1 / 26

Kanal ion pada membran dan channelopathies

Kanal ion pada membran dan channelopathies. Asmarinah Departemen Biologi FKUI. MEMBRAN SEL. Membran sel  penting untuk kehidupan sel Membungkus sel dan membatasi sel dari lingkungan sehingga memelihara perbedaan esential antara sitoplasma dan lingkungan ekstraseluler

ora
Télécharger la présentation

Kanal ion pada membran dan channelopathies

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Kanal ion pada membran dan channelopathies Asmarinah Departemen Biologi FKUI

  2. MEMBRAN SEL • Membran sel  penting untuk kehidupan sel • Membungkus sel dan membatasi sel dari lingkungan sehingga memelihara perbedaan esential antara sitoplasma dan lingkungan ekstraseluler • Membungkus organel-organel sel, spt retikulum endoplasma, badan Golgi, mitokondria, dll; memelihara perbedaan karakteristiknya dengan sitoplasma. • komponennya dapat bertindak sebagai: • - penghasil ATP, yang digunakan untuk transport molekul- • molekul melewatinya • - penghasil dan penghantar sinyal elektris pada sel saraf • - reseptor atau protein penerima sensor sinyal • ekstraseluler

  3. Walaupun mempunyai fungsi yang berbeda-beda  membran pada sel mempunyai struktur yang umum, yaitu terdiri dari: ◘ 2 lapis lemak/lipid (“lipid bilayer”) ◘ protein .

  4. Protein membran (protein transmembran) • Bertanggung jawab terhadap banyak fungsi membran seperti sebagai reseptor, enzim, atau protein transport, dll. • Jumlah dan tipe dari protein pada plasma membran  sangat bervariasi. • Misalnya, pada membran mielin pada bagian axon dari sel saraf  kurang dari 25 % dari masa membran adalah protein. • Pada membran yang terlibat dalam pembentukan ATP (yaitu membran bgn dalam mitokondria atau kloroplast) mengandung 70 % protein

  5. A. • 3 Klas protein membran • Protein membran integral • Protein membran peripheral • Lipid-anchored membrane protein B. C.

  6. Berbagai bentuk asosiasi protein membran dengan “lipid bilayer” 1 2 3 4 5 6 7 8 5. Protein membran yang menempel pada monolayer sitoplasmik 6. Protein membran yang menempel pada monolayer nonsitoplasmik melalui ikatan oligosakarida 7 & 8. Interaksi dengan protein membran lain melalui ikatan nonkovalen • α–helix tunggal • multipel α–helix • ß-sheet yang memutar (ß-barrel) • Amphipatik α–helix terikat pada monolayer sitoplasmik

  7. SISTEM TRANSPORT PADA MEMBRAN • Transport molekul dari dan ke dalam sel melalui membran bertujuan untuk: • Memasukkan komponen nutrien yang penting untuk metabolisme sel • Membuang produk limbah metabolisme sel • Mengatur konsentrasi ion intraseluler Protein membran memegang peranan penting dalam transport molekul pada sel  15 – 30 % protein pada sel adalah protein transport

  8. Kanal ion

  9. Perbandingan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel

  10. Kanal ion • Protein pembentuk pori/kanal, yang bersifat hidrofilik • Mentranfer ion  disebut kanal ion, yang selektif terhadap ion tertentu. • Dapat tertutup dan kemudian terbuka (“gated”). • Terbukanya kanal ion karena adanya stimulus, yang berupa: • * perubahan tegangan pada membran (Voltage-gated channel) • * stress mekanik (mechanically gated channel) • * ikatan dengan ligan (ligand-gated channel), • # karena adanya molekul mediator ekstraseluler, misalnya • neurotansmitter (transmitter-gated channel) • # karena adanya molekul mediator intraseluler, berupa ion • (ion-gated channel) atau nukleotida (nukleotida-gated channel) • -

  11. Mekanisme proses tertutup dan terbukanya kanal ion

  12. Macam-macam kanal ion: • Voltage-gated sodium channels, + ada 9 jenis • Voltage-gated calcium channels, + ada 10 jenis • Potassium channels, ada 4 grup • Chloride channels, + 13 jenis • Cyclic nucleotide-gated channels, ada 2 grup • Voltage-gated proton channels • Voltage-dependent anion channels, ada 3 jenis • dll

  13. Peran Biologik Kanal Ion • Penghantaran impuls pada sel syaraf melalui mekanisme sinaps  kanal ion merupakan komponen utama pada sistem syaraf • Terlibat dalam berbagai proses perubahan yang cepat, spt: • * kontraksi otot lurik, jantung • * transport zat2 makanan • * aktivasi T- cell • * Pelepasan insulin dari β-cell pankreas • * Reaksi akrosom pada sperma, dll Kanal ion merupakan molekul target favorit dalam pengembangan obat2an baru

  14. Model untuk menjelaskan peranan ion dalam reaksi akrosom PROG Em pH Ca Na+ GABA Ca2+ Ca2+ Ca K+ Cl- Acrosome Ca2+ cAMP/PKA ATP H+ Transporter AC ZP (Modified from Darszon et al.,1999) PKC Gi

  15. Kelainan genetik yang disebabkan oleh defek pada kanal ion (= Channelopathies)

  16. Cystic fibrosis • best-studies and most common inherited ion channel disorder • Result from a defect in the ion (chloride) channel of epithelial cells • + 1 dari 25 orang etnis kaucasia membawa (carrier) gen mutan penyebab cystic fibrosis • Kira2 1 dari 2500 bayi lahir di populasi kaukasia mempunyai gen mutan homozygot  menderita cystic fibrosis • Gejala: infeksi paru2 kronis dan inflamasi, sehingga fungsi paru2 rusak secara progresif

  17. Gen yang bertanggung jawab utk cystic fibrosis (CFTR = cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) diisolasi thn 1989 Protein CFTR ini bertindak sbg cAMP-regulated chloride channel dan juga berfungsi sbg kanal ion HCO3- Defisiensi protein CFTR menurunkan efflux ion Cl  dapat menurunkan volume cairan dipermukaan saluran pernafasan dan meningkatkan kekentalan sekresi mukus  fungsi cilia untuk “mengusir” bakteri rusak. Hal tsb meningkatkan resiko terinfeksi bakteri, spt Pseudomonas aeruginosa.

  18. Telah ditemukan + 800 jenis mutasi pada pasien cystic fibrosis In-frame deletion Frameshift mutation Missense mutation Splicing mutation Nonsense mutation

  19. Porin (VDAC = Voltage dependent anion channel) • Porin 1, 2 dan 3 : protein pembentuk kanal (30 - 35 kDa) Struktur 3D VDAC dari Neurospora crasa (Casadio, et al., 2002) • Membuka dan “menutup” kanal tergantung oleh voltase pada membran • Keadaan membuka: selektivitas terhadap anion • Keadaan “tertutup”: selektivitas terhadap kation

  20. Mencit jantan „VDAC3 knock-out “ penurunan motilitas sperma, infertil (Sampson et al., 2001) Porin (VDAC) • lokalisasi • membran luar mitochondria • plasma membran • berperan dalam • apoptosis • regulasi „ATP-Efflux“

  21. VDAC3 gene (+ 9,3 kb) Bg Nco Bg Nco TK Neo Sampson et al., 2001: “VDAC3 knock-out mouse” > 70 % sperma motil pada wild tipe + 17 % sperma motil pada mutan (-/-)

  22. Pasien Asthenozoospermia (Sperma motil < 50 %) Penelitian Gen VDAC 3 & protein ??????? Gen hVDAC3 : krom 8, tdd 8 ekson, 10.148 bp Protein VDAC3 : tdd 283 asam amino

  23. Mutations in the last 4 exons of human VDAC3 gene

  24. Analisis sekuens ekson 6 gen VDAC3 Analisis sekuens produk PCR dari sperma motilitas normal Analisis sekuens produk PCR dari sperma motilitas rendah N V D L D F S G N V D I D F S G A L G Y K A A D F A L G Y E A A D F

  25. Lisin (K) menjadi asam glutamat (E) Deduced transmembrane folding pattern of human VDAC1 (Colombini, Mol Cell Biochem, 2004) Pada VDAC3: Isoleucine (I) menjadi Leucine (L)

  26. References: • Albert et al., 2002. Molecular biology of the cell. 4th ed. • 2. Karp G. 2005. Cell and Molecular Biology. 4 ed.

More Related