Enzymes Their Biological, Malignant Transformation and Signal Transduction Roles Enzymes have been called the agents of life-a very apt term, since all life processes are so dependent on them. Enzymes are biological catalysts, critical components of cell metabolism and biological processes. As biocatalysts, enzymes have some unique features, such as extraordinary catalytic power, greater reaction specificity, milder reaction conditon and capacity for regulation. Consideration of these remarkable catalytic properties, lead enzymes to play a central role in almost all biological processes. Enzymes involved in every process where chemical changes occur, in the synthesis, degradation, and transformation of molecules, in various metabolic and energy transformation. Through their abilities of carrying out chemical transformation, including covalent modification of a number of molecules, enzymes participate in sequence of signal tranduction wich regulate how cells live and interact with its surrounding. Enzyme activities are therefore implicated in every aspect of life, from conception, cell cycle and division, growth, differentiation and the death of cells, transport and recycling molecules. An understanding of their respective role and mechanism of action can be utilised in control and treatment of cancer. ABSTRAK Enzim Peranan Biologik, Transformasi Ganas dan Transduksi Sinyal. Enzim biasa disebut sebagai "agen kehidupan", suatu istilah yang sangat tepat, karena semua proses kehidupan tergantung pada enzim. Enzim merupakan biokatalisator, komponen penting dalam metabolisme dan proses biologik. Sebagai biokatalisator, enzim mempunyai sifat-sifat yang unik antara lain, daya katalitik sangat besar, reaksi spesifik, kondisi reaksi yang ringan dan dapat diregulasi. Berdasarkan sifat-sifat tersebut, enzim berperan sentral pada hampir semua proses biologi. Enzim terlibat pada proses sintesis, degradasi dan transformasi molekul serta. pertukaran enerji. Melalui transformasi kimia, termasuk modivikasi kovalen, enzim berperan penting dalam transduksi sinyal, yang mengartur komunikasi antar sel dan interaksi sel dengan lingkungannya. Dengan demikian, enzim terlibat pada semua aspek kehidupan mulai dari konsepsi, siklus sel, pertumbuhan, diferensiasi dan kematian sel, transport dan pendauran ulang molekul. Pemahaman akan mekanisme kerja dan peranan enzim, bermanfaat dalam pengendalian dan terapi kanker. Discover the world's research25+ million members160+ million publication billion citationsJoin for free Ebers Papyrus 2005 Volume 11 Peranan Biologik, Transformasi Ganasdan Transduksi SinyalOlehFrans Ferdinal1,2ABSTRACTEnzymes Their Biological, Malignant Transformation and Signal Transduction RolesEnzymes have been called the agents of life - a very apt term, since all life processesare so dependent on them. Enzymes are biological catalysts, critical components of cellmetabolism and biological processes. As biocatalysts, enzymes have some unique features,such as extraordinary catalytic power, greater reaction specificity, milder reaction conditonand capacity for regulation. Consideration of these remarkable catalytic properties, leadenzymes to play a central role in almost all biological processes. Enzymes involved in everyprocess where chemical changes occur, in the synthesis, degradation, and transformation ofmolecules, in various metabolic and energy transformation. Through their abilities ofcarrying out chemical transformation, including covalent modification of a number ofmolecules, enzymes participate in sequence of signal tranduction wich regulate how cells liveand interact with its surrounding. Enzyme activities are therefore implicated in every aspectof life, from conception, cell cycle and division, growth, differentiation and the death ofcells, transport and recycling molecules. An understanding of their respective role andmechanism of action can be utilised in control and treatment of words enzymes, protein kinase, oncogene, signal transductionABSTRAKEnzim Peranan Biologik, Transformasi Ganas dan Transduksi biasa disebut sebagai “agen kehidupan”, suatu istilah yang sangat tepat, karenasemua proses kehidupan tergantung pada enzim. Enzim merupakan biokatalisator, komponenpenting dalam metabolisme dan proses biologik. Sebagai biokatalisator, enzim mempunyaisifat-sifat yang unik antara lain, daya katalitik sangat besar, reaksi spesifik, kondisi reaksiyang ringan dan dapat diregulasi. Berdasarkan sifat-sifat tersebut, enzim berperan sentralpada hampir semua proses biologi. Enzim terlibat pada proses sintesis, degradasi dantransformasi molekul serta. pertukaran enerji. Melalui transformasi kimia, termasukmodivikasi kovalen, enzim berperan penting dalam transduksi sinyal, yang mengarturkomunikasi antar sel dan interaksi sel dengan lingkungannya. Dengan demikian, enzimterlibat pada semua aspek kehidupan mulai dari konsepsi, siklus sel, pertumbuhan,diferensiasi dan kematian sel, transport dan pendauran ulang molekul. Pemahaman akanmekanisme kerja dan peranan enzim, bermanfaat dalam pengendalian dan terapi kunci enzim. protein kinase, onkogen, transduksi Biokimia dan Biologi Molekuler Fakultas Kedokteran Universitas Tarumanagara. Dr. Frans Ferdinal. dipresentasikan pada The 9th Course & Workshop, Basic Sciences in Oncology, Peningkatan Profesionalisme Anggota POIPerhimpunana Onkologi Indonesia, Jakarta, 8 April 2006. PENDAHULUANSel sebagai unit dasar biologi mengandung 4 macam makromolekul biopolimer utama, yang berdasarkan jumlahnya dalam sel, secara berurutan adalah protein, asam nukleat DNA, RNA , karbohidrat dan lipid. Makromolekul tersebut dibentuk dari masing-masingmonomernya yaitu asam amino, nukleotida, glukosa dan asam lemak. Fungsi utama asamnukleat sebagai simpanan dan pemindahan informasi genetik, karbohidrat sebagai enerji,sedangkan lipid sebagai komponen struktur membran sel. Ketiga makromolekul tersebutpenting bagi kehidupan sel, akan tetapi molekul protein, sesuai dengan namanya proteios,berarti sangat penting. Fungsi utama protein adalah sebagai enzim yang berperan sebagaibiokatalisator. Sebagai biokatalisator, enzim terlibat pada hampir semua aktivitas dankegiatan sel. Enzim menggerakkan semua reaksi kimia dalam sistem biologik, yang disebutsebagai metabolisme, baik sintesis, degradasi maupun transformasi molekul. Dalamkehidupan manusia sejak konsepsi, pertumbuhan, perkembangan, diferensiasi, penuaan sertakematian sel, senantiasa melibatkan enzim. Fungsi lain dari protein, baik secara langsungmaupun secara tidak langsung, juga memerlukan kehadiran enzim. Fungsi tersebut antara lainadalah sebagai, transport dan penyimpanan, komponen struktur sel, kontraksi dan pergerakan,hormon dan komponen transduksi sinyal, regulasi ekspresi gen, pertahanan tubuh dan responsterhadap stres. Beadle & Tatum 1940 mengajukan hipotesis one gene one enzyme,sementara Watson & Cricks 1953 menyatakan dogma sental dalam biologi molekuler,bahwa informasi genetik mengalir dari DNA ke RNA lalu ke Protein. Pada dasarnya keduateori di atas menyatakan bahwa enzim merupakan agen kehidupan agent of life 1-3.Makalah ini membahas dasar biokimia dan biologi enzim, yang tujuannya untukdapat memahami mekanisme kerja dan peranan enzim. Disamping itu dibahas pula beberapaketerlibatan enzim di bidang onkologi, khususnya yang berkaitan dengan transformasi ganasdan transduksi umum EnzimEnzim sebagai biokatalisator merupakan molekul protein, dengan sedikit kekecualian,karena beberapa jenis RNA juga dapat berperan sebagai enzim, yang disebut katalitik atau kemampuan enzim dalam mempercepat suatu reaksi sangat besar,rata-rata antara 106-1016, jika dibandingkan dengan reaksi tanpa katalisator. Akan tetapidilaporkan orotidin monofosfat dekarboksilase OMP-DC, yang berperan dalam sintesisnukleotita pirimidin mampu menghasilkan percepatan reaksi sebesar 1023 4.Enzim mempercepat reaksi dengan cara menurunkan enerji aktivasi dari suatu reaksidan hal ini dilakukan dengan cara menstabilkan transitition state dari kompleks enzim-substrat. Secara singkat, mekanisme katalilitik enzim dilakukan melalui a promixity andorientation, b electrostatic effects, c acid-base catalysis dan d covalent caralysis. Sebagaisuatu biokatalisator, enzim mempercepat suatu reaksi tanpa mempengaruhi keseimbanganreaksi, yang dilakukan enzim hanya mempercepat tercapainya keseimbangan dari suatureaksi. Proses ini dilakukan enzim dengan sangat spesifik dan efektif, karena enzim kembalike keadaan semula, setelah reaksi selesai. Dengan kemampuan katalitiknya. berbagai reaksiyang kompleks dan memerlukan kondisi eksperimental yang ekstrim dapat dilakukan enzimdalam waktu yang sangat singkat dan dengan kondisi yang lebih ringan yang menunjangkehidupan. Enzim dapat melakukan pekerjaannya yang spesifik terhadap suatu substrat, melalui peran asam amino tertentu yang berada pada situs aktifnya active-site. Dalamkonformasi tertentu yang dipengaruhi oleh kondisi Iingkungan di sekitarnya suhu, pH,komposisi medium, situs aktif mampu mengenal substratnya dan melakukan pemutusanatau penyambungan ikatan kimia klas enzim 6 klas enzim, enzim tertentu membutuhkan kofaktor, yangdapat berupa ion-esensial atau koenzim. Disamping itu aktivitas enzim dipengaruhiberbagai modulator, baik yang mengaktifkan ataupun yang menghambat. Apakah suatuenzim akan aktif atau tidak pada suatu saat tertentu, dan selama waktu tertentu, dipengaruhimisalnya melalui suatu proses umpan balik yang ditentukan oleh ketersediaan substrat danproduk reaksi yang bersangkutan. Aktivitas enzim juga dapat dikendalikan dengan carapengaturan kadarnya, melalui sintesis dan degradasinya, yang pada gilirannya dipengaruhioleh berbagai zat regulatorik melalui mekanisme induksi dan represi. Dikenal enzim yangbersifat konstitutif yang kadarnya berada pada suatu tingkat yang relatif konstan. Di fihaklain terdapat enzim yang kadarnya dan dengan demikian aktivitasnya di dalam sel,jaringan dan cairan tubuh disesuaikan dengan keadaan fisiologik dan tingkat perkembangantertentu Pengendalian kadar demikian ditentukan oleh ketersediaan substrat atau produkreaksi enzim tersebut, dan pada makhluk yang lebih tinggi seperti manusia dikendalikanpula oleh zat regulatorik seperti hormon dan faktor pertumbuhan. Regulasi enzim jugaterjadi melalui lokalisasi atau kompatementasi, kita mengenal enzim ekstra sel dan intra dalam sel enzim terdapat pada berbagai sub-organel maupun pada membran 1-3.Proten Kinase dan Protein FosfataseAktivitas beberapa enzim, dan sejumlah protein lain, ditentukan oleh perubahankonformasi akibat terikat tidaknya satu atau lebih gugus fosfat pada asam amino tertentupada lokasi spesifik dari molekul protein tersebut. Modifikasi kovalen ini merupakancontoh bagaimana suatu zat atau gugus kimia, atau perubahan kimia tertentu, merupakansinyal yang menentukan kegiatan enzim. Berbagai bentuk modifikasi kovalen terlibat tidakhanya dalam pengendalian aktivitas enzim yang berperan dalam suatu proses metabolisme,tetapi juga mempengaruhi berbagai protein yang berperan dalam transduksi sinyal, yangmenentukan bagaimana suatu sel, jaringan atau organisme berfungsi, bereaksi dan memberirespon terhadap kondisi lingkungannya. Fosforilasi atau pengikatan gugus fosfat dilakukanoleh enzim kinase dan defosforilasi atau pembebasan gugus fosfat dilakukan oleh enzimfosfatase. Gugus fosfat tersebut terikat sebagai ester pada rantai samping gugus karboksildari residu asam amino serin, treonin atau tirosin pada lokasi spesifik protein yangbersangkutan. Pengikatan atau pelepasan gugus fosfat menentukan apakah enzim yangbersangkutan akan berada dalam konformasi aktif atau tidak, atau apakah protein tersebutakan dikenal dan berikatan dengan molekul atau protein sudah diketahui bahwa jumlah total gen protein kinase kinome manusiasebanyak 518, yang mencapai sekitar dari genome manusia. Dari jumlah tersebut 478merupakan protein kinase konvensional cPK dan 40 protein kinase atipik aPK. cPKterdiri dari 388 serin/tronin kinase dan 90 tirosin kinase. Dilaporkan pula bahwa lebih dari30% protein dalam sel, dapat difosforilasi pada satu atau lebih tempat pada kondisi yangtepat. Disamping itu jumlah total gen protein fosfatase fosfatome adalah sekitar 140 gen,yang terdiri dari 38 tirosin fosfatase, 38 serin/treonin fosfatase dan 60 gen untuk fosfatasedengan spesifitas ganda. Fakta ini menunjukkan bahwa fosforilasi dan defosforilasi proteinmerupakan mekanisme utama dalam transduksi sinyal. Protein kinase berperan antara laindalam Penyinalan berbagai growth factor GF; adhesi, migrasi dan bentuk sel; diferensiasisel; kontrol siklus sel; regulasi transkripsi gen dan respons terhadap stres 2-3. TelomeraseTelomere adalah suatu sekuens yang terdiri 6 nukleotida -TTAGGG-, yangterdapat pada ujung setiap kromosom manusia. Sekuens tersebut terdapat secara berulangdengan panjang 5 -15 kb. Telomere berfungsi untuk mencegah agar kedua ujung kromosomtidak bergabung, dengan cara membentuk struktur capping, yang berguna sebagai tersebut perlu dilakukan, karena kedua ujung kromosom tidak sama panjang,sebagai akibat tidak sempurnanya proses replikasi. Tanpa telomer, kedua ujung tersebutakan dikenal oleh sistem reparasi sebagai DNA yang rusak atau putus, sehinggadigabungkan, yang dapat mengakibatkan genom tidak stabil. Disamping itu telomer jugadapat berperan sebagai jam molekuler, untuk memperkirakan berapa lama suatu sel dapathidup, karena setiap kali replikasi dan pembelahan sel, terjadi pemendekan telomer 50 –100 nukleotida. Bila pemendekan mencapai derajad tertentu, akan terjadi krisis telomer,genom menjadi tidak stabil secara masif dan diikuti kematian merupakan kompleks ribonukleoprotein yang terdiri reversetranskriptase, RNA dan beberapa protein. Enzim ini tidak aktif pada manusia, sedangkanpada sel kanker, aktivitasnya meningkat. Enzim ini berperan dalam mempertahankanpanjang telomer, sehingga merupakan salah satu faktor bagi sifat immortality sel kanker dengan menghambat aktivitas telomerase sudah diuji coba dan dilaporkanberhasil pada berbagai jenis lekemia, dengan menggunakan BIBR 1532 5,6.Matrix Metaloproteinase MMPExtracellularmatrix ECM tersusun scbagai kompleks anyaman sejumlah glikoproteindan proteoglikan yang memiliki peran dinamik dalam berbagai kegiatan sel, termasukpergerakan dan migrasi sel, proliferasi, apoptosis dan morfogenesis jaringan. Kualitas dankuantitas ECM tidak saja ditentukan oleh komponen strukturalnya seperti kolagen; elastin;laminin dan proteoglikan, tetapi juga mclalui pcngendalian ekspresi berbagai proteinase yangdapat memecah matriks dan inhibitornya. Aktivitas proteinase dan inhibitornya didugamempunyai peran dalam invasi dan metastasis sel merupakan suatu keluarga endopeptidase yang mengikat ion-Zn dan memilikikemampuan memecah sejumlah komponen ECM. Enzim ini dianggap terlibat pada prosesarthritis rheumatoid, aterosklerosis, invasi dan metastasis sel tumor. Pendapat ini berdasarkanpada bukti bahwa pemakaian tissue inhibitor matrix metaloproteinase TIMP dapatmenghambat proses invasi, sehingga disimpulkan bahwa ekspresi MMP diperlukan dalamproses penyakit tersebut. Sejumlah onkogen diperlihatkan mengendalikan kadar MMP dankebanyakan MMP mempunyai elemen pengikat untuk faktor transkripsi AP-1, padapromoternya, yang mungkin merupakan perantara dalam responnya. Banyak data telahdiperoleh mengenai peran MMP dalam proses keganasan seperti tumor kolon, payudara danparu 7.TRANSFORMASI GANASAgen Penyebab KankerKanker dipandang sebagai suatu penyakit yang bersifat kompleks. Pendapat sekarangtentang kanker ialah tidak disebabkan oleh satu penyebab saja, melainkan oleh interaksisejumlah faktor eksogen dan endogen. Faktor endogen yang utama adalah gen besertaproduknya seperti faktor pertumbuhan, reseptor dan berbagai protein lain. Faktor eksogen lingkungan sebagai agen penyebab transformasi ganas atau kanker dapat digolongkan kedalam tiga kelompok besar, yaitu fisika, kimia dan biologis. Adapun sifat-sifat faktoreksogen tersebut adalah Sinar berenergi tinggi seperti sinar UV , X, dan γdapat bersifat mutagenik dankarsinogenik. Semua sinar ini dapat merusak DNA melalui berbagai cara. Radiasi ultravioletdapat menyebabkan terbentuknya dimer pirimidin, akibat kehilangan basa-basa pada lokasitertentu. Pemutusan untai tunggal dan ganda dari DNA atau pembentukan ikatan-silang,dapat pula terjadi. Disamping itu juga dapat terjadi pembentukan radikal kimia, sekitar 80% kanker pada manusia disebabkan faktor lingkungan,khususnya zat kimia. Kontak dengan senyawa kimia dapat terjadi akibat pekerjaan seseorangbenzen, asbes; makanan aflatoksin B; gaya hidup merokok atau pengaruh kimia paling tidak membutuhkan 2 tahap, tahap inisiasi dan tahap promosi untukdapat menimbulkan tumor 8.Beberapa virus DNA dan RNA serta infeksi kronik oleh bakteri Helicobacter Pylorii,bersifat karsinogenik. Virus onkogenik mengandung DNA atau RNA sebagai kondisi tertentu, infeksi virus pada sel yang sesuai dapat mengakibatkan transformasiganas. Virus Epstein-Barr mendapat perhatian besar karena berkaitan dengan penyakitLimfoma Burkitt dan karsinoma nasofaring pada manusia. Virus hepatitis B didugamerupakan agen penyebab utama kanker primer hati. Jika kultur sel diinfeksi dengan virusonkogenik, maka sel tersebut akan mengalami transformasi ganas. Perubahan morfologikdan biokimia dapat dilihat pada Tabel 1. Beberapa perubahan yang terjadi pada biakan sel yang diinfeksi oleh virusonkogenik yang menyebabkan terjadinya transformasi ganas 8,9Pola enzim mengalami perubahan, enzim-enzim glikolisis, proteinase, kolagenase, glikosidase danenzim untuk sintesis purin-pirimidin serta telomerase, terlihat meningkat. Sedangkan enzim untukkatabolisme purin-pirimidin , asam amino dan sintesis glukosa dihambat. Perubahan komposisiglikoprotein, proteoglikan, glikolipid dan musin pada permukaan sel.Perubahan bentuk bentuk lebih bundar dengan inti besar dan banyak, rasio inti/sitoplama, naik.Perubahan sifat pertumbuhan sel bersifat immortality, resisten terhadap apoptosis dan hilangnya inhibisi kontak pertumbuhan, inhibisi kontak pergerakan, ketergantungan pada penjangkaran loss ofanchorage dependence, kontrol siklus sel dan berkurangnya kebutuhan terhadap serum.Kehilangan interaksi antar sel dan sel dengan Onkogen pada KarsinogenesisProto-onkogen atau onkogen c-onkogen adalah gen normal yang memilikikemampuan untuk melakukan transformasi ganas, bila ekspresinya berlebihan. Onkogenpertama yang ditemukan pada manusia adalah src, yang homolognya pada virus RSV adalahv-src. Onkogen tersebut menyandi tirosin kinase, yang berperan dalam berbagai lintasansinyal, sehingga sangat berperan dalam mengontrol pertumbuhan, proliferasi, deferensiasidan survival dari sel. Lebih dari 50 macam onkogen retrovirus yang sudah diisolasi dariberbagai binatang seperti ayam, kalkun, mencit, tikus, kucing dan kera. Semua virus iniseperti halnya RSV mengandung paling tidak satu onkogen viral oncogenes, yang berperandalam proses yang berhubungan dengan pengaturan pertumbuhan sel. Sekitar separuh produk onkogen virus ini merupakan enzim protein kinase, yang sebagian besar diantaranya berasaldari jenis tirosin. Diketahui bahwa hampir semua sel normal mempunyai aktivitas tirosinkinase, sehingga enzim ini memainkan peran yang penting baik pada sel normal maupun selyang sudah mengalami transformasi 9.Aktivasi onkogen melibatkan perubahan struktur dan ekspresi proto-onkogensehingga menjadi onkogen aktif. Konsekuensi dari perubahan genetik ini menyebabkan selmengalami transformasi ganas. Ada tiga mekanisme aktivasi onkogen yang utama dalamneoplasma manusia. mutasi, amplifikasi gen, dan chromosome re-arrangements. Ketigamekanisme ini menimbulkan kelainan pada struktur atau peningkatan ekspresi dari proto-onkogen. Karena terjadinya kanker merupakan suatu proses yang bertahap, maka biasanyadibutuhkan beberapa mutasi untuk dapat menimbulkan kanker. Produk dari onkogen yangsudah aktif dapat berada pada berbagai tingkat dalam suatu lintasan sinyal 1. Skema mekanisme kerja lima macam onkogen 8.Gen Supresor Tumor Tumor Suppressor GenesAktivasi onkogen seluler hanya satu dari dua tipe kelainan atau gangguan genetikyang terlibat dalam pembentukan kanker. Tipe yang lain adalah inaktivasi gen supresor tumorGST. Aktivasi onkogen mendorong terjadinya proliferasi sel yang abnormal sebagai suatu konsekuensi dari kelainan genetik, berupa peningkatan ekspresi gen atau aktivitas yang tidakterkontrol dari protein yang disandinya. Sedangkan GST memberikan efek yangbertentangan dengan aktivasi onkogen. Dalam keadaan normal kerja GST adalahmenghambat proliferasi sel dan perkembangan tumor, sehingga kadang-kadang disebut jugaonkogen resesif atau anti-onkogen. Dalam banyak tumor GST mengalami inaktivasi,perannya sebagai regulasi-negatif dari proliferasi sel menjadi hilang, sehingga menimbulkantransformasi ganas. Inaktivasi GST biasanya mengenai sel benih, sehingga kelainannyabersifat pertama yang ditemukan pada manusia gen Rb, dengan produknya protein Rb,yang berperan dalam mengontrol siklus sel. Mutasi inaktivasi gen Rb terdapat padaberbagai kanker seperti, retinoblastoma,, karsinoma payudara, prostat, pankreas 10.GST kedua yang diidentifikasi adalah p53 yang merupakan gen yang sangat penting,berlokasi pada kromosom 17, yang menyandi fosfoprotein inti dengan BM 53 kDa. Gen iniseringkali menjadi inaktif pada berbagai kanker manusia, termasuk leukemia, limfoma,sarkoma, tumor otak, karsinoma berbagai jaringan termasuk, payudara, kolon dan total mutasi dari p53 memainkan peranan sampai 50% dari semua kanker, sehinggadikenal sebagai gen yang utama dalam menjaga kestabilan genom. Protein p53 berfungsisebagai 1 sebagai aktivator transkrispsi, mengatur gen-gen tertentu yang terlibat dalamsiklus sel; 2 sebagai kontrol checkpoint G1 bagi kerusakan DNA; 3 berpartisipasi dalammengawali proses kematian sel apoptosis. Bila DNA rusak, p53 diinduksi untukmengaktifkan transkripsi dari p21 yang merupakan inhibitor Cdk. Siklus sel akan dihambatoleh p21 dengan cara bertindak sebagai inhibitor bagi kompleks Cdk4/Cyclin D, maupunmelalui penghambatan replikasi DNA dengan terikat pada PCNA proliferating cell nuclearantigen. Berhentinya siklus sel diduga untuk memberikan waktu bagi perbaikan DNA yangrusak, sebelum DNA direplikasikan. Bila kerusakan D NA tidak dapat diperbaiki, maka selyang mengandung DNA tersebut akan diprogram untuk apoptosis 11.Suatu gen supresor yang relatif baru ialah PTEN phosphatase and tensin homologdeleted in from chromosome ten. Produk dari gen ini suatu fosfatase yang dapat bekerjarangkap, pada tirosin kinase dan serin/treonin kinase. Efeknya melawan pengaruh PI 3-kinase dan Akt protein kinase B, yang bekerja sebagai onkogen untuk menstimulasisurvival sel. Siklus sel dihambat pada fase-G1/S, melalui upregulation dari p27 merupakansuatu inhibitor cdk. Disamping itu menginduksi apoptosis melalui upregulation caspase danBid suatu proapoptotic dan down regulation dari antiapoptotic, seperti 90% dari kasus karsinoma pankreas memperlihatkan adanya bagian yang hilangdari kromosom 18. Ternyata lokasi tersebut ditempati oleh gen DPC4. Produk gen inimenyandi faktor transkripsi famili SMAD yang diaktifkan oleh sinyal TGF-β, yangmenyebabkan inhibisi proliferasi sel 12.SISTEM TRANSDUKSI SINYALSemua aktivitas sel dalam organisma multiseluler harus mampu dilaksanakan secaraterpadu dan terkoordinasi. Sel sebagai unit dasar bilogik juga harus mampu memberikanrespons yang sesuai terhadap berbagai stimuli yang berasal dari lingkungan. Untukmelakukan fungsi tersebut dibutuhkan komunikasi antar sel. Sistem transduksi sinyal STSmerupakan salah satu alat komunikasi antar sel. STS umumnya menggunakan sinyal /isyaratyang dikandung molekul kimia chemical messenger. Bila suatu sel melepaskan sinyal,maka molekul kimia tersebut dapat dikenal, diikat oleh sel lain yang memiliki reseptorspesifik. Selanjutnya sinyal tersebut ditransduksikan ke dalam sel, yang akan menghasilkanrespons biologik. Dengan demikian lahir konsep ligand binding, yang maksudnya molekul sinyal sebagai ligand, yang akan diikat binding oleh reseptor spesifik. Dengan konsep ini,pengertian ligand mencakup semua molekul, yang bila hendak menimbulkan responsbiologik, terlebih dulu harus terikat pada suatu reseptor yang dimaksud dengan transduksi sinyal ialah proses pengiriman ataupenyampaian sinyal ekstrasel ke dalam sel melalui pengikatan ligand pada reseptor transduksi sinyal berbagai molekul sinyal, yang disekresi atau diekspresikan suatu seldapat diikat dan diekspresikan oleh sel lain, sehingga fungsi dari bermacam-macam sel dapatberlangsung secara terpadu dan terkoodinasi dalam suatu organisme 3.Komponen Transduksi SinyalKomunikasi dari ekstra sel biasanya melibatkan 6 tahap yaitu a biosintesis; b rilisdari molekul sinyal; c transport sinyal ke sel sasaran; d pengenalan, pengikatan sertatransduksi oleh protein reseptor spesifik; e perubahan dalam metabolisme, fungsi atauterbentuknya suatu pencetus oleh kompleks sinyal-reseptor dan f hilangnya sinyal, yangbiasanya diikuti dengan berakhirnya respons seluler. Sebagai suatu sistem, transduksi sinyalterdiri dari beberapa komponen, antara lain adalah1. Ligand, antara lain dapat berupa hormon endokrin, growth factor GF denganmodus kerja parakrin, autokrin atau intrakrin; gas CO ; NO dan senyawa Reseptor Permukaan Sel, yang dibedakan dalam 4 kelas, yaitu a G Protein-Coupled Reseptor GPCR, merupakan famili terbesar dari reseptor permukaan sel yangmengirimkan sinyal ke intrasel melalui kerja protein G. Lebih dari seribu reseptor ini yangsudah diidentifikasi, termasuk reseptor untuk neurotransmitter, neuropeptida dan hormonpeptida. Disamping itu dalam kelas ini termasuk reseptor untuk molekul sinyal penciuman,penglihatan dan pengecapan 13. b. Ion-channel Reseptors, pengikatan ligand mengubahkonformasi reseptor membentuk suatu saluran sehingga ion tertentu dapat melewatimembran, perpindahan ion menyebabkan perubahan potensial listrik membran. Contohreseptor asetilkolin pada sinap syaraf-otot. c. Tyrosine kinase-linked receptors, reseptor initidak mempunyai aktivitas katalitik intrinsik, akan tetapi pengikatan ligand menyebabkandimerisasi reseptor, yang mengaktifkan satu atau lebih tirosin kinase intrasel. Merupakanreseptor bagi kebanyakan sitokin dan interleukin, yang mengatur proliferasi dan diferensiasidalam sistem hemopoitik. Juga reseptor untuk antigen spesifik pada limfosit T dan B sertabeberapa faktor pertumbuhan dan prolaktin Disebut juga sebagai Cytosine receptorsuperfamily atau JAK kinase. Kinase yang terlibat disini merupakan Janus family src familydari non-reseptor protein kinase, yang pada mamalia paling tidak ada 8 macam Src, Yes,Fgr, Fyn, Lck, Hck dan Blk 14. d. Receptors with intrinsic enzymatic activity, reseptor yangmempunyai aktivitas katalitik intrinsik dibedakan i. Reseptor Tirosin Kinase RTK,merupakan reseptor bagi sebagian besar faktor pertumbuhan. Resptor terdapat dalam bentukdimer atau dimerisasi setelah mengikat ligand.. Pengikatan ligand menyebabkan aktivasikinase dari reseptor dan autofosforilasi dari residu tirosin dalam domain sitosol. ii Reseptoryang mempunyai aktivitas katalitik intrinsik guanilat siklase, mengubah GTP menjadi reseptor untuk ANP, yang terdapat pada dinding pembuluh darah. Pengikatan ANPmenyebabkan pembentukan cGMP mengaktifkan protein kinase-G, yang merupakanserin/treonin kinase3. Second Messenger, molekul sinyal sitoplasmikcAMP; cGMP; diasilgliserol DAG;inositol trifosfat IP3 dan ion kalsium Ca+. Berperan dalam mengaktifkan molekul sinyallain. Molekul intrasel ini juga mengontrol proliferasi, diferensiasi dan survival sel, sebagian melalui regulasi transkripsi gen. Degradasi dari ligand atau second messenger, atau inaktivasikompleks ligand-reseptor akan mengakhiri respons seluler terhadap sinyal Protein lain yang berfungsi dalam transduksi sinyal, antara lain a Protein G,merupakan protein pengikat GTP GTP-binding protein yang bertindak sebagai saklar atauswitch dalam suatu lintasan transduksi sinyal. b Protein Kinase sitoplasmik, aktivitaskalitiknya diatur melalui fosforilasi, pengikatan protein lain atau perubahan kadar secondmessenger. Aktivitasnya dilawan oleh aktivitas protein fosfatase, yang menghilangkan gugusfosfat dari residu spesifik 15.5. Protein Adaptor, mengandung domain yang berfungsi sebagai tempat bergabungbagi protein lain. Sebagai contoh, Sos dan Grb2,yang mempunyai domain SH2 dan beberapa kasus protein adaptor mengandung berbagai kombinasi domain dan terdapatdalam protein yang mengandung domain katalitik, seperti IRS-1 dan IRS-2 insulin receptorsubtrate, yang mengandung domain PH pleckstrin homology. Kombinasi ini memberikanpotensi yang besar untuk terjadinya inter aksi yang kompleks dan cross-talk antara berbagailintasan sinyal. Skema komponen lintasan sinyal terlihat pada Gambar 2 di bawah 2. Skema komponen Sistem Tansduksi Sinyal 3. Berikut beberapa contoh lintasan transduksi sinyal 1. Lintasan MAP Kinase MAPK Signaling Pathway, adalah suatu kaskade dari proteinkinase yang dipertahankan dalam evolusi organisma dan memainkan peranan sentral dalamtransduksi sinyal pada semua ekariota, mulai ragi sampai manusia. Unsur utama dalamlintasan ini adalah satu famili serin/treonin kinase yang disebut MAP Kinase mitogen-activated protein kinase, yang menjadi aktif sebagai respons terhadap berbagai faktorpertumbuhan dan lain-lain molekul sinyal, sehingga berfungsi untuk mengatur pertumbuhandan diferensiasi sel. Aktivasi lintasan ini dimulai dengan pengikatan ligand pada reseptortirosin kinase RTK. Pengikatan ligand menyebabkan dimerisasi reseptor, sehingga terjaditrans atau autofosforilasi, yang menyebabkan aktivasi protein Ras p21, suatu produk proto-onkogen yang mempunyai aktivitas kinase. Aktivasi Ras terjadi melalui bantuan proteinadaptor Grb2 dan Sos. Selanjutnya kearah hilir terjadi pengaktifan secara kaskade, sebagaiberikut a Ras yang sudah aktif mengikat ujung amino Raf, yang merupakan serin/treoninkinase; b Raf memfosforilasikan MEK MAP kinase/ERK kinase. MEK merupakanprotein kinase yang mempunyai 2 spesifisitas yang akan mengaktifkan anggota dari familiERK extracellular regulated kinase melalui fosforilasi. ERK yang aktif ditranslokasikanke inti sel untuk mempengaruhi transkripsi faktor seperti c-fos, c-myc dan lain-lain 16-17.2. PI-3-K and Survival Signaling. Regulasi kelangsungan hidup survival sel dankematian sel sangat penting baik untuk tahap perkembangan dari suatu organisme maupunmaupun untuk fungsi fisiologis dari individu dewasa. Selama perkembangan dari organismamultiseluler, sel-sel tertentu harus dihilangkan atau dikurangi melalui proses apoptosis atauPCD programmed cell death sedangkan yang lain dibiarkan hidup. Hal ini sangat pentingbaik untuk organ maupun untuk keseluruhan sistem dalam organisma. Proses ini sangatkompleks melibatkan berbagai tingkat regulasi. Dapat dibayangkan disregulasi pada prosesini akan memberikan dampak yang luas, dapat terjadi berbagai malformasi bahkan dewasa kematian sel berimbang dengan pembentukan sel baru, untuk mempertahankanhomestasis. Sel yang rusak harus dihilangkan sedangkan sel yang sudah selesaiberdiferensiasi dipertahankan. Kegagalan dalam melakukan regulasi ini dapat menyebabkanakumulasi mutasi yang menjurus pada pertumbuhan kanker atau penyakit dengan sangat terkontrol 18.Suatu lintasan sinyal yang berperan untuk tujuan tersebut melibatkan PI-3-K sebagaikomponen utama. PI-3-K merupakan lipid kinase yang terdiri 2 subunit p85 subunitregulatorik dan p110 subunit katalitik. Aktivasi lintasan ini dimulai dengan pengikatanfaktor survival seperti NGF pada RTK termasuk PDGFR, EGFR, bFGFR dan Trk PI-3-K terikat pada RTK melalui melalui 2 domain SH2 dari p85. Hasilnyaperubahan konformasi yang akan mempermudah aktivasi p110. PI-3-K mengubah PIP2menjadi PIP3, selanjutnya PIP3 melaukan rekruitmen berbagai protein kinase dalam sitosolke arah membran sel bagian dalam. Ada beberapa efektor dari PI-3-K yang terletak di bagianhilir seperti RaC, p70, isoform tertentu dari PKC, akan tetapi yang penting untuk lintasan iniadalah Akt/PKB. Akt merupakan serin/treonin kinase, yang mempunyai domain PH dandiketahui penting untuk proses survival sel yang tergantung pada PI-3-K PI-3-K dependent,Akt membantu survival dan mencegah apoptosis pada berbagai tipe sel. Akt ditarik olehPIP3 ke membran bagian dalam untuk diaktifkan oleh PDK fosfatidil inositol dependentkinase. Akt yang sudah aktif melakukan fosforilasi pada berbagai protein yang penting untuk survival sel, seperti faktor transkripsi dan GSK-3 yang perlu untuk sintesisi protein. Sasaranlain menghambat kerja pro-apoptotik Bad famili Bcl-2, sudah disebut diatas PTEN suatu gen supresor tumor, produknya menyandiprotein dengan aktivitas fosfatase. Dengan aktivitas ini dapat melakukan defosforilasi padaPI-3-K, sehingga kerjanya berlawanan, yaitu sebagai pro-apoptotik 19.Implikasi Untuk TerapiBerbagai onkogen yang sudah dibicarakan, dalam keadaan normal memegang peranankunci dalam lintasan sinyal. Produk protein dari gen tersebut dapat menjadi komponen darilintasan sinyal mulai dari yang paling hulu sampai ke yang paling hilir. Beberapa dari gen iniseringkali mengalami mutasi, sehingga menjadi hiperaktif pada kanker. Dengan alasantersebut suatu strategi terapi kanker sedang dikembangkan yang ditujukan pada molekul-molekul sinyal atau efektornya di bagian hilir. Jenis terapi ini mempunyai potensi yang besardan keunggulan tersendiri karena berdasarkan penghambatan pada molekul spesifik,dibandingkan terapi-konvensional terapi-kemo atau radiasi. Salah satu titik dalam lintasansinyal yang mungkin dapat diblok adalah interaksi faktor pertumbuhan dengan reseptor padapermukaan sel tumor, yang pertumbuhannya tergantung pada mekanisme autokrin atauparakrin. Suramin, sebagai antagonist spesifik dapat mempengaruhi interaksi ligand-reseptortertentu, sudah digunakan dalam uji-klinik untuk terapi kanker ginjal dan prostat. Imatinib,suatu inhibitor tirosin kinase yang dipasarkan dengan nama Gleevec, bahkan sudah dapatpengakuan dari FDA untuk terapi lekemia mielositik kronik 20.Pendekatan lain didasarkankan pada produksi antibodi monoklonal yang secara spesifikdapat menghambat aktivitas faktor pertumbuhan atau mempengaruhi interaksi ligand-reseptor. Sebagai contoh pemberian antibodi-monoklonal dari reseptor yang dapatmenginduksi downregulation dan menghambat pertumbuhan sel tumor. Antibodimonoklonal terhadap Erb-b2 merupakan yang pertama kali mendapat pengakuan untukdigunakan, sedangkan antibodi-monoklonal terhadap EGFR sedang dalam monoklonal reseptor atau faktor pertumbuhan untuk membawa agen sitotoksik,seperti toksin dan radioisotop ke reseptor-reseptor yang aktivasinya berlebihan, terutamaRTK, juga dalam pengujian. Lain-lain strategi terapi yang juga dalam pengembangan adalah terapi antisense, terapi gen dan terapi inhibitor-enzim 21,22.PENUTUPEnzim menempati peran sentral dalam kehidupan mclalui keterlibatannya dalamsemua proses dimana terjadi perubahan kimia, baik sintesis, degradasi, transfomasi molekulmaupun dalam berbagai proses pertukaran zat dan energi. Disamping itu aktivitas enzimsangat berperan dalam rangkaian proses transduksi sinyal yang mengendalikan bagaimana selhidup dan berinteraksi dengan lingkungannya. Dengan demikian kegiatan enzim terlibatdalam semua aspek kehidupan, sehingga sangat tepat bila enzim disebut sebagai agenkehidupan. Pemahaman akan mekanisme kerja dan peran enzim bisa dimanfaatkan dalamupaya mengatasi berbagai gangguan, khususnya yang berhubungan dengan tentang sinyal transduksi sangat penting untuk memahami proses selulernormal yang mengatur fungsi sel. Walaupun pengetahuan kita tentang transduksi sinyalmeningkat dengan pesat, namun kompleksitas justru muncul jauh lebih cepat. Apa yangsudah dipercayai bersifat sederhana dan linier, sekarang ternyata menjadi bersifat multidimensi. Lintasan sinyal bisa bersifat konvergen, divergen dan cross talk, sehinggaseringkali sulit untuk membahasnya secara tersendiri. Isyu-isyu seperti spesifisitas sel danreseptor, bagaimana lintasan sinyal diaktivasi, dihambat atau cross talk serta bagaimana hasilakhirnya juga membuat bidang ini makin menarik. Penyinalan seluler signaling cellularbukan hanya penting untuk studi fungsi sel yang normal, tapi juga sangat penting untukmemahami kanker atau transformasi PUSTAKA1. Moran LA, et al. Biochemistry, 2nd ed. Englewood Neil Paterson Publisher Prentice HallInternational, 2000 ch. Voet D, Voet JG. Biochemistry, 2nd ed. Toronto John Wiley & Sons, 2000 Lodish H, et al. Molecular Cell Biology, 5th ed. New York WH Freeman and Company,2004 ch. Miller BG,Wolfenden R. Catalytic proficiency The unusual case of OMP Review of Biochemistry 2002; 71 Greider CW. Telomerase activity, cell proliferation and cancer. PNAS 1998; 95 90- El Daly H, et al . Selective citotoxicity and telomerase damage in leukemia cells in thetelomemerase inhibitor BIBR 1532. Blood 2005; vol 15 no 4 McDonnell S, Morgan M, Lignal C. Role of matrix metalloproteinases in normal andprocesses. Biochem Soc Trans 1999 27 734 - Murray KR. Cancer, oncogenes and growth factors. In Robert K Murray, et al Editors.Harper’s Biochemistry, 25th ed. London Prentice Hall International, 2003 ch. Squire JA, Whitmore GF, Phillips basis of cancer. In Tannock IF, Richard PH Editors. The basic science of oncology, 3rd ed. Toronto McGraw-Hill,1997ch. Bookstein R, Shew J, Chen P. Suppression of tumorigenicity of human prostatecarcinoma cells by replacing a mutated Rb gene. Science 1990; 247 Levine A J. The cellular gatekeeper for growth and division Cell 1997; 88 Wu HW, Vicas G, Halusca FG . PTEN signaling pathway. Oncogene 2003; 22 Mombaerts P. Seven-transmembrane proteins as odorant and chemosensory receptorsScience 1999; 286 Fountain JW, Wallace MR, Bruce MA. Physical mapping of a translocation breakpoint inNeurofibromatosis. Science 1989; 244 Fedi GP, Kimmelman A, Aaronson SA, Growth factor signal transduction in Medicine 5th ed. Chicago Williams & Wilkins, 2000 ch. Denninger JW, Marletta MA. Guanylate cyclase and the NO/cGMP signaling Biophysica Acta 1999; 1411 Carpenter G. Epidermal growth factor .J Biol Chem 1999; 265 Snyder SH, Jaffrey SR, Zakhary R. Nitric oxide and carbon monoxide Parallel role asneural messengers. Brain Res. 26 Taniguchi T. Cytokine signaling through nonreceptor protein tyrosine kinases. Science1995; 268 Garbers D L, Lowe DG. Guanylyl cyclase receptors . J Biol Chem 1994; 269 30741- Stein C, et al. Suramin a novel growth factor antagonist with activity in hormonerefractory metastatic prostate cancer. J Clin Oncol 1992. 10 Myers JN, Drebin JA, Wada T, Greene MI. Biological effects of monoclonal antireceptor antibodies reactive with neu oncogene product p185neu. Methods Enzymol1991; 198 277-90. ... When the ligand binds to the receptor, the receptor can change conformation, transmitting signals into the cell Casem, 2016. One type of receptor protein molecule is an enzyme that is a nonliving thing produced by living cells and makes up most of the total protein in the cell, its function as a biocatalyst which is an essential component in metabolism and biological processes Ferdinal, 2005;Susanti & Febriana, 2017. ...Background Arenga vinegar Arenga pinnata has been trusted by the indigenous people of Kampung Kuta as traditional medicine, one of which is used as a diabetes medicine. For this reason, the aim of this study is to examine the bioactive compounds contained in arenga vinegar, namely acetic acid, which is predicted to be scientifically proven using reverse docking techniques. Methods This research is descriptive qualitative research, by interpreting the data obtained from databases and software. Results There is a binding pose between acetic acid and the sucrase-isomaltase enzyme, the lowest binding affinity value is kcal/mol, and the binding site occurs hydrophobic interactions with the amino acids Trp327 A, Asp355 A, Ile392 A, Trp470 A, Phe604 A, His629 A, Trp586 A as well as hydrogen bonding to the amino acid Asp472A. Conclusions The acetic acid-binding pose binds well to the sucrase-isomaltase enzyme so that the binding affinity value appears even though the value is not too low and the binding site occurs, this can be used as proof of the belief of the indigenous people of Kampung Kuta, namely the treatment of arenga vinegar as a diabetes drug, especially as a level control blood is known to inhibit the growth of malignant prostate carcinoma cells in vitro. This led us to evaluate the effectiveness of suramin in the treatment of 38 patients with prostate carcinoma refractory to hormone therapy. Suramin was administered by continuous infusion at a rate designed to reach a peak of 300 micrograms/mL at the end of 14 days. Patients were given 8 weeks to recover from any toxicity before beginning the second cycle. Subsequent cycles were administered in the same manner except the starting dose rate was 280 mg/m2. In 17 patients with measurable soft tissue disease, three had complete disappearance of soft tissue disease for 4, 5, and 11 months, whereas three patients had a greater than or equal to 50% decrease in the sum of the products of the diameters of all measurable disease for greater than or equal to 1 month. Of these 17 patients, pretreatment prostate-specific antigen PSA decreased by 75% or more in five 29% and normalized in one 6%. The remaining 21 patients had disease limited to bone, and only one of these experienced resolution of more than 50% of all lesions on bone scan. Of these 21 patients, pretreatment PSA decreased by 75% or more in eight 38% and normalized in five 25%. Median time to progression for all patients was weeks, and median survival was weeks. Patients with bone involvement alone exhibited a better survival than patients with soft tissue involvement P2 = .02. Survival was strongly correlated P2 = .0001 with a decline in the pretreatment PSA of greater than or equal to 75% by the eighth week on therapy, with nearly an 85% survival at 1 year compared with a 20% survival for those whose pretreatment PSA did not decline by that amount. We conclude that suramin is an active agent in hormone-refractory prostate CarpenterDuring the course of purifying nerve growth factor from the submaxillary gland of the mouse, Cohen 1960 and Levi-Montalcini and Cohen 1960 noticed that daily injections of certain gland extract fractions into newborn mice produced developmental changes that could not be ascribed to nerve growth factor. These changes included precocious opening of the eyelids 7 days compared to the usual 14 days and a similar early eruption of the incisors. Using these gross anatomical changes as an assay, Cohen 1962 proceeded to isolate the active factor — a polypeptide which he termed epidermal growth factor EGF.Solomon H. Snyder Samie R JaffreyRanda ZakharyNitric oxide is now appreciated to be a molecule with important signaling functions in the body. The purification and cloning of the first NO synthesizing enzyme, NO synthase NOS, from brain has led to the characterization of the roles of NO in normal physiology and in pathogenic states. NO synthesis is regulated in a complex manner, involving the association of activatory and inhibitory proteins. The body appears to use at least one other, highly related gas in a signaling function, carbon monoxide CO. The enzyme responsible for CO biosynthesis in brain, heme oxygenase-2 HO2, is rapidly regulated by neurotransmitter stimulation. The role for CO as neurotransmitter is suggested by the altered intestinal motility in mice harboring a genomic deletion of of a normal retinoblastoma gene RB into retinoblastoma cells was previously shown to suppress several aspects of their neoplastic phenotype, including tumorigenicity in nude mice, thereby directly demonstrating a cancer suppression function of RB. To explore the possibility of a similar activity in a common adult tumor, RB expression was examined in three human prostate carcinoma cell lines. One of these, DU145, contained an abnormally small protein translated from an RB messenger RNA transcript that lacked 105 nucleotides encoded by exon 21. To assess the functional consequences of this mutation, normal RB expression was restored in DU145 cells by retrovirus-mediated gene transfer. Cells that maintained stable exogenous RB expression lost their ability to form tumors in nude mice, although their growth rate in culture was apparently unaltered. These results suggest that RB inactivation can play a significant role in the genesis of a common adult neoplasm and that restoration of normal RB-encoded protein in tumors could have clinical W. Fountain Margaret WallaceMelissa A. BruceFrancis S. CollinsThe gene for von Recklinghausen neurofibromatosis NF1, one of the most common autosomal-dominant disorders of humans, was recently mapped to chromosome 17 by linkage analysis. The identification of two NF1 patients with balanced translocations that involved chromosome suggests that the disease can arise by gross rearrangement of the NF1 locus, and that the NF1 gene might be identified by cloning the region around these translocation breakpoints. To further define the region of these translocations, a series of chromosome 17 Not I-linking clones has been mapped to proximal 17q and studied by pulsed-field gel electrophoresis. One clone, 17L1 D17S133, clearly identifies the breakpoint in an NF1 patient with a t1;17 translocation. A pulsed-field map of this region was constructed and indicates that the NF1 breakpoint is only 10 to 240 kilobases away from 17L1. This finding prepares the way for the cloning of NF1.