabungkan bagian-bagian individu bersama-sama.

Ada banyak protein yang tidak membentuk kristal besar dan stabi, karena itu tidak cocok untuk teknologi ini. Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) memberikan solusi untuk melakukan pendekatan alternatif dan pelengkap untuk mengkarakterisasi struktur molekul. NMR memanfaatkan sifat magnetik inti atom yang menyerap dan memancarkan kembali radiasi elektromagnetik sesuai dengan lingkungan molekul lokal yang mempengaruhi inti atom. Teknik ini tidak menampilkan gambar secara langsung, tapi mengikuti perhitungan supaya bisa menghasilkan model 3D. Salah satu manfaat utama struktur protein dapat ditentukan dengan molekul dalam larutan, yang memiliki relevansi fisiologis yang lebih besar.

Penjelasan mengenai struktur protein sampai sini dulu ya. Semoga ini dapat membantu kalian! 

Sumber: Sumber: Molecular Biology: A Very Short Introduction-Aysha Divan&Janice A, Royds (book)