HADIAH Nobel kedokteran tahun ini diterima oleh dua peneliti dari AS yaitu Alfred Gilman (53), dan Martin Rodbell (66) setelah masing-masing terlibat dalam penemuan Protein G dan reseptor hormon yang ada kaitannya dengan protein G ini.
Temuan protein G itu cukup menarik, sampai guru besar kedokteran Institut Karolinska, Gosta Gahrton mengilustrasikan: ”Kalau kita tidak punya protein G, kita tak dapat melihat apa pun karena kita tidak mampu mengkonversikan sinyal cahaya ke saraf atau otak”. (Kompas, 12 Oktober 1994).
IIustrasi terapan seperti ini banyak sekali jumlahnya, sehingga kita bisa bertanya, seandainya protein G itu mengalami mutasi sehingga berkurang perannya, lalu apa yang terjadi pada tubuh kita? Protein G (berat molekul 42.000) boleh dikatakan sebagai protein penyambung komunikasi antar-sel. Bagaimana ini bisa terjadi?
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Ini salah satu contohnya. Ketika suatu neurotransmiter dilepaskan dari sel tertentu di otak, neurotransmiter ini akan menstimulasi sel hipotalamus memproduksi corticoliberin (CBF). Zat ini selanjutnya menuju kelenjar pituitari, mengaktifkan reseptor di sel kelenjar, lalu dihasilkan CAMP (Siklik adenosin monofosfat). CAMP ini kemudian merangsang sel menghasilkan hormon corticotropin (ACTH).
ACTH selanjutnya terbawa dengan aliran darah, menuju kelenjar adrenal. ACTH ini berinteraksi dengan reseptornya, lalu secara tidak langsung mengaktifkan enzim adenilat siklase. Begitu enzim ini aktif, langsung diproduksi CAMP.
Senyawa CAMP itu kemudian menstimulasi produksi hormon cortisol di kelenjar tersebut, lalu hormon ini mengalir bersama aliran darah menuju reseptor di sel lainnya, misalnya di hati.
Kompleks reseptor-cortisol di sel hati tersebut kemudian masuk ke dalam inti sel, selanjutnya mengaktifkan gen tertentu supaya menghasikan protein.
Begitulah kira-kira perjalanan tahapan keterkaitan beberapa hormon dalam rangkaian metabolisme atau komunikasi antar-sel. Lalu di manakah peran protein G?
Peran Protein G
Untuk sedikit memahami peran protein G, kita kenang sejenak riset awal sebelum ditemukannya protein G ini. Riset yang terdekat dengan riset yang menghasilkan temuan protein G ini dilakukan oleh Earl W. Sutherland pada awal tahun 1960-an. Ia yang pertama kali mengajukan hipotesis dan membuktikan bahwa terjadi kontrol hormonal terhadap metabolism.
Ia mampu membuat hipotesis dan membuktikan hal itu, setelah melakukan stimulasi proses glikolisis dengan adanya hormon epineprin (adrenalin).
Teori yang dikemukakannya, yang dinyatakan sebagai secondary messenger theory, dicanangkan setelah ia menemukan adanya senyawa CAMP itu. Untuk sumbangannya yang unik ini dan pemikirannya yang revolusioner mengenai kontrol hormonal dan pengendalian metabolisme oleh CAMP, ia dianugerahi hadiah Nobel bidang kedokteran tahun 1971.
Senyawa CAMP tersebut dihasilkan dari ATP (adenosin trifosfat) dengan bantuan enzim adenilat siklase yang terletak di bagian dalam membran sel (dekat dengan sitoplasma). Enzim adenilat siklase itu bisa berada dalam keadaan aktif dan nonaktif. Kalau enzim ini aktif, akan mengkatalisis pembentukan CAMP.
Enzim tersebut bisa aktif bila ada keterlibatan protein G. Riset tentang protein G ini diawali ketika Gilman diajak Earl Sutherland melakukan riset di laboratorium Universitas Case Western Reserve di Cleveland, Ohio pada akhir tahun 1960-an.
Keterlibatan protein G itu juga atas informasi yang diperoleh reseptor suatu hormon. Ada beberapa hormon yang dapat terlibat mengaktifkan (secara tidak langsung) enzim adenilat siklase. Hormon itu bisa terlibat kalau ia menempel pada reseptor yang ada di permukaan membran sel.
Reseptor-reseptor (protein) yang ada di permukaan sel dapat menghasilkan sinyal antar-sel melalui minimal dua cara. Yaitu mengaktifkan atau menonaktifkan enzim adenilat siklase yang terikat pada plasma membran, dan membuka atau menutup celah/pintu untuk dilewati ion di plasma membran.
Dalam hal ini, cara pertama yang berkaitan dengan penerimaan hadiah Nobel ini. Apabila hormon tertentu, misalnya epineprin berinteraksi dengan reseptornya, kompleks reseptor-hormon ini menstimulasi protein G untuk berikatan dengan GTP (guanosin trifosfat). Selanjutnya interaksi protein G-GTP akan mengubah konformasi enzim adenilat siklase. Enzim ini kemudian bersifat aktif, mengkatalisis pembentukan CAMP dari ATP.
Produksi CAMP ini akan berhenti bila protein G (yang punya aktivitas sebagai enzim GTPase) melepaskan dirinya dari GTP, dan adenilat sikiase terlepas dari protein G yang nonaktif sehingga adenilat siklase ini tidak aktif. Kalau tidak aktif, CAMP jadi tidak diproduksi.
Untuk apa CAMP tersebut? Senyawa CAMP yang disebut sebagai pembawa pesan kedua ini dan banyak terdapat di sel antara lain berfungsi mengaktifkan enzim yang disebut protein kinase (lihat gambar). Enzim ini dengan bantuan fosfat kemudian mengaktifkan enzim glikogen fosforilase, yang selanjutnya enzim glikogen fosforilase tersebut mendegradasi glikogen (cadangan karbohidrat di otot) menjadi glukosa. Adanya protein yang aktif itu akan menonaktifkan glikogen sintase, sehingga tidak terbentuk pemanjangan rantai glikogen.
Hormon epineprin yang dilepaskan oleh kelenjar adrenal akan tersirkulasi dalam darah dan berbagai jaringan kena dampaknya, termasuk otot. Epineprin menginduksi otot supaya menghentikan sintesis glikogen yang baru, dan memerintahkan glikogen cadangan di otot agar terdegradasi menjadi glukosa-6-fosfat. Selanjutnya glukosa ini dioksidasi melalui proses glikolisis menghasilkan ATP (senyawa berenergi tinggi).
Belum Puas
Alfred Gilman yang sudah menemukan protein G masih belum puas juga bila hanya mengetahui bebarapa peran protein G ini. Ia bersama rekan kerjanya tahun 1989 (FASEB J) juga membuktikan bahwa Protein G ini mengontrol jalur sinyal transmembran.
Temuan protein G semakin nyata ketika Martin Rodbell membuktikan adanya reseptor hormon apa saja yang dapat mengaktifkan secara tidak langsung enzim adenilat siklase dan hormon apa yang dapat menghambat aktivitas enzim tersebut.
Penjelasan tentang keterkaitan reseptor hormon dan pengendalian rangkaian metabolisme lainnya, dikemukakan secara gamblang oleh Martin Rodbell di majalah Nature 3 Maret 1980 yang berjudul The Role of hormone receptors and GTP-regulatory proteins in membrane transduction.
Temuan protein G dan dan kejelasan kemampuan hormon mengendalikan metabolisme menjadi tonggak berbagai disiplin ilmu yang terkait dengan biokimia, antara lain endokrinologi yang dengan temuan ini memasuki fase modern.
Dan kalau kita simak ilustrasi gambar ini,tampak bahwa temuan CAMP, enzim kinase dan protein G masing-masing telah memperoleh hadiah Nobel, berturut-turut tahun 1971, 1992 dan 1994. Entah, temuan zat apa lagi di rangkaian jalur metabolisme tersebut yang akan mendapat hadiah Nobel bagi penemunya.
Keterangan Gambar. Aktivas enzim adenilat siklase secara tidak langsung oleh hormon epineprin yang terikat pada reseptor. Kompleks reseptor-hormon menstimulasi Protein G untuk berikatan dengan GTP, GTP selanjutnya mengaktifkan enzim adenilat siklase.
Markus G. Subiyakto sarjana biokimia
Sumber: Kompas, 15 Oktober 1994
