Protein yang Mengandung Fe (Besi) : Enzim Katalase dan Ferritin

Advertisement
Enzim
Pengklasifikasian protein berdasarkan fungsi biologi, bentuk, kelarutan, dan stuktur tiga-dimensinya. Berdasarkan fungsi biologisnya protein dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, salah satunya adalan enzim. Enzim adalah biomolekul protein yang berfungsi sebagai katalis dalam suatu reaksi kimia organik.

 Katalis adalah senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi beberapa faktor. mempengaruhi Kerja enzim terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Enzim dapat tersusun dari protein saja atau memiliki komponen lain selain protein yaitu kofaktor. Beberapa enzim memerlukan ion logam sebagai kofaktornya. Salah satu ion logam yang dapat berperan sebagai kofaktor adalah Fe2+/Fe3+. Enzim yang memiliki kofaktor Fe adalah sitokrom, peroksida, katalase dan ferodoksin.

Stuktur enzim Katalase
Katalase adalah enzim yang mengandung empat gugus heme, pada tulang, membran mukosa, ginjal dan hati. Aktifitas enzim ditemukan dalam mitokondria, sitoplasma dan peroksosom. Katalase memiliki empat rantai polypeptide, masing-masing terdiri dari 500 lebih asam amino. Catalase juga memiliki empat grup heme yang dibentuk dari cincin protoporphyrin yang mengandung atom besi tunggal. Berat molekulnya: 118.054,25 gram/mol. Struktur sekunder : 31% helical (22 helik; 161 residu) 16% beta sheet (19 strands; 82 residu).
Ensim Katalase termasuk enzim hidroperoksidase, yang melindungi tubuh terhadap senyawa-senyawa peroksida yang berbahaya. Penumpukan senyawa peroksida dapat menghasilkan radikal bebas, yang selanjutnya akan merusak membran sel dan kemungkinan menimbulkan penyakit kanker serta arterosklerosis. Memiliki kemampuan untuk inaktivasi hidrogen peroksida. Senyawa H2O2 dihasilkan oleh aktivitas enzim oksidase, H2O2 berpotensi menimbulkan radikal karena membentuk OH*.
Katalase merupakan hemoprotein yang mengandung 4 gugus hem. Aktivitas katalse :
1. aktivitas peroksidase, mengoksidasi senyawa yang analog dengan substrat

Katalase
H2O2 + H2A -- 2H2O + A2

2. aktivitas katalase, enzim ini mampu menggunakan satu molekul H2O2 sebagai subtrat atau donor elektron dan molekul H2O2 yang lain sebagai oksidan atau akseptor elektron.

Katalase
2H2O2 ----- 2H2O + O2

Katalase ditemukan di darah, sumsum tulang, membran mukosa, ginjal dan hati. Didalam organel sel yaitu peroksisome kaya akan enzim katalase.

Fungsi enzim Katalase
Hidrogen peroksida (H2O2) merupakan hasil dari respirasi dan dibuat dalam seluruh sel hidup. H2O2 berbahaya dan harus dibuang secepatnya. Enzim katalase diproduksi sel untuk mengkatalis H2O2. Katalase berperan sebagai enzim peroksidasi khusus dalam reaksi dekomposisi hydrogen peroksida menjadi oksigen dan air. Enzi mini mampu mengoksidasi 1 molekul hydrogen peroksida menjadi oksigen. Kemudian secara simultan juga dapat mereduksi molekul hydrogen peroksida kedua menjadi air. Reaksi dapat berjalan bila terdapat senyawa pemberi ion hydrogen (AH2) seperti methanol, etanol dan format. Peran katalase dalam mengkatalis H2O2 relatif lebih kecil dibandiingkan dengan kecepatan pembentukannya. Sel-sel yang mengandung katalase dalam jumlah sedikit sangat rentan terhadap peroksida. Oleh karena itu katalase berperan penting dalam mekanisme pertahanan sel darah merah terhadap serangan oksidaror hydrogen peroksida.

Penyakit yang berhubungan dengan enzim katalase
Gangguan yang ditimbulkan oleh kekurangan katalase dapat mengenai semua organ, terutama organ yang mengandung banyak katalase, antara lain:

- Penyakit fibrosis ginjal progresis

- Akatalasia

Akatalasia merupakan suatu variasi genetik dimana terdapat kekurangan enzim katalase dalam sel-sel darah merah. Kelainan ini bersifat otosom (tidak tergantung jenis kelamin) dan ditentukan oleh gen resesif. Proporsi fenotipe ini dalam populasi kurang lebih 1%. Orang yang menderita akatalasia, kalau terkena hidrogen-peroksida (suatu antiseptika) akan mengalami hemolisis. Penyakit ini merupakan jenis kelainan metabilk. Meskipun kekurangan aktifitas enzim katalase pada jaringan tubuh namun hanya sebagian dari penderitanya yang menunjukkan gejala yang berulang pada gusi dan yang berhubungan dengan struktur mulut yang mudah luka. Luka biasanya terjadi setelah masa pubertas. Gangguan semacam ini dilaporkan paling banyak terjadi pada masyarakat di Jepang dan Korea, dimana frekwensinya di Jepang sekitar 2 dari 100.000 penduduk.

Merupakan suatu variasi genetik, dimana terdapat kekurangan enzim katalase dalam sel-sel darah. Kelainan ini bersifat otosom (tidak tergantung jenis kelamin) dan ditentukan oleh gen resesif. Proporsi tipe ini dalam populasi kurang lebih 1%. Orang yang menderita akatalasia, jika terkena hidrogen peroksida (misal melalui antiseptik) akan mengalami hemolisis pada sel-sel darah merah.

- Vitiligo
Menurut National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS) vitiligo merupakan penyakit kulit yang ditandai dengan adanya makula putih yang dapat meluas di beberapa bagian tubuh. Hipotesis neurohormonal muncul karena keterlibatan norepinefrin (NE) dan monoamine oksidase (MAO) dalam patogenesis vitiligo. Peningkatan kadar NE yang disekresikan keratinosit memicu terbentuknya enzim MAO. Peningkatan aktivitas MAO akan memicu pembentukan hidrogen peroksida yang berlebihan. Jumlah H2O2 yang berlebihan ini tidak diimbangi oleh katalase yang bertindak menentralkan hidrogen peroksida pada kelainan vitiligo.

- Rambut beruban
Penyebab rambut beruban adalah tubuh terlalu banyak menghasilkan hidrogen peroksida. Senyawa ini menghalangi produksi melamin, yaitu pigmen yang memberikan warna bagi kulit dan rambut. Banyaknya senyawa hidrogen peroksida yang dihasilkan tidak seimbang dengan produksi katalase dalam tubuh

Referensi
1. Martin D.W., Mayes P.A., Rowdell V.W. 1984. Biokimia (Review of Biochemistry) Edisi 17. Alih bahasa: Darman A., Kurniawan A.S. Penerbit Buku Kedokteran, Jakarta.
2. Bothan K.M., Mayes P.A. 2006. In Harper’s Illustrated Biochemistry. Seventh edition. The McGraw-Hill Companies, Inc, USA


FERRITIN
Besi
Besi merupakan zat penting bagi tubuh manusia karena keberadaannya banyak dalam hemoprotein. zat besi sangat penting sekali bagi tubuh manusia karena memiliki fungsi yaitu untuk mengangkut oksigen dari paru-paru ke jaringan dan mengangkut electron di dalam proses pembentukan energi di dalam sel. Untuk mengangkut oksigen, zat besi harus bergabung dengan protein membentuk hemoglobin di dalam sel darah merah dan myoglobin di dalam serabut otot. Bila bergabung dengan protein di dalam sel zat besi membentuk enzim yang berperan di dalam pembentukan energi di dalam sel (wikipedia).

Pada proses penyerapan besi, Fe3+ diubah menjadi Fe2+ oleh enzim ferireduktase dan Fe2+ diangkut dalam enterosit oleh pengangkutan besi membran apikal DMT1. Heme diangkut ke dalam eritrosit oleh pengangkutan heme yang berbeda (HT) dan heme oksidase (HO) membebaskan Fe2+ dari heme. Sebagian Fe2+ intrasel akan diubah menjadi Fe3+ dan diikat oleh suatu protein yang dikenal dengan ferritin. Ferritin adalah salah satu protein yang penting dalam proses metebolisme besi di dalam tubuh. Pada kondisi normal, ferritin menyimpan besi di dalam intraseluler yang nantinya dapat di lepaskan kembali untuk di gunakan sesuai dengan kebutuhan. Ferritin adalah kompleks protein yang berbentuk globular, mempunyai 24 subunit- subunit protein yang myenyusunya dengan berat molekul 450 kDa, terdapat di semua sel baik di sel prokayotik maupun di sel eukaryotik. Pada manusia, subunit - subunit pembentuk ferritin ada dua tipe, yaitu Tipe L (Light) Polipeptida dan Tipe H (Heavy) Polipeptida, dimana masing - masing memiliki berat molekul 19 kDa dan 21 kDa. Tipe L yang disimbolkan dengan FTL berlokasi di kromosom 19 sementara Tipe H yang disimbolkan dengan FTH1 berlokasi di kromosom 11. Sedangkan pada tumbuh – tumbuhan dan bakteri ternyata hanya memiliki satu jenis subunit yaitu Tipe H. Ferritin mengandung sekitar 23% besi. Setiap satu kompleks ferritin bisa menyimpan kira – kira 3000 - 4500 ion Fe3+ di dalamnya. Ferritin bisa ditemukan atau disimpan di Liver, Limpa, Otot Skelet dan Sumsum Tulang. Dalam keadaan normal, hanya sedikit ferritin yang terdapat dalam plasma manusia. Jumlah ferritin dalam plasma menggambarkan jumlah besi yang tersimpan di dalam tubuh kita.

Struktur dan Fungsi Ferritin
Ferritin adalah protein berbentuk glubular dan mempunyai dua lapisan dengan diameter luarnya berukuran 12 nm dan diameter dalamnya berukuran 8 nm. Besi tersimpan di dalam protein ferritin tersebut tepatnya di tengah. Bila dilihat dari stuktur kristalnya, satu monomer ferritin mempunyai lima helix penyusun yaitu blue helix, orange helix, green helix, yellow helix dan red helix dimana ion Fe berada di tengah kelima helix tersebut.
Besi bebas bersifat toxic untuk sel, karena besi bebas merupakan katalisis pembentukan radikal bebas dari Reactive Oxygen Species (ROS) melalui reaksi Fenton. Untuk itu, sel membentuk suatu mekanisme perlindungan diri yaitu dengan cara membuat ikatan besi dengan ferritin. Jadi ferritin merupakan Protein utama penyimpan besi di dalam sel.
Asupan zat besi yang masuk ke dalam tubuh kita kira-kira 10 – 20 mg setiap harinya, tapi ternyata hanya 1 – 2 mg atau 10% saja yang di absorbsi oleh tubuh. 70% dari zat besi yang di absorbsi tadi di metabolisme oleh tubuh dengan proses eritropoesis menjadi Hemoglobin, 10 - 20% di simpan dalam bentuk ferritin dan sisanya 5 – 15% di gunakan oleh tubuh untuk proses lain. Besi Fe3+ yang disimpan di dalam ferritin bisa saja di lepaskan kembali bila ternyata tubuh membutuhkannya.

Penyakit yang berhungan ferritin
Kadar ferritin normal 30-300 ng/mL untuk pria dan 15-200 ng/mL untuk wanita. Kadar ferritin yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terjadinya hemokromatosis sedangkan kadar ferritin yang terlalu rendah dapat menyebabkan terjadinya anemia defisiensi besi.
Anemia defisiensi besi atau yang dikenal juga dengan Anemia Sideropenik biasanya disebabkan karena asupan zat besi yang kurang, infeksi parasit, menoragi, metroragi, menstruasi, premenopause, kehamilan, ulkus peptikum, penggunaan obat-obatan dalam jang waktu yang lama dan lain – lain. Ketika tubuh kehilangan zat besi melebihi asupannya maka tubuh akan mulai membongkar dan memakai besi yang tersimpan dalam ferritin di liver, limpa, otot dan sumsum tulang, yang merupakan cadangan dalam tubuh. Kadar ferritin pun berkurang secara progresif. Cadangan besi yang telah berkurang tidak dapat memenuhi kebutuhan untuk pembentukan eritrosit, sehingga eritrosit yang dihasilkan jumlahnya menjadi lebih sedikit. Kadar eritrosit menurun mengakibatkan hemoglobin pun ikut menurun. Mulailah terjadi anemia. Tubuh pun berusaha melakukan kompensasi, dimana sumsum tulang berusaha untuk menggantikan kekurangan besi dengan mempercepat pembelahan sel dan menghasilkan eriitrosit dengan ukuran yang sangat kecil (Mikrositik) yang khas untuk anemia defisiensi besi.
Pemeriksaan serum Ferritin merupakan pemeriksaan yang paling spesifik untuk mendiagnosa Anemia defisiensi besi. Kadar serum ferritin yang sangat rendah menunjukkan Anemia defisiensi besi.

Referensi :
Anonim, Ferritin, www.nlm.nih.gov/medlinepus , last update 1/12/2009 by Todd Gersten
Fleming, Robert E., Bacon, Bruce R., 2005, The New England Journal of Medicine 325:17, Orchestration of Iron Homeostasis, www.nejm.org
Goddard,A F., et all, 2005, British Society Gastroenterology: Guidelines for the management of iron deficiency anaemia.
Murray, dkk. Biokimia Harper, ECG, Jakarta, 2009

ARTIKEL YANG BERKAITAN