Jalur translokasi arginina-kembar

Jalur translokasi arginina-kembar, dikenal juga sebagai jalur Tat, adalah mekanisme ekspor protein atau jalur sekresi yang ditemukan di tumbuhan, bakteri, dan arkea. Berbeda dengan jalur Sec yang mentransportasikan protein dalam bentuk struktur primer, jalur Tat berperan dalam translokasi protein terlipat melewati dwilapis lipid membran plasma. Pada tumbuhan, translokase Tat terletak di membran tilakoid dari kloroplas dan berperan untuk mengirim protein ekspor ke lumen tilakoid. Pada bakteri, translokase Tat ditemukan di membran sitoplasma dan berperan untuk mengirim protein ke selubung sel atau ke ruang ekstrasel. Sejumlah penelitian mengusulkan adanya kemungkinan translokase Tat pada mitokondria tumbuhan. Kemampuan mekanis utama jalur ini adalah transpor protein terlipat melalui membran yang ketat terhadap ion. Hal tersebut sangat sulit dilakukan. Bahkan, hanya ada satu sistem transpor protein lain yang mampu melakukan hal serupa, yakni jalur impor peroksisom.
Pada membran tilakoid tumbuhan dan bakteri gram-negatif, translokasi Tat terdiri dari tiga protein membran esensial: TatA, TatB, dan TatC. Pada jalur Tat yang paling banyak dipelajari, jalur milik bakteri gram-negatif Escherichia coli, ketiga protein diekspresikan dari sebuah operon dengan protein Tat keempat, yakni TatD. Protein TatD sendiri tidak diperlukan dalam menjalankan fungsi jalur Tat. Protein Tat kelima, TatE, bersifat homolog terhadap protein TatA dalam jumlah yang sangat rendah dibanding TatA. Sejauh ini, peneliti menganggap TatE tidak memiliki peran yang signifikan dalam jalur Tat. 

Jalur Tat pada bakteri gram-positif tidak memiliki komponen TatB, melainkan hanya TatA dan TatC saja. Protein TatA pada bakteri gram-positif bersifat dwifungsi sehingga dapat berperan seperti TatA sekaligus TatB pada E. coli.

 Persinyalan 
Nama jalur Tat merujuk kepada motif arginina-kembar yang sangat terkonservasi (S/TRRXFLK). Motif ini ditemukan di ujung-N dari peptida sinyal protein penumpang yang bersangkutan. Peptida sinyal akan dibuang dengan peptidase sinyal setelah pelepasan protein yang hendak ditranspor dari kompleks Tat. Setidaknya ada dua molekul TatC yang eksis berdampingan dengan tiap translokator Tat. Banyak studi yang menemukan bahwa arginina-kembar memiliki peran yang krusial terhadap fungsi peptida sinyal, sementara mutasi di residu motif lain tidak terlalu berdampak pada transpor protein. Namun, perlu diingat bahwa motif arginina-kembar juga terdapat pada sekuens yang ditujukan untuk ditranspor melalui jalur Sec. Peptida sinyal untuk jalur Tat umumnya lebih hidrofilik pada daerah h dibandingkan peptida sinyal yang ditujukan untuk jalur Sec. Bahkan, peningkatan hidrofobisitas pada daerah tersebut dapat menyebabkan sekuens diarahkan ke jalur Sec. Daerah c dari peptida sinyal arginina-kembar juga mengandung asam amino basa. Keberadaan asam amino basa memang bukan syarat pengenalan mekanisme Tat, tetapi sejumlah eksperimen menunjukkan keberadaan asam amino basa menghasilkan keenganan interaksi dengan jalur Sec. Faktor ini bisa digunakan untuk memprediksi apakah suatu sekuens ditujukan ke jalur Sec atau ke jalur Tat dengan program bioinformatika.

Salah satu aspek menarik dari jalur Tat adalah kemampuannya untuk mengirim protein tanpa sekuens sinyal. Hal tersebut dimungkinkan dengan cara membentuk kompleks dengan subunit partner dari ujung-N peptida sinyal arginina-kembar (sering disebut hitchhiking/menumpang). Salah satu protein yang menggunakan mekanisme ini adalah subunit besar dari enzim hidrogenase terekspor. Mereka menempel erat ke subunit yang lebih kecil (memiliki peptida sinyal), misalnya HyaA. 

 Peran di berbagai mahkluk hidup 

 Patogen 
Tidak semua bakteri memiliki gen tatABC di genom mereka.Organism Namun, bagi bakteri yang memilikinya, tidak ada perbedaan antara gen tatABC milik patogen dan nonpatogen. Beberapa bakteri patogen membutuhkan jalur Tat yang fungsional untuk dapat menginfeksi inangnya dengan maksimal, misalnya Pseudomonas aeruginosa, Legionella pneumophila, Yersinia pseudotuberculosis, dan E. coli O157:H7. Selain itu, sejumlah faktor virulensi yang dikeluarkan bakteri patogenik juga bergantung pada jalur Tat. Misalnya enzim fosfolipase C yang dikeluarkan menggunakan jalur Tat di Pseudomonas aeruginosa. Mycobacterium tuberculosis juga diduga menggunakan jalur Tat untuk mengeluarkan enzim fosfolipase C.

 Eukariota 
Tidak hanya pada bakteri dan arkea, jalur Tat juga ditemukan di tumbuhan dan protista. Jalur Tat yang dimiliki sianobakteri, leluhur kloroplas eukariota, terkonservasi di membran tilakoid tumbuhan dan kloroplas alga. Proses fotosintesis bergantung kepada jalur Tat karena perakitan fotosistem II dan kompleks sitokrom b6f memerlukan jalur ini. Banyak protista dan tumbuhan yang genom mitokondrianya mengandung gen homolog dari TatC. Fungi tidak memiliki jalur Tat, sementara pada hewan hanya ditemukan pada spons homoscleromorpha nirspikula.

 Dugaan alasan keberadaan 
Ada banyak jalur transportasi protein pada mahkluk hidup, misalnya jalur Sec yang terkonservasi pada seluruh domain kehidupan. Namun, dibandingkan jalur Sec, jalur Tat mentransportasikan protein dalam bentuk terlipat. Ada beberapa alasan utama berdasarkan hasil eksperimen: menghindari ion yang dapat menganggu insersi ke situs aktif protein, kebutuhan memasukkan kofaktor kompleks, dan transpor kompleks protein hetero-oligomer (terdiri dari banyak polipeptida). Ada pula yang menyebutkan bahwa jalur Tat diperlukan karena faktor pelipatan yang hanya terdapat sitoplasma maupun kesulitan menjaga protein tetap dalam bentuk primer. Misalnya, organisme holofilik diduga menggunakan jalur Tat sebagai mekanisme transpor utama dikarenakan sulitnya melipat protein di lingkungan berkadar garam tinggi tanpa chaperone.

 Referensi 

Kategori:Sekresi