Katabolisme protein

Katabolisme protei n merupakan mekanisme pengubahan nitrogen asam amino menjadi urea. Pengubahan ini dilakukan untuk menghilangkan ke toksik-an pada produk asam amino. Seperti contohnya pada amonia. Amonia dari nitrogen alpha-amino asam amino bersifat toksik sehingga jaringan akan mengubah amonia menjadi nitrogen amida glutamin yang nontoksik. Lalu glutamin tadi akan di proses melalui deaminasi glutamin yang membebaskan amonia, kemudian diubah menjadi urea yang nontoksik. Berikut adalah proses pemecahan protein dan sintesis protein menjadi urea.

Pencernaan Protein

Pencernaan protein dimulai di lambung. Lingkungan yang sangat asam dalam lambung merupakan pemicu denaturasi protein. Protein yang telah didenaturasi akan diolah oleh enzim pepsin yang mengkatalisis hidrolisis non-spesifik ikatan peptida pada pH optimum 2. Di lumen usus halus, pankreas mensekresikan enzim proteolitik (lisis protein) antara lain tripsin, kimotripsin, elastase, dll. Enzim-enzim tersebut bekerja sama memecah protein menjadi asam amino bebas beserta dipeptida dan tripeptida. Produk hasil tersebut akan diabsorbsi oleh mukosa sel usus, yang akan dilepas ke pembuluh darah dimana produk tersebut akan diserap jaringan lain.

Pengolahan Protein Selular

Protein yang telah dipecah oleh enzim proteolitik akan terus menerus disintesis dan didegradasi oleh sel. Protein yang akan didegradasi ditandai oleh protein yang disebut Ubiquitin. Ubiquitin adalah protein kecil yang ditemuukan di sel eukariot. Ubiquitin akan menempel pada terminal sigma-amino residu lisil, menandai protein tersebut untuk didegradasi.

Pada terminal karboksil ubiquitin, terdapat residu glisil. Glisil ini akan menempel pada sigma-amino beberapa residu lisil pada protein yang akan didegradasi. Pengikatan isopeptida antara ubiquitin dengan terminal sigma-amino menggunakan ATP. Selanjutnya penguraian terjadi di proteasom.

Proteasom

Enzim yang menjalankan proteolisis pada protein yang telah ditandai ubiquitin adalah proteasom (kompleks protease berbentuk silindris dan besar, terdapat di nukleoplasma dan sitoplasma). Enzim ini merupakan protein yang menggunakan ATP untuk menghidrolisis ikatan peptida. Proteasom memiliki inti 20S untuk mencerna protein dan 19S subunit pengatur. Tempat yang memiliki threonin atau residu serin yang berfungsi menyerang ikatan karbonil protein untuk membentuk intermediet asil-enzim yang akan dihidrolisis air adalah N-terminal pada beta-subunit (2 bagian tengah pada 14 subunit dalam komplek 20S yang berbentuk cincin).

Protein akan didegradasi sampai semuanya telah menjadi peptida yang terdiri dari 7 sampai 9 residu. Peptida ini akan didegradasi lebih lanjut yang akan menghasilkan asam amino. Pengolahan asam amino terjadi pada proses transaminasi.

Transaminasi

Transaminasi terjadi di hati. Transaminasi saling mengonversi pasangan asam alpha-amino dan asam alpha-keto(alpha-keto berfungsi sebagai prekursor glukoneogenesis atau intermediet dalam siklus asam sitrat). Transaminasi bersifat reversibel, dan terdapat enzim aminotransferase yang berperan banyak dalam proses ini. Pada enzim aminotransferase, terdapat koenzim piridoksal fosfat (PLP). PLP adalah turunan vitamin B6 yang dapat mengalami tata ulang dan memiliki basa Schiff. Dalam transaminasi, PLP berfungsi sebagai pembawa gugus amino. Penggabungan PLP dengan gugus amino (alpha-amino) membentuk asam alpha-keto dan piridoksamin fosfat terikat-enzim yang membentuk basa Schiff dengan adanya asam keto kedua. Nitrogen alpha-amino juga dikeluarkan dalam penggabungan tersebut.

Alanin aminotransferase dan glutamat aminotransferase mengatalisis pemindahan gugus amino ke piruvat (membentuk alanin) atau ke alpha-ketoglutarat (membentuk glutamat). Kedua enzim tersebut bersifat spesifik. Alanin merupakan suatu substrat untuk enzim glutamat aminotransferase, sehingga nitrogen asam amino yang ditransaminasi terkumpul di L-glutamat. L-glutamat merupakan satu-satunya asam amino yang dapat menjalani deaminasi oksidatif.

Deaminasi Oksidatif

Deaminasi oksidatif adalah pembebasan nitrogen yang ada pada L-glutamat. Sebelum L-glutamat dideaminasi, L-glutamat diubah bentuknya menjadi L-glutamin yang berguna mengubah amonia menjadi nontoksik oleh glutamin sintase dan dengan bantuan Mg-ATP. Beda L-glutamat dengan L-glutamin adalah pada L-glutamat masih terdapat NH3+ sedangkan pada glutamin telah menjadi NH2. Pembebasan ini dikatalisis enzim L-glutamat dehidrogenase dan dengan bantuan H2O, menghasilkan NH3 dan alpha-ketoglutarat

.