## Analisis  Bioinformatika  Gen  Cat  (Homo  sapiens):  Penyandi  Enzim Antioksidan Katalase dan Mutasi C330T pada Diabetes Melitus Tipe 1

## Bioinformatics Analysis of Cat Gene (Homo sapiens): Catalase Antioxidant Enzyme Coding and C330T Mutations in Type 1 Diabetes Mellitus
Linda Weni
Department of Bbiochemistry, Fakulty of School, YARSI University, Jakarta Menara YARSI, Kav 13. Jl Let.Jend.Soeprapto, Cempaka Putih, Jakarta Pusat 10510 E-mail: linda.weni@yarsi.ac.id
KATA KUNCI katalase; mutasi SNP C (330) T; penelitian in silico; defisiensi katalase; diabetes ABSTRAK Katalase  (EC  1.11.16)  adalah  merupakan  enzim  antioksidan  yang bertindak sebagai biokatalisator dengan mengubah H2O2 menjadi H2O dan  O2.  Enzim  ini  berperan  penting  dalam  meregulasi  metabolisme
H2O2.  Hidrogen  peroksida  adalah  merupakan  sebuah  molekul  kecil hasil  samping  dari  metabolisme.  Kelebihan  H2O2  akibat  defisiensi Katalase, menyebabkan kerusakan yang signifikan pada protein, DNA, RNA dan lipid sehingga hal ini juga berperan pada patogenesis berbagai penyakit, termasuk diabetes. Dalam studi in silico ini, perubahan yang terjadi pada mutasi SNP (single nucleotide polymorphism) C (330) T (rs  10011179)  dari  gen  CAT  akan  diselidiki,  termasuk  hubungannya dengan  risiko  peningkatan  resiko  diabetes.  Untuk  itu  dilakukan pencarian bioinformasi, diantaranya informasi tentang gen, protein dan penelusuran  informasi  penting  lainnya  yang  dapat  digunakan  sebagai informasi  pendukung  penelitian.  Analisis  bioinformatika  gen  CAT dilakukan  dengan  menggunakan  beberapa  program  open  source  dari situs  web.  Pada  penelitian  ini  ternyata  terjadi  mutasi  misssense  SNP Ala110Val (C330T, rs1001179) yang ditemukan pada struktur 3D CAT pada  urutan  asam  amino  ke-110  (C330T)  yang  mengganggu  fungsi amidasi protein CAT. Mutasi ini menyebabkan berkurangnya ekspresi gen  CAT,  yang  berakibat  pada  berkurangnya  aktivitas  CAT  sebagai biokatalis  dan  sebagai  enzim  antioksidan.  Hal  ini  terkait  dengan peningkatan risiko diabetes tipe 1. KEYWORDS catalase; SNP C (330) T mutation; in silico study; catalase deficiency; diabetes ABSTRACT Catalase  (EC  1.11.1.6)  is  an  antioxidant  enzyme  that  acts  as  a biocatalyst  in  converting  H 2 O 2 to  H 2 O  and  O 2 .  This  enzyme  has  an important role in regulating H 2 O 2 metabolism. Hydrogen peroxide is a
reactive  small  molecule  that  is  produced  as  a  result  of  metabolism. Excess H 2 O 2 due to deficiency of catalase will cause significant damage to  protein,  DNA,  RNA  and  lipids  so  that  it  plays  a  role  in  the pathogenesis  of  various  diseases  including  diabetes.  In  this  in  silico study, changes that occur in the SNP (single nucleotide polymorphism) C (330) T (rs 10011179) mutation of the CAT gene will be investigated and  their  association  with  the  risk  of  developing  diabetes.  For  this reason, bioinformation searches are carried out, including knowledge of genes, proteins and other important information tracing that can be used as research supporting information. The bioinformatics analysis of the CAT gene was carried out using several open source programs from  the  website.  In  this  study,  it  turns  out  that  the  SNP  Ala110Val misssense  mutation  (C330T,  rs1001179)  is  found    in  the  3D  CAT structure  at  the  110 th amino  acid  sequence  (C330T)  which  interferes the  amidation  function  of  the  CAT  protein.  This  mutation  causes reduced CAT gene expression, which results in reduced CAT activity as a biocatalyst and as an antioxidant enzyme. This is associated with an increased risk of developing type 1 diabetes.

## PENDAHULUAN
Katalase  adalah  merupakan  salah satu  enzim  antioksidan  yang  berperan sebagai    biokatalisator  dalam  perubahan H 2 O 2 menjadi  H 2 O  dan  O 2 .  Enzim  ini mempunyai peran penting dalam meregulasi  metabolisme  H 2 O 2 .  Hidrogen peroksida  adalah  merupakan  sebuah molekul  kecil    reaktif  yang  dihasilkan sebagai  hasil  metabolisme.  Kelebihan H 2 O 2 akan menyebabkan kerusakan yang signifikan  pada  protein,  DNA,  RNA  dan lipid.
Dalam jumlah sedikit,   H 2 O 2 dapat menstimulan  terjadinya  aktivasi insulin signaling pada  proses  pembentukan insulin.  Namun  sebaliknya,  peningkatan jumlah hidrogen peroksida sebagai akibat dari  defisiensi  katalase  berperan  penting terhadap  patogensis  berbagai  penyakit, diantaranya adalah diabetes melitus.
Dari berbagai penelitian diketahui akatalasemia  adalah  salah  satu  hasil  dari mutasi homozigot pada gen katalase yang terdistribusi  pada  12  mutasi.  Telah diketahui adanya hubungan antara
akatalasemia  dengan  peningkatan  resiko terjadinya  diabetes  melitus  khususnya pada wanita.
Hubungan  antara  polimorfisme gen  katalase  dengan  berbagai  penyakit telah dilaporkan dalam berbagai penelitian.  Courtney  B  Casp  pada  tahun 2002 melaporkan bahwa adanya hubungan antara  mutasi gen pada katalase dengan resiko terjadinya vitilago
(Courtney,  2002).  Dari  analisa  terhadap kelompok  kasus  dan  kontrol  didapat bahwa T/C Single
Nucleotide
Polymorphism (SNP) pada exon 9 dari gen CAT  yang  dideteksi  dengan  enzim restriksi  endonuklease  BstX  I,  didapat hubungan antara gen CAT dan suspektibilitas vitiligo. Selain itu polimorfisme  pada  gen  katalase  juga berhubungan dengan penyakit Alzheimer. Chisdiakov DA (2004) melakukan penelitian kaitan antara diabetes tipe 1 dan tiga SNPs pada gen CAT. Dari penelitian ini  didapatkan  bahwa  mutasi  pada T1667T, C262T dan C330T  dari gen CAT dengan   locus   pada   chromoson   11p13
ANALISIS BIOINFORMATIKA GEN CAT ( HOMO SAPIENS ): PENYANDI ENZIM ANTIOKSIDAN KATALASE DAN MUTASI C330T PADA DIABETES MELITUS TIPE 1
069
berhubungan  kuat dengan diabetes tipe 1 yang terjadi pada kelompok pasien Rusia (Chisdiakov, 2004).
Pada  makalah  ini  pembahasan difokuskan  pada  penelusuran  gen  CAT yang  dikaitkan  dengan  resiko  kejadian diabetes  akibat  mutasi  pada  C(330)T  (rs 10011179). Pada tulisan ini akan dibahas peran mutasi SNP ( single nucleotide polymorphisme ) pada C(330)T (rs 10011179) gen CAT pada diabetes tipe 1. Untuk  itu  dibutuhkan,  baik  pengetahuan tentang gen, protein maupun penelusuran informasi  penting  lainnya  yang  dapat digunakan  sebagai  informasi  pendukung dalam suatu penelitian. Dengan informasi ini diharapkan penelitian dapat dilakukan dengan lebih terarah dan mudah.

## METODOLOGI Material
Gen  CAT  diperoleh  dari  situs www.ncbl.gov  dengan accesion  number NC_000011.10 (34438925..34472060), mRNA  CAT  dengan accession  number NM_  001752  dan  protein  dengan accession number NP_001743.1 Metode Analisis  bioinformatika  gen  CAT dilakukan dengan menggunakan beberapa program open source dari website berikut ini:
1. Analisa  struktur,    transkrip  dan  fungsi protein  precusor  CAT  dilakukan dengan menggunakan database
bioinformatika dari situs www.ncbi.nlm.gov  menu  gen  dan PubMed,
www,uniprot.org dan www.enseble.org
2. Analisis mutasi pada C330T dilakukan menggunakan situs  www.uniprot.com, situs  www.ncbl.nml.gov  menu  OMIM dan SNP, serta mengacu pada literatur (Chistiakov,2004,2006).
3. Analisis komposisi, profil, dan topologi protein  prekusor  CAT wild  type dan mutan menggunakan situs atau program  www.expasy.org  TMHMM, NetNGlyc dan http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/psipred/ dalam menu PSIPRED dan
http://www.ebi.ac.uk 4. Analisis struktur sekunder melalui situs http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/ menu
PSIPRED  v  3.3.  dan  3D  protein prekusor CAT serta analisis komparatif dengan  tipe mutan menggunakan situs www.pdb.org  menu  Swiss  Model  dan software PYMOL
5. Primer didisain untuk mengamplifikasi gen CAT wild type dalam proses PCR
yang kemudian dianalisa polimorfismenya dengan metoda RFLP dan sekuensing. Disain primer dilakukan  dengan  menggunakan  situs http://www.ncbi.nlm.gov menu
BLAST.    Analisis  situs  restriksi  pada gen  dilakukan  menggunakan  software REBASE dengan pilihan NEBcutter.

## ISI

## Analisis CAT: Struktur Gen, Transkrip
mRNA dan Protein
Informasi  mengenai  gen  CAT ditelusuri melalui situs http:// www.ncbi.nlm.gov menu gen menggunakan reference sequence (RefSeq,  Mai  2016)  dengan accesion number NC_000011.10  tersusun  mulai daerah komplemen (34438925.34472060).  Gen  ini  berlokasi di kromosom 13 dan mempunyai 13 ekson dengan panjang basa nukleutida 34 Kbp. Gen  ini  merupakan  tipe  gen pengkode  protein  yang  menghasilkan enzim antioksidan katalase  Katalase (EC 1.11.1.6) merupakan biokatalisator dalam mendekomposisi hidrogen peroksida membentuk  oksigen  dan  air.  Katalase adalah merupakan enzim intraseluler yang
utama, yang terkonsentrasi pada eritrosit, dan  liver  pada  mamalia.  Enzim  ini kadangkala  ditemukan  juga  pada  ginjal. Pada  jaringan,  enzim  ini  ditemukan  di peroksisom (Quan et al ., 1986).
Katalase adalah merupakan protein  tetramer  dengan  ukuran  244  kD dengan  222  molekul  yang  simetris  yang membentuk  tiap  sub  unit    yang  identik dengan  ukuran  masing-masing  59,7  kD. Tiap  unit  terdiri  dari  527  residu  asam amino,  satu  grup  heme  yaitu  Fe(III) prtoporphyrin  IX,  dan  sebuah  molekul NADPH (Ogata,1991; Ogata et al ., 2008; Kirkman, 1984; Ko et al ., 2000).
Dari  hasil  isolasi  dan  identifikasi gen  katalase  pada  manusia  didapatkan bahwa gen ini mempunyai panjang 34 kb dan  terdiri  13  exon  dan  12  intron  dan terdapat  pada  chromosom  11,  pita  p13. Disamping  itu  didapat  bahwa  daerah upstream dari gen tidak berisi TATA box. Daerah  ini  berisi  GC  (67%)  dan  berisi beberapa sekuen CCAAT dan GGGCGG yang membentuk bagian promotor. Translasi  dari  mRNA  katalase  dimulai pada upstream asam  amino  terminal  Ala dari  residu  katalase  (Quan,  Kumeluk, 1986).  Polimorphisme  terdapat  pada promotor,  5’  dan  3’  pada untranslated region (UTR) exon dan intron (Sato et al .,
1992;  Toda et  al. ,  1997).  Gen  CAT terletak pada daerah 34.460.471-
34.493.606 base pair pada chromosom 11.

## Chromosome11NC_000011.10
Gambar  1.  Lokasi  gen  CAT  (Homo  sapiens)  pada kromosom 11
Gen  ini  mempunyai  5  transkripsi yaitu  CAT  001  dengan  panjang  basa nukleotida  2302  bp  yang  merupakan protein  coding dari  katalase  yang  terdiri atas    527  asam  amino.  Empat  transkripsi lain  bukan  merupakan protein  coding
melainkan berperan dalam proses transkripsi yaitu CAT 002 dengan panjang nuklotida  752  bp,  CAT  003  dengan panjang  nukleotida  562  bp,  CAT  004 dengan  panjang  nukleotida  354  bp,  dan CAT 005 dengan panjang nukleotida 1020 bp.
Hasil  pencarian  mRNA  CAT melalui  situs  www.ncbi.gov  menu  gen dengan accession  number NM_  001752 mempunyai  panjang  sekuen  2300  bp, berbentuk linear. Hasil transkripsi menunjukkan CAT mempunyai 13 ekson (ekson  1  posisi  basa  pada  basa  1...155, ekson  2  posisi  basa  pada  basa  157  ..327, ekson  3  posisi  basa  pada  basa  328..438, ekson  4  posisi  basa  pada  basa  359..569, ekson 5 posisi pbasa pada basa 570...674, ekson  6  posisi  basa  pada  basa  675...800, ekson  7  posisi  basa  pada  basa  801...992, ekson  8  posisi  basa  pada  993  ...1145, ekson  9  posisis  basa  pada  1146...1284, ekson  10  posisi  basa  pada  1285..1415, ekson  11  posisi  basa  pada  basa 1416...1523,  ekson  12  posisi  basa  pada basa  1524  ...1607,  ekson  13  posisi  basa pada basa 1608....2300.
Protein CAT diambil melalui situs www.ncbi.nml.gov  menu  protein  dengan accesion number NP_001743  terdiri dari 527  asam  amino  dengan  bentuk  linear. Melalui  situs  www.ncbi.nml.gov  menu BLAST-protein  BLAST,  dapat  ditelusuri kemiripan  (homologi)  sekuen  protein CAT  Homo  sapiens    dengan  spesies  lain (orthologi)  atau  dengan  sekuen  protein lain  (paralogi)  dalam Homo  sapiens itu (dalam spesies yang sama). Berdasar nilai identifikasi  ( query coverage ) 100%, nilai E  ≤  0,  sumber  sekuen  referensi  (refseq) yang  serupa  (NP),  maka  diambil Pongo abelii sebagai  orthologi.  Untuk  orthlogi ini,  diambil  accesion  number  (sequence ID) NP_001124739.136652.1 (CAT, Pongo  abelii )  dimana  didapat  tingkat kemiripan 98% dan untuk paralogi adalah
ANALISIS BIOINFORMATIKA GEN CAT ( HOMO SAPIENS ): PENYANDI ENZIM ANTIOKSIDAN KATALASE DAN MUTASI C330T PADA DIABETES MELITUS TIPE 1
071
dengan accession  number (sequence  ID) AAK29181.1  (CAT, Homo  sapiens ) dengan tingkat kemiripan 99%.
Dari data www.uniprot.org diketahui  bahwa  CAT  ( Pongo  abelii) dengan acession number
Q5RF10 (CATA_PONAB) terdapat pada organisme  yang  bersifat  aerobik  dan berfungsi dalam melindungi sel dari efek toksik H 2 O 2 serta menstimulasi pertumbuhan sel.
Berdasarkan  data  yang  diperoleh dari http;//www.uniprot.org menu uniprot KB  juga  diketahui  bahwa  protein  CAT berlokasi  di  peroksisom  dan  memiliki fungsi molekuler sebagai enzyme binding, protein  homodimerization  activity dan receptor  binding . CAT berfungsi sebagai enzim antioksidan yang membantu sebagai  katalis  proses  perubahan  H 2 O 2 menjadi H 2 O dan O 2 . Disamping itu juga berfungsi  sebagai  kofaktor  heme  dan NADP + .  CAT  mempunyai  gugus  aktif pada  posisi  75-75  dan  148-148  serta sebagai metal binding dari Fe pada ligand Heme.
Ekspresi Dan Fungsi Klinis CAT Pada Diabetes
CAT merupakan gen yang menyandi  protein  katalase.  Katalase berfungsi  sebagai  biokatalisator  dalam dekomposisi  hidrogen peroksida menjadi oksigen  dan  air.  Hal  ini  membantu melindungi  sel  dari  sifat  toksik  hidrogen peroksida. Aktivitas katalitik dari katalase adalah sebagai berikut :
2 H 2 O 2 O 2 + 2 H 2 O
Dari  sekuensing  gen  CAT  untuk semua  exon  ,  exon/intron  junctions,  dan daerah  5-prime dan 3-prime seperti pada akatalasemia tipe Jepang. Wen , et al , pada tahun  1990  menemukan  bahwa  kelainan genetik dihasilkan akibat splicing mutation ,  yaitu  subsitusi  G  terjadi  pada
posisi  ke  5  dari  intron  4.  Pada  studi menggunakan chimeric gene yang terdiri atas  gen  normal  dan  gen  mutan  dan sebagian gen alpha globin, Wen menemukan bahwa gen mutan terjadi bila gen tsb tersusun sebagai  COS-7, dimana splicing abnormal  terjadi  (Wen et  al .,
1990).
Mutasi    yang  sama  terjadi  pada DNA  pada kelompok akatalasemia yang lain (Wen, et al., 1990).  Kishimoto, et al pada 1992 menemukan mutasi yang sama pada  2    pasien    Jepang    yang  tidak  ada keterkaitan  genetik,  dan  menyimpukan bahwa    hanya  ada  mutasi single pada allelle  yang  tersebar  pada  populasi Jepang.  Penelitian  lain  dari  Hirono et  al (1995) menemukan polimorfisme
akatalasemia  pada  populasi  Jepang terjadi  pada  CAT,  1-BP,  358T.  Pada individu  Jepang  dengan  akatalesemia, Hirono mengindentifikasi suatu homozigous  1-bp  deletion  (358T)  pada exon 4 dari gen CAT, yang menyebabkan terjadinya frameshift dan premature termination codon .
Dari  studi  literatur  diketahui mutasi  CAT  pada  C330T  terjadi  pada daerah  promotor,  dan  merupakan  mutasi missense dimana  terjadi  subsitusi  asam amino Alanin menjadi Valin (Ala110Val, rs  1001179  ).  Mutasi  ini  terjadi  akibat perubahan  translasi  protein  nomor  110 yang  mengubah  kodon  GCC  menjadi GTC. Mutasi ini secara klinis mempunyai keterkaitan  dengan  resiko  terjadinya diabetes tipe 1 (Forsberg et al ., ).
Dari berbagai penelitian diketahui bahwa,  mekanisme  kerja  katalase  pada diabetes  tipe  1  adalah  dengan  cara meredam stres oksidatif yang ditimbulkan akibat  kelebihan  H 2 O 2 yang  dapat merusak sel β pankreas sebagai penghasil insulin.
Mekanismenya  adalah  dengan cara  katalase  berfungsi   sebagai   enzim
antioksidan  yang  berfungsi  sebagai biokatalisator  dengan  merubah  H 2 O 2 sebagai  radikal  bebas  yang  reaktif menjadi molekul H 2 O dan O 2 yang tidak reaktif    Dengan  cara  ini  efek  toksik  dari H 2 O 2 yang merusak sel β pankreas dapat diminimalisir. Seperti yang telah dilaporkan  dari  berbagai  penelitian defisiensi  katalase  akan  berakibat  pada kurangnya  aktivitas  enzim  anti  oksidan katalase,  sehingga  dapat  menimbulkan akatalasemia  yang  merupakan  faktor resiko  terjadinya  diabetes  tipe  1.  Hal  ini disebabkan karena terjadinya mutasi gen yang berasosiasi pada terjadinya akatalasemia (Kodydkova,
2011;
Chistiskov,  2004,  2006;  Tamai,  2007; Ogata, 1991;  Goth, 2000).
Analisis  Protein  CAT:  Komposisi, Profil, dan Lokasi
Untuk  mengetahui  komposisi protein CAT digunakan situs www.expasy.org  menu  ProtPram.  Dari hasil penelusuran ProtPram diketahui ada perbedaan  antara  mutan  C330T  CAT dengan  protein  normalnya,  diantaranya adalah : berat molekul mutan C330T CAT adalah 59784,73% Ala menjadi 7,8% dan Val  menjadi  7,2%;  Formula  menjadi C 2683 H 4067 N 753 O 779 S 14 ;  stabilitas  index menjadi  29,99  dan  stabilitas  alifatik adalah  68,65,  serta  GRAVY  menjadi-
0,58.
Untuk  melihat  adanya  perbedaan topologi  protein  (hidrofobisitas)  protein CAT  yang  normal  dan  mutan  dilakukan analisis menggunakan program pada web www.expasy.org. Sifat hidrofobik dianalisa  menggunakan Hphob./Kyte  & Doolittle. Hasil  analisa  menunjukkan kedua protein pada posisi 330 mempunyai  nilai  skala Hphob./Kyte  & Doolittle  < 0,5,  sehingga  disimpulkan kedua protein bukanlah protein hidrofobik.
Prediksi  apakah  protein  CAT normal  dan  mutan  merupakan  protein transmembran  dianalisis  menggunakan skala  asam amino Transmembrane tendency .  Hasil  analisa  menunjukkan angka < 0,5, sehingga dapat disimpulkan bahwa protein ini bukan protein transmembran.
Selanjutnya  dilakukan  analisa terhadap  sifat  polaritas  protein  CAT normal  dan  mutan  menggunakan  web www.expasy.org situs Protscale menggunakan  menu  skala    Polaritas Zierman. Dari hasil analisa ini didapatkan untuk  kedua  protein  pada  posisi  mutasi C330T  didapatkan  nilai  yang  hampir sama  yaitu  skor  28.  Ini  menunjukkan bahwa  protein  CAT  normal  dan  mutan mempunyai  polaritas  yang  cukup  tinggi. Hal  ini  didukung  oleh  data  sifat hidrofobiknya yang < 0,5 yang menunjukkan sifat yang lebih hidrofilik.
Analisa  terhadap  prediksi  heliks untuk  protein  CAT  normal  dan  mutan dilakukan  untuk  memastikan  bahwa protein ini bukanlah protein transmembran.  Untuk  itu  dilakukan analisa  terhadap  kemungkinan  adanya struktur heliks pada transmembran proteinnya. Analisis dilakukan menggunakan program predicting
transmembran  protein  topology  with  a hidden Markov model (TMHMM).
Dari  data  di  atas  untuk  kedua protein  tidak  terdapat  nilai  Tm  yang menunjukkan  bahwa  protein  ini  adalah bukan  protein  transmembran.  Oleh karena  itu  dapat  disimpulkan  bahwa protein  CAT  normal  dan  mutan  adalah bukan protein transmembran. Namun dari data  MEMSAT3  dan  MEMSAT-SVM didapatkan  data  bahwa  CAT  protein transmembran. Dari data tersebut didapatkan  bahwa  tidak  ada  sinyal peptida  yang  terdeteksi,  terdapat  1  buah pore lining helix pada posisi 445-468, dan
ANALISIS BIOINFORMATIKA GEN CAT ( HOMO SAPIENS ): PENYANDI ENZIM ANTIOKSIDAN
KATALASE DAN MUTASI C330T PADA DIABETES MELITUS TIPE 1
073 1 transmembran helix dimana N terminalnya berada diluar ekstraseluler.
Analisa  selanjutnya  dilakukan untuk  melihat  apakah  protein  CAT normal dan mutan mengalami modifikasi pasca  translasi.  Untuk  itu  digunakan analisis protein program SignalP dari web http://www. cbs.dtu.dk/service menu Signal P.
Dari  hasil  analisa  didapatkan bahwa  kedua  protein  bukan  protein transmembran,  dimana  tidak  ditemukan adanya sinyal peptid a pada kedua protein CAT  normal  maupun  mutan.  Sinyal peptida  adalah  sinyal  N-terminal  yang mengarahkan protein melintasi membran ER pada eukariot. Namun dari data yang didapat  dari  web  www.expasy.org  menu TargetP,  tidak  terdapat  perbedaan  yang signifikan  dari  kedua  protein  dimana mTP  CAT  normal  adalah  0,094  dan mutan  0,095,  SP  yang  menunjukkan sinyal    Peptida  untuk  CAT  normal  0,61 dan  mutan  0,60.  Dari  data  ini  dapat disimpulkan,  karena  kedua  protein  ini mempunyai sinyal peptida, maka protein CAT  normal  dan  mutan  termasuk kelompok protein secretory.
Glikosilasi merupakan proses penting  modifikasi  pasca  translasi  yang berpengaruh pada proses pelipatan, lokalisasi, kelarutan, antigenisitas, aktivitas  biologis,  serta  interaksi  protein dengan  sel.  Untuk  menganalisa  glikolasi digunakan software NetGlyc. Hasil analisa menunjukkan bahwa protein CAT normal memiliki  4  motif  glikosilasi.  Mutasi rs1001179  ternyata  tidak  mengubah  situs glikosilasi  pada  protein  CAT  mutan.  Hal ini  tidak  merubah  fungsi  penting  dari protein CAT.
Analisis Protein CAT: Struktur sekunder dan 3D
Analisa  terhadap  struktur  protein berperan penting dalam memahami fungsi protein,  rekontruksi  terhadap  sruktur
protein,  dan studi terhadap interaksi yang terjadi  antara  protein.  Analisa  terhadap struktur sekunder protein dilakukan dengan menggunakan situs http://bioinf.cs.ucl.ac.uk/ menu PSIPRED.
Dari  analisa  struktur  sekunder  melalui situs  http://www.bioinf.cs.ac.uk/  menu PSIPRED didapatkan bahwa protein CAT normal  dan  mutan  memiliki  struktur sekunder  yang  tersusun  dari  heliks  dan koil.
Struktur  3D  protein  CAT  terdiri atas bentuk heliks (warna merah) dan koil (warna  hijau).  Struktur  3D  Ala110Val CAT  sama  dengan  struktur  3D  CAT normal,  hanya  berbeda  pada  asam  amino no  110  yang  mengubah  Alanin  menjadi Valin.
Mutasi misssense SNP Ala110Val (C330T,  rs1001179)  terletak  di  struktur 3D CAT pada asam amino urutan ke 110 yang  mengubah  Alanin  (A)  menjadi Valin(V) (data RefSNP/dbSNP
rs1001179).
Selanjutnya  untuk  menganalisa fungsi  protein  mutan  terlebih  dulu  dicari situs  aktif  dari  protein  CAT  pada www.expasy.com  menu  Prosite.  Protein CAT mempunyai 5 situs aktif yaitu: situs N miristoilasi pada posisi basa 32-37, 121- 126,  204-209,  399-404,  516-521;  situs Amidasi  pada  posisi  basa  103-106;  situs fosforilasi  protein  kinase  C  (PKC)  pada posisi  basa  125-127,  167-169,  187-189, 201-203,  219-221,  271-273,  301-303; situs  fosforilasi  casein  kinase  II  (CK  II) pada  posisi  125-128,  246-249,  254-257, 417-420,  434-437;  N  glikosilasi  pada posisi  basa  244-247,  439-442  dan fosforilasi Tyrosin kinase pada posisi 252- 260.  Dari  data  situs  aktif  tersebut, dilakukan  rekontruksi  protein  mutan Ala110Val dengan PYMOL.
Dari  hasil  rekontruksi  ini  ternyata posisi SNP pada basa 110 merubah Alanin menjadi  Valin, dengan  mengubah  kodon
GCC  menjadi  GTC.  Situs  ini  berdekatan letaknya dengan situs amidasi.
Posisi yang berdekatan ini diperkirakan  akan  mengganggu  fungsi amidasi  dari  protein  CAT  sehingga berpengaruh pada ekspresi CAT. Terganggunya ekspresi CAT menyebabkan peningkatan terhadap berkurangnya  ekspresi  CAT,  sehingga menyebabkan defisiensi CAT yang
berakibat turunnya aktivitas enzim antiksidan CAT.
Hal  ini  menyebabkan  toksisitas H 2 O 2 pada  sel  beta  pankreas  meningkat, sehingga menurunkan sekresi insulin yang menjadi faktor resiko pada disbetes tipe 1. Hal ini dapat dijadikan dasar dalam biologi molekuler dalam mempelajari patomekanisme dari diabetes tipe 1.
Gambar 1. Struktur 3D dari CAT normal  (A)  dan mutan (B)
Gambar 2. Struktur 3D dari CAT normal (A) dan mutan (B) dengan situs aktivasi Ala110Val.
Posisi Ala110Val
ANALISIS BIOINFORMATIKA GEN CAT ( HOMO SAPIENS ): PENYANDI ENZIM ANTIOKSIDAN
KATALASE DAN MUTASI C330T PADA DIABETES MELITUS TIPE 1
Disain Primer dan Situs Rektriksi CAT Primer yang didapat dari www.ncbi.nlm.gov menu BLAST dilakukan analisis menggunakan program
NetPrimer, dan dipilih primer yang terbaik sesuai  dengan  karakteristik  primer  yang baik.Dari  analisis  ini  didapatkan  disain primer  yang  dipilih  untuk  mutasi  CAT C330T  adalah :
Forward primer: CAGATGCAGCACTGGAAGGA dengan  panjang 20 bp,Tm = 59,18 o C
Reverse primer: CCCGATTCTCCAGCAACAGT dengan panjang  20 bp, TM = 59,81 o C
Analisis  selanjutnya  dilakukan terhadap  kedua  primer  diatas,  dengan menggunakan  Perl  Primer  untuk  melihat stabilitas  primer  tersebut.  Kemudian dilakukan alimenasi primer untuk menunjukkan  spesifitas  primer  tersebut. Dari  analisis  ini  didapatkan  bahwa    ΔG forward  primer  -22,22  kcal/mol  dan reverse primer  ΔG  -22,24 kcal/mol (< -3 kkal/mol),  yang  berarti  kedua  primer  ini stabil.
Selanjutnya  dilakukan  pencarian enzim  restriksi  untuk  mengenali  mutasi CAT  C330T.  Hal  ini  dilakukan  dengan menggunakan software BREBASE dengan pilihan NEBcutter. Mutasi C330T
CAT dapat dideteksi dengan menggunakan metode restriction fragment length polymorphism (RFLP)
menggunakan enzim restriksi. Dari analisis  ini,    didapatkan  enzim  rektriksi yang dapat memotong situs G dan C pada posisi 330 adalah CviKI-1. Enzim rektriksi CviKI-1 dapat memotong situs antara basa G  dan  C  dengan  pola blunt  end. Pada individu  normal/ wildtype maka  situs  GC akan  dapat  dikenali,    tapi  pada  individu mutan  dimana  terjadi  perubahan  C menjadi  T,   maka situs mutan (GT) tidak dapat  dikenali  oleh  enzim  CviKI-1.  Dari
data analisis menggunakan situs REBASE menu  NEBCutter  didapat  juga  enzim rekstriksi yang lain yaitu  enzim rektriksi Hae III yang memotong G dan C.

## PENUTUP
Kajian  Bioinformatika  pada  gen CAT  dan  tipe  mutannya  C330T  ini memberikan  berbagai  informasi  yang bermanfaat dalam menjebatani
pengetahuan  dasar  tentang  CAT  dengan patomeknisme  dari  penyakit  yang  terjadi akibat mutasi pada gen CAT. Dari analisa ini ternyata mutasi pada C330T berkaitan dengan diabetes tipe 1.  Hal ini disebabkan akibat  terjadinya  mutasi  pada  gen  CAT, sehingga menyebabkan menurunnya ekspresi gen CAT. Hal ini mengakibatkan berkurangnya  aktivitas  CAT  sebagai biokatalisator  dan  enzim  antioksidan dalam merubah H 2 O 2 yang bersifat toksik terhadap sel –(termasuk sel beta pankreas sebagai  penghasil  insulin)  menjadi  H 2 O dan O 2 .

## DAFTAR PUSTAKA
Chistiav  D.A,  Savostanov  K.V,  Torakulov R.I, et al . (2004). Anew type 1 diabetes susceptibility locus containing the catalase gene (chromosome 11p113) in a Russian  population. Diabetces  Metab .Res. Rev ; 20 (3): 219-22.
Chistikov D.A, Zotova E.V, Sovost’áno K.V, et  al .  (2006).  The  C262T  promoter polymorphism  of  the  catalase  gene  is associated  with  diabetic  neuropathy  in type 1 diabetic Russian patients. Diabetes metab ; 32(1): 63-68
Fosberg L., Lyrrenas et al., (2001). A common functional C-T substitution polymorphisme in the promoter region of human catalase gene influences transcription  factor  binding,    reporter gene    trasncription    and  is  correlated  to blood  catalase  levels. Free  Radic,  Biol, Med , 2001; 30: 500-505.
Franco  A,  Dolzan  V.M,  Areric  N.  (2008).
Asbestosis and catalase genetic polymorphism. Arh.Hig.Rada.Toxico , 2008; 59: 233-240.
Goth L, Shemirani A, Kalmir. (2000). A novel catalase mutation (a GA insertion) causes the  Hungarian  type  of  acatalasemia.
Blood Cells. Mol & Dis; 26(2): 151-154. Goth L, Rass P, Madarasi I. (2005). Detection of  novel  familial  catalase  mutation (Hungarian type D) and the posible risk of  inherited  catalase  deviciency  for dibabetes  melitus. Electropjoresis ;  26:
1646-1649
Goth  L,  Eaton  J.W.  (2000).  Hereditary catalase  deficiencies  and  increased  risk of diabetes. Lancet; 356: 1820-1821.
Hamilton,  Howard  B,    Neel  J.V.  (1963).
Genetic heterogeneity in human Acatalesemia. Am. J. Hum. Genet ; 15(4):
408-419.
Kodydkova  J,  Vavrova  L,  Kocik  M,  Zak  A. (2014). Human
catalase, its polymorphisms,  regulation  and  changes
of its cctivity in different diseases., Folia Biologica ; 60(4): 153-167
Kishimoto  Y,  Murakami  Y,  Hayashi  K, Takahara  S,  Sugimura  T,  Sekiya  T. (1992). Detection of a common mutation of  the  catalase  gene  in  Japanese acatalasemic  patients. Hum.  Genet ;    88: 487-490 Ogata  M,  Wang  D.H,  Ogino  K.  (2008). Mamalian  acatalasemia:  the  perspective of bioinformatics and genetic toxicology, Acta  Med  Okayma ;  62:  345- 361
Tarnai I, Csordas M, Sukei E, Shermiran Goth
L. (2007). Effect of C111T polymorphism  in  exon  9  of  the  catalase gene  on  blood  catalase  activity  in different  type  of  diabetes  mellitus. Free Radic, Res ; 4: 806-811.
Wen  J.K,  Osumi  T,  Hashimoto  T,  Ogata  M. (1990).  Molecular  analysis  of  human acatalasemia: identification of a splicing mutation. J. Mol. Biol .  211(2): 383-393.