Peptida, protein, dan asam amino: perbedaan terpenting

Asam amino adalah unit molekul dasar yang membentuk peptida dan protein. Peptida adalah rantai gugus asam amino yang dihubungkan terutama oleh ikatan peptida, sedangkan protein terdiri dari satu atau beberapa rantai polipeptida, di mana urutan, struktur, interaksi antar bagian, pemrosesan biologis, dan konteks fungsionalnya memengaruhi identitasnya. Semua kelompok ini saling terkait secara kimiawi, tetapi istilah-istilah tersebut tidak dapat digunakan secara bergantian.

Perbedaan antara asam amino bebas dan peptida relatif mudah ditentukan: penggabungan asam amino melalui ikatan peptida mengakibatkan terbentuknya molekul baru dengan urutan dan cara ikatan atom tertentu. Batas antara Perbedaan antara peptida dan protein jauh lebih tidak jelas.

Panjang rantai merupakan kriteria acuan yang berguna. Dalam materi pendidikan atau beberapa sistem klasifikasi, misalnya, sering ditemukan batas konvensional sekitar 50 residu asam amino. Namun, literatur ilmiah tidak menggunakan satu batas universal. Rantai yang terdiri dari sepuluh residu telah digambarkan sebagai protein mini, molekul yang tersusun secara terstruktur dan terdiri dari 29 residu tersebut disebut sebagai polipeptida, dan beberapa protein dapat berada dalam keadaan yang sangat tidak teratur, alih-alih memiliki satu struktur yang stabil dan padat. [1] [2] [3]

Contoh-contoh ini menunjukkan sebuah prinsip penting: Panjang urutan memberikan informasi penting, tetapi hal itu saja tidak cukup untuk mengklasifikasikan setiap rantai asam amino secara pasti.

Agar dapat membedakannya dengan lebih baik peptida, polipeptida dan protein, ada baiknya mempertimbangkan beberapa karakteristik sekaligus:

• jumlah sisa asam amino;
• urutan mereka;
• apakah molekul tersebut bersifat linier, siklik, bercabang, atau berantai ganda;
• jenis ikatan kovalen;
• struktur yang telah dikonfirmasi secara eksperimental;
• modifikasi pasca-translasi atau kimiawi;
• cara pemrosesan molekul secara biologis;
• terminologi yang digunakan untuk molekul tertentu dalam literatur ilmiah.

Dalam artikel ini, kami menjelaskan bagaimana asam amino, peptida, polipeptida, dan protein saling terkait, bagaimana panjang rantai memengaruhi terminologi yang digunakan, bagaimana ikatan peptida membentuk rantai, serta mengapa pemahaman tentang urutan, arsitektur molekuler, dan sifat-sifat yang telah dibuktikan secara eksperimental lebih informatif daripada nama kategori itu sendiri.

Apa perbedaan antara asam amino, peptida, dan protein?

Asam amino adalah unit penyusun tunggal

Khas asam amino alfa mengandung atom karbon pusat yang terikat pada gugus amina, gugus karboksil, atom hidrogen, dan rantai samping yang bervariasi.

Rantai sampinglah yang membedakan satu asam amino dengan yang lain.

Dalam kondisi yang terdapat di banyak lingkungan biologis, gugus amino dan karboksil sering kali muncul dalam bentuk bermuatan. Oleh karena itu, rumus struktur netral yang umum digunakan dalam kimia dasar merupakan cara yang berguna untuk menggambarkan asam amino, tetapi tidak selalu mewakili keadaan ionik dominannya dalam setiap kondisi biologis.

Rantai samping masing-masing asam amino memiliki perbedaan, antara lain:

• ukuran;
• muatan listrik;
• polaritas;
• sifat hidrofobik;
• kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen;
• sifat-sifat spasial;
• reaktivitas kimia.

Misalnya, glisin memiliki satu atom hidrogen sebagai rantai sampingnya, sehingga secara struktural ukurannya lebih kecil daripada asam amino standar lainnya. Sementara itu, sistein memiliki rantai samping yang mengandung atom belerang, yang dapat berperan dalam pembentukan jembatan disulfida.

Asam amino lainnya dapat mengandung rantai samping aromatik, asam, basa, polar, atau terutama nonpolar.

Perbedaan-perbedaan ini membantu memahami mengapa penggantian satu asam amino dengan yang lain dapat mengubah sifat peptida atau protein. Rangka molekul tersebut mungkin masih terikat melalui ikatan peptida yang sama, tetapi sifat-sifat kimianya berubah akibat adanya rantai samping tertentu.

Asam amino juga dapat terdapat dan berperan dalam metabolisme secara terpisah dari peptida atau protein.

Asam amino bebas adalah molekul-molekul terpisah.

Setelah dimasukkan ke dalam rantai peptida atau protein, masing-masing unit tersebut secara lebih tepat disebut sebagai sisa asam amino.

Dalam bahasa sehari-hari, pernyataan bahwa protein adalah „rantai asam amino” dapat dimengerti. Namun, dari sudut pandang kimia struktural, istilah „rantai gugus amino” lebih tepat, karena penyisipan asam amino ke dalam rantai tersebut mengubah konteks kimianya.

Peptida terdiri dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida

Dalam kerangka peptida yang umum, atom karbon dari gugus karbonil yang berasal dari gugus karboksil satu rantai terikat pada atom nitrogen yang terikat pada rantai berikutnya.

Ikatan amida kovalen ini disebut ikatan peptida.

Gabungan kedua sisa tersebut menghasilkan dipeptida.

Tiga sisa tersebut membentuk tripeptida.

Empat membentuk tetrapeptida, dan perpanjangan rantai lebih lanjut menyebabkan terbentuknya peptida dan polipeptida yang semakin panjang, yang didasarkan pada jenis kerangka kimia umum yang sama.

Molekul yang sedang terbentuk itu lebih dari sekadar kumpulan unsur-unsur penyusunnya.

Campuran yang mengandung molekul glisin dan alanin yang terpisah secara kimiawi berbeda dari dipeptida glisilalanin.

Molekul gabungan tersebut memiliki:

• urutan tertentu;
• ikatan kovalen yang telah didefinisikan;
• kelompok akhir tertentu;
• massa molekulnya sendiri;
• konformasi yang mungkin;
• sifat kimia yang berbeda dari sifat asam amino masing-masing.

Pembalikan urutan tersebut menyebabkan terjadinya alanilglisin.

Glycylalanin dan alanylglycin mengandung jenis asam amino yang sama, tetapi memiliki urutan yang berbeda.

Contoh sederhana ini menunjukkan salah satu prinsip dasar kimia peptida:

Komposisi asam amino tidak sama dengan urutan asam amino.

Ikatan peptida juga memiliki sifat struktural yang khas. Konfigurasi elektronnya membatasi perputaran di sekitar ikatan karbon–nitrogen pada rangka, sementara ikatan-ikatan yang berdekatan bertanggung jawab atas sebagian besar kelenturan konformasi rantai tersebut.

Penelitian eksperimental dan komputasional menunjukkan bahwa gugus peptida secara umum berbentuk datar, meskipun mungkin terdapat sedikit penyimpangan dari planaritas ideal. [4]

Protein terdiri dari satu atau lebih rantai polipeptida

Protein umumnya dipahami sebagai makromolekul biologis yang tersusun dari satu atau beberapa rantai polipeptida.

Rantai-rantai ini dapat membentuk:

• struktur globular yang padat;
• struktur memanjang;
• struktur yang terkait dengan membran;
• wilayah yang fleksibel;
• wilayah-wilayah yang tidak teratur secara internal;
• kompleks yang terdiri dari beberapa rantai;
• kombinasi berbagai elemen struktural.

Beberapa protein juga mengandung karbohidrat, lipid, ion logam, gugus prostetik, modifikasi kovalen, atau komponen terkait lainnya yang terikat padanya.

Oleh karena itu, menyebut suatu molekul sebagai protein biasanya memberikan informasi yang lebih banyak daripada sekadar menyatakan adanya ikatan peptida.

Istilah ini menempatkan partikel tersebut dalam konteks yang lebih luas dalam konteks struktural dan biologis.

Namun, hal ini tidak berarti bahwa setiap molekul yang disebut sebagai protein harus memiliki:

• panjang minimum tertentu;
• satu struktur yang kaku secara permanen;
• hanya satu rantai polipeptida;
• aktivitas enzim;
• satu jenis fungsi biologis tertentu.

Protein KISS1 merupakan contoh yang baik.

Para peneliti menggunakan, antara lain, resonansi magnetik nuklir dan hamburan sinar-X sudut kecil untuk mengkarakterisasi KISS1 sebagai protein yang secara internal tidak teratur dan sedikit lebih memanjang daripada gumpalan polimer statistik pada umumnya. Oleh karena itu, klasifikasinya sebagai protein tidak bergantung pada adanya satu struktur yang padat dan stabil. [3]

Asam amino, peptida, dan protein – perbandingan

Tabel tersebut menunjukkan perbedaan-perbedaan konvensional dan tidak menetapkan satu batasan formal yang berlaku untuk semua molekul.

Contoh molekul-molekul kecil yang teratur serta protein yang tidak teratur secara internal menunjukkan di mana definisi-definisi yang disederhanakan memerlukan penjelasan lebih lanjut. [1] [2] [3]

Polimer apa yang terbentuk dari asam amino?

Ketika sejumlah besar sisa asam amino dihubungkan oleh rangka berulang yang mengandung ikatan peptida, maka terbentuklah polipeptida.

Protein dapat terdiri dari satu rantai polipeptida atau beberapa rantai yang tergabung menjadi struktur yang lebih besar.

Oleh karena itu, istilah-istilah ini menekankan ciri-ciri yang sedikit berbeda:

polipeptida terutama berkaitan dengan struktur kimia rantai tersebut;

protein biasanya menggambarkan molekul biologis utuh atau kompleks molekuler.

Perbedaan ini berguna saat membaca publikasi ilmiah.

Dalam sebuah makalah, para penulis dapat menjelaskan sintesis polipeptida sebelum menentukan struktur ruangnya atau aktivitas biologisnya. Dalam makalah lain, mereka dapat menganalisis protein yang terdiri dari beberapa rantai polipeptida.

Dalam semua kasus tersebut, hal ini tidak berarti adanya perubahan pada komposisi kimia dasar asam amino.

Dalam penelitian yang membandingkan ekspresi bakteri dengan sintesis peptida pada fase padat, dianalisis peptida berukuran 20–40 residu „polipeptida dan protein mini”. Terminologi yang digunakan menunjukkan bahwa istilah-istilah tersebut dapat memiliki tumpang tindih sebagian, tergantung pada panjang, sifat struktural, dan konteks ilmiahnya. [5]

Panjang rantai dan klasifikasi

Apa arti dari dipeptida, tripeptida, oligopeptida, dan polipeptida?

Dipeptida mengandung dua sisa asam amino.

Tripeptida berisi tiga.

Demikian pula, tetrapeptida dan pentapeptida masing-masing terdiri dari empat dan lima unit.

Nama-nama tersebut memungkinkan untuk menentukan jumlah sisa secara tepat, jika merujuk pada seluruh rantai yang dianalisis.

Oligopeptida biasanya mengacu pada rantai yang relatif pendek.

Polipeptida menekankan adanya banyak sisa asam amino dalam satu rantai dan sering kali, meskipun tidak selalu, digunakan untuk merujuk pada urutan yang lebih panjang.

Batasan numerik antara istilah-istilah seperti oligopeptida, peptida, dan polipeptida bervariasi tergantung pada disiplin ilmu dan publikasi yang bersangkutan.

Oleh karena itu, urutan yang sebenarnya atau jumlah residu yang disebutkan oleh para penulis lebih dapat diandalkan daripada mengasumsikan bahwa semua peneliti menggunakan konvensi yang sama.

Dalam rantai linier tanpa percabangan yang khas yang mengandung sisa-sisa terdapat:

n − 1 ikatan peptida dalam rangkaian rantai.

Jadi, tripeptida terdiri dari tiga residu, tetapi memiliki dua ikatan peptida.

Rantai terbuka yang terdiri dari sepuluh gugus memiliki sembilan ikatan semacam itu.

Hubungan ini berlaku untuk rantai terbuka tunggal.

Peptida siklik yang tertutup melalui ikatan antara ujung N dan C memiliki ikatan tambahan yang menutup rangka peptida tersebut; oleh karena itu, dengan n residu, peptida tersebut mengandung n ikatan peptida dalam rangka peptidanya.

Ikatan yang terdapat di antara rantai samping harus dianalisis secara terpisah.

Apakah 50 asam amino merupakan batas antara peptida dan protein?

Panjangnya sekitar 50 sisa asam amino kadang-kadang digunakan sebagai konvensi pendidikan praktis yang memungkinkan untuk membedakan peptida dari protein.

Namun, ini bukanlah hukum kimia yang berlaku secara universal.

Perubahan dari 50 menjadi 51 residu tidak menyebabkan reaksi kimia mendadak apa pun yang secara otomatis mengubah peptida menjadi protein.

Berbagai cabang ilmu pengetahuan menggunakan istilah-istilah ini dengan cara yang sedikit berbeda, dan beberapa molekul tetap menggunakan nama-nama yang telah ditetapkan secara historis, yang tidak sesuai dengan batas angka yang sederhana.

Contoh yang baik adalah CLN025.

CLN025 hanya terdiri dari sepuluh residu, namun para peneliti menyebutnya sebagai protein mini dan menganalisis struktur beta-hairpin-nya dengan menggunakan spektroskopi dan dinamika molekuler. Panjangnya yang pendek tidak menghalangi molekul tersebut untuk mengambil konformasi teratur dalam kondisi yang diteliti. [1]

Hal ini tidak berarti bahwa setiap peptida yang terdiri dari sepuluh residu harus disebut protein.

Sebaliknya, hal ini justru menunjukkan mengapa pernyataan yang terlalu mutlak, seperti:

„Setiap protein mengandung lebih dari 50 asam amino”

atau

„Setiap rantai yang panjangnya kurang dari 50 asam amino merupakan peptida yang tidak teratur”

terlalu disederhanakan.

Pendekatan yang lebih tepat adalah dengan menganggap bilangan sisa sebagai salah satu dari beberapa sifat yang menggambarkan molekul tersebut.

Peptida pendek juga dapat disebut sebagai polipeptida

Contoh bagus lainnya adalah kalata B1.

Dalam penelitian struktural awal, molekul tumbuhan yang terdiri dari 29 residu ini digambarkan sebagai polipeptida, kerangka sikliknya telah dikonfirmasi dan struktur tiga dimensinya telah diteliti. [2]

Jadi, hal ini mencakup:

• urutan yang relatif pendek;
• arsitektur kerangka yang berulang;
• batasan kovalen tambahan;
• struktur ruang yang teratur.

Oleh karena itu, istilah "polipeptida" tidak selalu berarti molekul yang sangat besar.

Tergantung pada konteksnya, hal ini mungkin hanya menekankan bahwa molekul yang dianalisis merupakan rantai sisa-sisa asam amino.

Oleh karena itu, saat menafsirkan literatur ilmiah, sebaiknya periksa urutan sebenarnya, jumlah residu, arsitektur molekul, dan hasil eksperimen, alih-alih hanya mengaitkan makna tambahan pada nama yang digunakan.

Jumlah sisa dan massa molekul adalah dua besaran yang berbeda

Jumlah sisa menentukan, Berapa banyak unit asam amino yang terdapat dalam satu molekul?.

Sedangkan massa molekul menggambarkan massa seluruh molekul pada tingkat molekuler.

Nilai-nilai ini saling terkait, tetapi tidak sama.

Setiap gugus amino memiliki massa yang berbeda-beda. Oleh karena itu, dua rantai yang mengandung jumlah gugus yang sama dapat memiliki massa molekul yang berbeda jika urutannya berbeda.

Modifikasi kimia juga dapat memengaruhi massa.

Penambahan karbohidrat, lipid, gugus fosfat, modifikasi ujung, atau komponen lain dapat meningkatkan massa molekul tanpa menambah jumlah asam amino dalam rangka molekulnya.

Selain itu, protein dapat terdiri dari beberapa rantai.

Dengan demikian, jumlah total residu dalam seluruh protein dapat berbeda dengan panjang setiap rantai tunggal.

Penjelasan ilmiah yang tepat harus menyebutkan apakah nilai yang disebutkan tersebut mengacu pada:

• panjang satu rantai;
• jumlah total sisa dalam kompleks;
• massa molekul rantai tunggal;
• massa keseluruhan kompleks molekul tersebut.

Tak satu pun dari parameter-parameter tersebut, secara tersendiri, dapat menentukan aktivitas biologis maupun kualitas bukti terkait efek yang diklaim dari molekul tersebut.

Perlu menghitung bentuk molekul aktual yang menjadi objek analisis

Prekursor dan produk olahannya tidak boleh secara otomatis dianggap sebagai urutan molekul yang sama.

Sebagai contoh proinsulin diolah melalui bentuk-bentuk perantara menjadi insulin dan peptida C.

Tinjauan analitis mengenai produk-produk konversi proinsulin menunjukkan mengapa membedakan bentuk-bentuk tersebut penting dalam menafsirkan hasil pengukuran. [6]

Penelitian terhadap enzim yang terdapat dalam sel-sel penghasil insulin juga menunjukkan penghilangan selektif gugus basa dari substrat yang berasal dari proinsulin tanpa terjadi degradasi lebih lanjut terhadap insulin matang dalam uji yang dilakukan. [7]

Itu adalah eksperimen mengenai pemrosesan biokimia, bukan bukti bahwa semua peptida mengalami pola pemecahan yang sama.

Jika publikasi tersebut mencantumkan panjang, massa, konsentrasi, atau aktivitas peptida, maka sebaiknya ditentukan apakah nilai yang diteliti tersebut mengacu pada:

• prekursor;
• bentuk tidak langsung;
• peptida yang telah matang;
• bagian yang terbentuk akibat pemisahan;
• satu rantai dari molekul multirantai;
• kompleks molekuler secara keseluruhan.

Tanpa pembedaan semacam itu, dua deskripsi yang secara ilmiah benar dapat tampak saling bertentangan, meskipun pada kenyataannya keduanya merujuk pada bentuk-bentuk berbeda dari molekul yang sama atau terkait.

Struktur, lipatan, dan fungsi biologis

Struktur primer: semuanya dimulai dari urutan

Struktur primer mengacu pada urutan asam amino, dan dalam deskripsi kimia yang lebih lengkap, juga mencakup ikatan kovalen yang penting.

Jenis dan urutan gugus samping menentukan rantai samping apa saja yang tersedia dan di bagian mana dari rangka molekul rantai samping tersebut berada.

Oleh karena itu, urutan tidak dapat disamakan dengan komposisi.

Dua rantai dapat mengandung jenis dan jumlah asam amino yang persis sama, namun urutan susunannya berbeda.

Perubahan urutan dapat memengaruhi, antara lain:

• penempatan muatan;
• distribusi daerah hidrofobik;
• fleksibilitas lokal;
• konfigurasi ikatan hidrogen yang mungkin;
• kecenderungan untuk membentuk struktur sekunder tertentu;
• pengenalan oleh molekul lain;
• aktivitas biologis.

Dengan demikian, urutan lengkap tersebut mengandung jauh lebih banyak informasi daripada sekadar daftar asam amino yang terdapat dalam molekul tersebut.

Perubahan urutan juga dapat memengaruhi hubungan antara ikatan molekul dan respons biologis.

Dalam penelitian mengenai peptida sinyal nabati sistem-sistem kecil Telah dibuktikan bahwa berbagai wilayah urutan asam amino berperan secara berbeda dalam proses pengikatan reseptor dan aktivasi reseptor tersebut. Molekul utuh dan fragmen-fragmennya yang lebih pendek tidak setara secara fungsional. [8]

Struktur sekunder, tersier, dan kuarterner

Struktur sekunder menjelaskan susunan kerangka lokal yang berulang, seperti heliks alfa dan lembaran beta.

Pembentukannya didukung, antara lain, oleh susunan ikatan hidrogen yang teratur dalam kerangka molekul.

Namun, struktur tersebut tidak terbentuk melalui penggantian ikatan peptida yang bertanggung jawab atas struktur primer.

Struktur tersier menjelaskan struktur tiga dimensi yang lebih luas dari satu rantai polipeptida.

Struktur kuarterner berkaitan dengan cara pengaturan beberapa rantai polipeptida dalam suatu kompleks molekul yang lebih besar.

Oleh karena itu, protein yang terdiri dari satu rantai tidak harus memiliki struktur kuaterner.

Demikian pula, peptida pendek tidak harus menunjukkan semua tingkatan organisasi struktural untuk memiliki sifat biologis tertentu.

Beberapa faktor yang dapat memengaruhi susunan molekul antara lain:

• ikatan hidrogen;
• interaksi elektrostatik;
• gaya van der Waals;
• efek hidrofobik;
• efek aromatik;
• koordinasi ion logam dalam beberapa molekul;
• ikatan silang kovalen, seperti jembatan disulfida.

Jembatan disulfida, jika ada, menghubungkan atom-atom belerang yang berasal dari gugus sistein.

Secara kimiawi, ikatan-ikatan ini berbeda dari ikatan peptida yang membentuk rangka rantai.

Penelitian sintetis inhibitor tripsin pankreas sapi (BPTI) menunjukkan dengan jelas perbedaan antara pembentukan rantai dan pencapaian bentuknya yang bergelombang dengan benar serta aktif.

Para peneliti mensintesis urutan linier secara kimiawi, kemudian melakukan proses oksidasi dan pelipatan, sehingga memperoleh bahan yang sesuai dengan protein alami berdasarkan analisis struktural dan fungsional yang dijelaskan. [9]

Apakah peptida dapat memiliki struktur tiga dimensi yang stabil?

Ya.

Rantai pendek tidak selalu berarti molekul yang tidak memiliki struktur teratur.

CLN025 membentuk struktur beta-hairpin dalam lingkungan yang diteliti, sedangkan kalat siklik B1 menunjukkan arsitektur yang teratur meskipun hanya terdiri dari 29 residu. [1] [2]

Namun, ini adalah pengamatan yang berkaitan dengan molekul-molekul tertentu.

Hal tersebut tidak berarti bahwa setiap peptida pendek membentuk struktur yang sama stabilnya.

Apakah suatu peptida tertentu akan mengambil konformasi teratur atau tidak, bergantung, antara lain, pada:

• urutan;
• interaksi antar gugus;
• batasan-batasan yang disebabkan oleh sifat siklus;
• jembatan disulfida;
• pelarut;
• suhu;
• konsentrasi;
• adanya mitra yang terikat;
• modifikasi kimia.

Lingkungan mungkin menjadi faktor yang sangat penting.

Dalam penelitian sintetis neuropeptida Y, yang terdiri dari 36 residu, konformasinya dianalisis dalam campuran pelarut yang sebagian besar terdiri dari trifluoroetanol. Teramati adanya daerah heliks di dekat ujung C, sedangkan bagian ujung N tidak menunjukkan struktur yang seragam. [10]

Pengamatan yang dilakukan dalam lingkungan semacam itu tidak boleh disajikan sebagai bukti bahwa peptida tersebut memiliki struktur yang persis sama dalam semua kondisi biologis.

Oleh karena itu, saat menafsirkan hasil penelitian struktural, perlu diperhatikan kondisi eksperimennya.

Pernyataan:

„Peptida tersebut membentuk heliks dalam kondisi yang diteliti”

secara ilmiah lebih tepat daripada:

„Peptida selalu memiliki struktur heliks.”.

Apakah semua protein memiliki satu struktur yang tetap?

Tidak.

Banyak protein mengandung domain yang berlipat secara stabil, tetapi protein lainnya memiliki domain yang luas wilayah yang mengalami ketidakteraturan internal, dan beberapa di antaranya mungkin sangat tidak teratur.

Molekul-molekul semacam itu muncul sebagai kelompok dinamis dengan berbagai konformasi, alih-alih tetap berada dalam satu struktur tiga dimensi yang kaku sepanjang waktu.

Penelitian KISS1 merupakan contoh langsung dari situasi semacam itu.

Hasil yang diperoleh melalui beberapa metode eksperimental tersebut membenarkan sifatnya yang tidak teratur secara internal. [3]

Hal ini menunjukkan keterbatasan model pendidikan yang disederhanakan, di mana setiap protein digambarkan sebagai molekul yang padat dan tidak bergerak.

Namun, hal ini tidak berarti bahwa protein yang secara internal tidak teratur tidak dapat menunjukkan organisasi, spesifisitas interaksi, atau signifikansi biologis.

Ketidakteraturan internal juga perlu dibedakan dari denaturasi.

Hal ini mungkin merupakan sifat alami dari urutan tersebut dalam kondisi tertentu.

Denaturasi, di sisi lain, berarti gangguan terhadap tatanan struktural molekul yang ada.

Tak satu pun dari fenomena tersebut, dengan sendirinya, menandakan terjadinya hidrolisis ikatan peptida atau pemecahan molekul menjadi asam amino bebas.

Fungsi tersebut bergantung pada molekul tertentu

Asam amino, peptida, dan protein terlibat dalam berbagai proses biologis yang saling tumpang tindih, namun termasuk dalam salah satu kategori tersebut tidak berarti bahwa ketiganya bekerja secara bersama-sama.

Peptida sinyal, tripeptida intraseluler, enzim, dan protein struktural dapat tersusun dari residu asam amino, namun pada saat yang sama memiliki fungsi yang sama sekali berbeda.

Sebagai contoh, dalam penelitian fisiologis yang melibatkan manusia, dianalisis GLP-1(7–36) sebagai incretin dan responsnya diukur selama infus pada tujuh sukarelawan. [11]

Penelitian ini berfokus pada molekul sinyal tertentu dan protokol eksperimental tertentu.

Hal ini tidak memungkinkan untuk menyimpulkan bahwa peptida lain menimbulkan efek yang sama terkait sekresi insulin.

Contoh lainnya adalah glutathione.

Ini adalah tripeptida yang berperan dalam proses redoks biologi seluler. Dalam salah satu penelitian, air berlabel isotop digunakan untuk memperkirakan sintesis glutathione pada kelinci, yang menunjukkan bahwa peptida yang sangat kecil sekalipun dapat diteliti sebagai molekul yang diatur secara metabolik. [12]

Penelitian tersebut berkaitan dengan biosintesis, bukan penelitian tentang suplementasi pada manusia.

Dari sudut pandang ilmiah, pertanyaan yang tepat adalah:

Apa fungsi molekul atau urutan tertentu ini, dalam kondisi apa, dan berdasarkan bukti apa?

Istilah „peptida” dan „protein” membantu menggambarkan identitas molekul.

Hal tersebut tidak menunjukkan adanya fungsi biologis yang universal.

Putusnya rantai dapat mengubah identitas dan aktivitasnya

Hidrolisis menyebabkan pemutusan ikatan peptida.

Pemisahan tunggal dapat menyebabkan terbentuknya rantai peptida yang lebih pendek, sedangkan hidrolisis yang cukup ekstensif pada akhirnya dapat melepaskan asam amino tunggal.

Satu pemotongan pada rantai panjang biasanya tidak langsung menyebabkan semua bagiannya terlepas.

Pengolahan molekul secara biologis dapat memanfaatkan pemecahan selektif, antara lain untuk:

• mengaktifkan prekursor;
• penghapusan urutan sinyal;
• pemisahan wilayah fungsional;
• pembentukan peptida matang;
• penghentian aktivitas;
• terbentuknya molekul-molekul dengan fungsi biologis yang berbeda-beda.

Penelitian mengenai sistemin menunjukkan mengapa kita tidak boleh berasumsi bahwa suatu fragmen secara otomatis mempertahankan aktivitas molekul induknya.

Daerah N-terminal berperan dalam pengikatan reseptor, sedangkan daerah C-terminal diperlukan untuk mengaktifkannya. Fragmen-fragmen yang diteliti tidak sekadar berperilaku seperti versi yang lebih pendek dari molekul sinyal lengkap. [8]

Pencernaan adalah proses berikutnya yang menyebabkan perubahan identitas molekuler.

Dalam sebuah penelitian pada manusia, ditemukan peptida tertentu yang berasal dari kolagen dalam darah setelah konsumsi hidrolisat gelatin. [13]

Hal ini membuktikan adanya fragmen-fragmen tertentu dalam kondisi penelitian ini.

Namun, hal itu tidak berarti bahwa:

• setiap peptida yang berasal dari makanan diserap dalam bentuk aslinya;
• setiap fragmen peptida mengalami proses pencernaan;
• semua hidrolisat protein berperilaku sama;
• Penemuan fragmen peptida itu sendiri sudah membuktikan adanya manfaat kesehatan tertentu.

Mengapa batas antara peptida dan protein tidak jelas?

Istilah-istilah yang berbeda menjawab pertanyaan-pertanyaan yang berbeda

Istilah peptida, polipeptida, dan protein memiliki cakupan yang sebagian tumpang tindih, karena sering kali menekankan sifat-sifat molekul yang berbeda.

Peptida biasanya mengindikasikan rantai yang relatif pendek.

Polipeptida menekankan sifat kimiawi rantai asam amino.

Protein biasanya merujuk pada molekul biologis tertentu, kompleks molekuler, atau unit dengan konteks struktural dan fungsional yang telah ditetapkan.

Karena konsep-konsep ini menjawab pertanyaan deskriptif yang sedikit berbeda, maknanya mungkin tumpang tindih sebagian.

Namun, hal ini tidak berarti bahwa semua perbedaan lenyap.

Asam amino bebas secara kimiawi merupakan molekul yang berbeda dari rantai yang terikat.

Dipeptida yang terdiri dari dua unit jauh lebih kecil dan secara struktural lebih sederhana dibandingkan kompleks protein besar yang terdiri dari banyak rantai.

Ketidakpastian terutama muncul ketika seseorang mencoba menetapkan satu batas numerik universal yang memisahkan semua peptida dari semua protein.

Contoh-contoh ilmiah yang menunjukkan keterbatasan aturan-aturan sederhana

Contoh-contoh ini berasal dari penelitian struktural, sintetis, dan biokimia, bukan dari publikasi yang menetapkan satu ambang batas klasifikasi resmi.

Makna utama dari hal ini adalah untuk menunjukkan keterbatasan definisi yang terlalu disederhanakan. [1] [2] [3] [7] [9]

Asal usul alami atau sintetis tidak menentukan klasifikasinya

Peptida tidak didefinisikan berdasarkan fakta bahwa peptida tersebut dihasilkan di laboratorium.

Demikian pula, protein tidak didefinisikan berdasarkan fakta bahwa protein tersebut diisolasi dari organisme hidup.

Sel-sel secara alami mensintesis peptida dan protein, sedangkan para ilmuwan dapat memperoleh berbagai rantai asam amino melalui:

• sintesis kimia;
• ekspresi rekombinan;
• sintesis tanpa sel;
• sistem produksi terkendali lainnya.

Sebuah penelitian yang membandingkan ekspresi bakteri dengan sintesis fase padat untuk urutan yang terdiri dari 20–40 residu menunjukkan bahwa pemilihan metode produksi bergantung, antara lain, pada urutan tertentu dan persyaratan penelitian. [5]

Sebuah molekul tidak berpindah ke kategori kimia lain hanya karena cara pembuatannya diubah.

Demikian pula, penelitian tentang BPTI sintetis menunjukkan bahwa sintesis kimia dapat menghasilkan molekul yang diklasifikasikan sebagai protein. [9]

Istilah itu sendiri sintetis Hal ini tidak membuktikan kesetaraan molekuler sepenuhnya, namun asal-usul sintetisnya juga tidak menghalangi klasifikasinya sebagai protein.

Bagaimana cara mendeskripsikan molekul secara tepat?

Sebuah deskripsi ilmiah yang bermanfaat harus mencantumkan nama molekul tersebut, dan jika diperlukan, juga:

• urutan asam amino;
• jumlah sisa;
• massa molekul;
• informasi mengenai apakah struktur tersebut bersifat linier atau siklik;
• jumlah rantai;
• ikatan silang kovalen yang penting;
• modifikasi kimia atau pasca-translasi;
• sifat struktural yang telah dibuktikan secara eksperimental;
• fungsi biologis yang telah terbukti.

Sebagai contoh, istilah:

„peptida berukuran sepuluh residu yang diteliti sebagai protein mini dengan struktur beta-hairpin”

memberikan informasi yang jauh lebih banyak daripada perdebatan mengenai apakah suatu molekul harus termasuk secara eksklusif dalam kategori peptida atau protein.

Demikian pula istilah:

„protein yang tidak teratur secara internal”

merupakan deskripsi yang secara ilmiah benar, bukan suatu kontradiksi. [1] [3]

Perbedaan ini memiliki arti penting khususnya saat menafsirkan pernyataan-pernyataan mengenai aktivitas biologis.

Bukti yang berkaitan dengan satu peptida tidak dapat secara otomatis diterapkan pada peptida lain hanya karena kedua molekul tersebut merupakan rantai pendek dari sisa-sisa asam amino.

Klasifikasi memberi tahu kita jenis molekul apa yang sedang kita hadapi. Namun, untuk menentukan apa sebenarnya fungsi molekul tersebut, diperlukan penelitian yang khusus meneliti urutan dan bentuk molekul tersebut.

Pertanyaan yang sering diajukan

1. Apakah semua peptida termasuk protein?

Tidak. Peptida dan protein memiliki dasar kimia yang sama, yaitu rantai asam amino, tetapi tidak semua peptida diklasifikasikan sebagai protein. Rantai pendek biasanya disebut sebagai peptida, sedangkan istilah „protein” juga mempertimbangkan konteks biologis, struktural, dan historis. CLN025 menunjukkan mengapa sulit untuk menetapkan batas yang tegas: para peneliti menggambarkan urutan sepuluh residu ini sebagai miniprotein dengan struktur beta-hairpin yang teratur. Namun, hal ini tidak berarti bahwa setiap peptida pendek adalah protein. Hal ini hanya menunjukkan bahwa kedua konsep tersebut sebagian tumpang tindih dan tidak ada jumlah residu tertentu yang dapat menyelesaikan semua kasus klasifikasi. [1]

2. Apakah peptida sama dengan asam amino?

Tidak. Asam amino adalah unit molekul tunggal, sedangkan peptida terdiri dari gugus asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Penggabungan asam amino menghasilkan molekul yang memiliki urutan tersendiri, ujung-ujung rantai, ikatan kovalen, dan sifat kimiawi. Jadi, ini bukan sekadar campuran asam amino primer. Penelitian terhadap sistemin menunjukkan pentingnya urutan tertentu: bagian-bagian yang berbeda dari peptida yang terikat berperan secara berbeda dalam pengikatan dan aktivasi reseptor. Hasil penelitian ini berlaku untuk sistem tumbuhan tertentu, namun dengan baik menggambarkan prinsip umum bahwa identitas peptida bergantung pada struktur molekulnya yang terikat. [8]

3. Polimer apa yang terbentuk dari asam amino?

Rantai yang terbentuk melalui penggabungan sisa-sisa asam amino dengan ikatan peptida disebut sebagai polipeptida. Satu atau lebih rantai polipeptida dapat membentuk protein, meskipun istilah „polipeptida” itu sendiri tidak menunjukkan struktur spasial maupun fungsi biologis tertentu. Dalam literatur, istilah ini juga digunakan untuk urutan yang relatif pendek yang terdiri dari 20–40 residu. Jadi, jawaban umum yang paling tepat adalah „polipeptida”, sedangkan istilah “protein” digunakan ketika istilah tersebut sesuai dengan identitas biologis yang lebih luas dari molekul atau kompleks tertentu. [5]

4. Apa perbedaan antara asam amino dengan gugus amino?

Asam amino adalah molekul tunggal yang merupakan unit penyusun, sedangkan gugus amino adalah unit yang setara dengannya setelah dimasukkan ke dalam rantai peptida atau protein. Perbedaan ini disebabkan oleh peran unit tersebut dalam ikatan rangka serta posisinya yang spesifik dalam urutan. Dalam penelitian struktural peptida, posisi masing-masing gugus sering dibahas karena memengaruhi geometri lokal dan interaksi molekuler. Dalam bahasa sehari-hari, istilah „asam amino dalam protein” dapat dimengerti, tetapi istilah „gugus amino” lebih akurat secara kimiawi dalam konteks rantai yang telah terbentuk. [4]

5. Apakah polipeptida selalu merupakan protein?

Tidak. Istilah polipeptida terutama merujuk pada rantai asam amino dan tidak secara otomatis berarti bahwa molekul tersebut diklasifikasikan sebagai protein. Istilah ini muncul dalam penelitian mengenai molekul yang relatif pendek, seperti kalat B1 yang terdiri dari 29 residu, serta dalam karya-karya yang membahas urutan yang mengandung 20–40 residu. Penggunaan istilah ini bergantung pada bidangnya, sehingga kata „polipeptida” sendiri tidak menentukan panjang tetap, struktur lipatan yang terkonfirmasi, maupun fungsi biologis. Sebaiknya istilah ini dipandang sebagai deskripsi sifat kimiawi rantai tersebut, sedangkan karakteristik lainnya ditentukan berdasarkan penelitian terhadap molekul tertentu. [2] [5]

6. Berapa banyak asam amino yang harus terkandung dalam protein?

Tidak ada satu pun jumlah residu minimum yang berlaku untuk semua kasus. Konvensi yang didasarkan pada panjang memang berguna dalam pendidikan dan klasifikasi, tetapi terdapat pengecualian yang diakui. CLN025, misalnya, mengandung sepuluh residu, namun tetap diteliti sebagai miniprotein terstruktur dengan struktur beta-hairpin. Hal ini tidak berarti bahwa pembedaan praktis antara peptida pendek dan protein yang lebih besar tidak berguna. Hal ini hanya menunjukkan bahwa sebaiknya mencantumkan jumlah residu yang sebenarnya daripada menetapkan satu ambang batas sebagai aturan penamaan universal. [1]

7. Apakah batas 50 asam amino merupakan aturan ilmiah yang ketat?

Tidak. Batas sekitar 50 residu hanyalah konvensi praktis yang digunakan dalam konteks tertentu, bukan hukum kimia universal. Kimia ikatan peptida tidak berubah secara tiba-tiba saat terjadi peralihan dari 50 ke 51 residu. Penelitian yang menggambarkan rantai pendek sebagai miniprotein atau polipeptida menunjukkan bahwa terminologi tersebut juga dapat bergantung pada struktur, konteks biologis, dan tradisi penelitian. Berbagai bidang ilmu mungkin menggunakan definisi operasional yang berbeda-beda, oleh karena itu ambang batas numerik sebaiknya dipandang sebagai konvensi, bukan aturan mutlak. [1] [5]

8. Apakah peptida pendek dapat membentuk struktur yang stabil?

Ya. Beberapa peptida pendek dapat membentuk struktur teratur dalam kondisi yang tepat. CLN025 telah diteliti sebagai struktur beta-hairpin yang terdiri dari sepuluh residu, sedangkan kalata B1 siklik menunjukkan arsitektur teratur meskipun hanya terdiri dari 29 residu. Hasil ini menunjukkan potensi urutan tertentu, bukan semua peptida pendek. Pembentukan lipatan bergantung, antara lain, pada urutan, batasan molekuler, pelarut, suhu, konsentrasi, dan modifikasi. Oleh karena itu, stabilitas struktural harus dievaluasi berdasarkan molekul tertentu dan lingkungan eksperimental. [1] [2]

9. Apakah semua protein memiliki bentuk tiga dimensi yang tetap?

Tidak. Beberapa protein atau bagian-bagiannya bersifat tidak teratur secara internal dan muncul sebagai kumpulan dinamis dari berbagai konformasi, bukan sebagai satu struktur yang stabil dan padat. Penelitian terhadap KISS1 telah mengonfirmasi kondisi tersebut. Hal ini tidak berarti bahwa semua protein tidak teratur, atau bahwa ketidakteraturan sama dengan kerusakan. Struktur protein mencakup spektrum mulai dari domain lipat yang stabil hingga daerah elastis dan kelompok konformasi dinamis. Deskripsi yang tepat bergantung pada molekul tertentu dan kondisi eksperimental. [3]

10. Apakah dua peptida dengan panjang yang sama dapat memiliki efek yang berbeda?

Ya. Jumlah residu yang sama tidak berarti urutan, struktur, komposisi kimia, maupun aktivitas biologis yang sama. Jenis rantai samping dan urutan asam amino memengaruhi interaksi molekuler. Penelitian sistemin menunjukkan bahwa fragmen urutan yang berbeda berperan secara berbeda dalam pengikatan dan aktivasi reseptor. Ini bukanlah perbandingan semua peptida yang mungkin dengan panjang yang sama, tetapi menunjukkan mengapa jumlah residu saja tidak memungkinkan untuk memprediksi fungsi. Saat membandingkan dua peptida, perlu dianalisis urutan, struktur, serta data eksperimental langsungnya. [8]

11. Apakah molekul yang lebih berat selalu mengandung lebih banyak asam amino?

Tidak. Massa molekul bergantung pada jumlah dan jenis gugus amino, serta adanya gugus kimia tambahan. Dua peptida yang mengandung jumlah residu yang sama dapat memiliki massa yang berbeda, karena masing-masing asam amino memiliki massa yang berbeda. Modifikasi kimiawi juga dapat menambah massa tanpa meningkatkan jumlah residu dalam rangkaian rantai utama. Jumlah residu dan massa molekul menggambarkan sifat-sifat yang berbeda, dan tidak ada satupun di antaranya yang secara sendiri-sendiri menentukan batas universal antara peptida dan protein.

12. Apakah setiap protein hanya terdiri dari satu rantai?

Tidak. Protein dapat terdiri dari satu atau beberapa rantai polipeptida yang saling terikat. Oleh karena itu, panjang rantai tunggal dan komposisi protein secara keseluruhan merupakan informasi yang terpisah. Contoh yang baik mengenai pemrosesan biologis adalah insulin: bentuk matangnya terdiri dari dua rantai yang dihubungkan oleh jembatan disulfida, yang terbentuk sebagai hasil pemrosesan proinsulin dan penghilangan peptida C. Penelitian terhadap produk konversi membedakan bentuk-bentuk ini, alih-alih memperlakukan prekursor dan hormon matang sebagai molekul yang identik. Oleh karena itu, saat menyebutkan jumlah residu, perlu ditentukan apakah angka tersebut mengacu pada satu rantai, semua rantai, prekursor, atau bentuk matang. [6] [7]

13. Apakah peptida dan protein memiliki fungsi yang sama?

Keduanya mungkin terlibat dalam bidang biologi yang serupa, tetapi masing-masing molekul memiliki fungsi yang berbeda. Dalam penelitian GLP-1, peptida tertentu dianalisis terkait aktivitas inkretin pada manusia, sedangkan penelitian glutathione berfokus pada sintesis tripeptida yang berperan dalam proses redoks seluler. Hal ini tidak berarti bahwa semua peptida menunjukkan salah satu dari aktivitas tersebut, sama seperti tidak semua protein memiliki satu fungsi yang sama. Perbandingan yang didasarkan pada dasar ilmiah seharusnya berfokus pada molekul-molekul tertentu, urutan asam aminonya, dan sifat-sifat yang telah dikonfirmasi secara eksperimental. [11] [12]

14. Apakah fragmen peptida tersebut tetap mempertahankan fungsi molekul asalnya?

Belum tentu. Pemotongan dapat menghilangkan bagian yang bertanggung jawab atas pengikatan, bagian yang diperlukan untuk aktivasi, mengungkap fragmen baru, atau menghasilkan produk dengan fungsi biologis yang sama sekali berbeda. Dalam penelitian sistemin, fragmen-fragmen tersebut tidak sekadar mereplikasi kombinasi lengkap sifat-sifat terkait pengikatan dan aktivasi reseptor yang diamati pada molekul utuh. Hasilnya bergantung pada urutan spesifik dan tidak dapat secara otomatis diterapkan pada semua produk pemotongan. Fragmen harus dianggap sebagai bentuk molekul tersendiri yang memerlukan data tersendiri mengenai struktur dan aktivitasnya. [8]

15. Apakah denaturasi mengubah protein menjadi asam amino?

Tidak. Denaturasi mengganggu tingkatan organisasi struktural protein yang lebih tinggi, tetapi menurut definisinya tidak memerlukan pemutusan rangka peptida protein tersebut. Terbentuknya peptida yang lebih pendek atau asam amino bebas memerlukan hidrolisis ikatan peptida, yaitu proses kimia yang berbeda. Ketidakteraturan struktural itu sendiri juga tidak selalu berarti degradasi, seperti yang ditunjukkan oleh protein KISS1 yang utuh namun memiliki ketidakteraturan internal. Dalam kondisi yang sangat agresif, denaturasi dan degradasi kimiawi dapat terjadi secara bersamaan, namun keduanya tetap merupakan proses yang terpisah: hilangnya lipatan struktur tidak sama dengan pemutusan rantai kovalen. [3]

16. Apakah molekul sintetis masih bisa dianggap sebagai protein?

Ya. Sintesis kimia tidak mengesampingkan klasifikasi molekul tersebut sebagai protein. Para peneliti telah mensintesis secara kimiawi penghambat tripsin pankreas sapi, dan setelah melalui proses oksidasi dan pelipatan yang tepat, mereka memperoleh bahan yang setara dengan protein alami dalam perbandingan analitis dan fungsional yang dijelaskan, termasuk dalam hal aktivitas penghambatannya. Hasil tersebut bergantung pada penyusunan urutan, pelipatan, dan karakteristik yang tepat, dan tidak berarti bahwa setiap polipeptida sintetis secara otomatis akan memiliki struktur yang benar. Klasifikasi ditentukan oleh identitas molekuler dan konteksnya, sedangkan metode produksi merupakan karakteristik yang terpisah. [9]

17. Apakah protein makanan, hidrolisat protein, dan asam amino bebas itu sama?

Tidak. Protein makanan adalah molekul-molekul terikat yang lebih besar, hidrolisat protein mengandung campuran hasil pemecahan, sedangkan asam amino bebas adalah unit molekul tunggal. Oleh karena itu, komposisi dan bentuk molekulnya berbeda. Dalam sebuah penelitian pada manusia, peptida tertentu yang berasal dari kolagen terdeteksi dalam darah setelah konsumsi hidrolisat gelatin, yang menunjukkan bahwa fragmen peptida yang dapat diidentifikasi mungkin muncul selama proses pencernaan dan penyerapan. Namun, penelitian tersebut tidak membuktikan penyerapan universal semua peptida dalam bentuk yang tidak berubah maupun efek yang setara dari semua produk protein. [13]

18. Apa perbedaan antara peptida dan polipeptida?

Kedua istilah tersebut menggambarkan rantai sisa asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Istilah „peptida” sering digunakan untuk rantai yang relatif pendek, sedangkan „polipeptida” menekankan rantai asam amino yang kompleks dan biasanya digunakan untuk urutan yang lebih panjang. Namun, tidak ada batas angka universal yang, jika terlampaui, mengharuskan satu istilah diganti dengan yang lain. Penelitian yang menggambarkan kalata B1 beruntai 29 sebagai polipeptida serta karya-karya mengenai polipeptida beruntai 20–40 menunjukkan adanya tumpang tindih dalam terminologi ini. Oleh karena itu, jumlah residu yang sebenarnya dan arsitektur molekulnya lebih informatif daripada menetapkan batas yang kaku. [2] [5]

19. Apakah asam amino yang sama dapat membentuk peptida yang berbeda-beda?

Ya. Kombinasi jenis asam amino yang sama dapat menghasilkan peptida yang berbeda jika urutannya diubah. Sebagai contoh, glisilalanin dan alanilglisin mengandung glisin dan alanin, tetapi pembalikan urutannya akan menghasilkan urutan molekul yang berbeda. Pada peptida yang lebih panjang, perubahan urutan dapat memengaruhi distribusi muatan, daerah hidrofobik, permukaan pengikat, dan kecenderungan struktural. Oleh karena itu, identitas suatu peptida tidak hanya bergantung pada asam amino apa saja yang dikandungnya, tetapi juga pada urutan dan cara pengikatan asam amino tersebut.

20. Mengapa urutan lebih penting daripada istilah „peptida” itu sendiri?

Istilah „peptida” merujuk pada kategori kimia yang luas, bukan pada satu jenis aktivitas biologis. Dua peptida dapat memiliki urutan, panjang, struktur, lokasi, cara pemrosesan, dan target molekuler yang sama sekali berbeda. Penelitian tentang sistemin menunjukkan secara eksperimental bahwa bahkan daerah yang berbeda pada satu molekul pun dapat memainkan peran yang berbeda dalam pengikatan dan aktivasi reseptor. [8] Karena alasan ini, hasil penelitian mengenai satu peptida tidak dapat diterapkan pada peptida lain hanya karena kedua molekul tersebut termasuk dalam kategori yang sama. Untuk menentukan fungsi biologisnya, diperlukan data mengenai urutan spesifik dan molekul spesifik tersebut.

Keterbatasan klasifikasi peptida dan protein

Saat menggunakan istilah asam amino, peptida, polipeptida, dan protein, perlu diperhatikan beberapa batasan.

Pertama-tama, Tidak ada batas numerik universal yang memisahkan peptida dan protein. Batas seperti 50 sisa mungkin merupakan konvensi yang berguna, tetapi literatur ilmiah mencantumkan pengecualian yang jelas. [1] [2] [5]

Kedua, struktur tersebut juga tidak membentuk batas yang lurus. Beberapa peptida pendek membentuk struktur yang teratur, sementara beberapa protein yang telah diketahui tetap dalam keadaan yang sebagian besar tidak teratur secara internal. [1] [2] [3]

Ketiga, massa molekul dan jumlah gugus fungsi merupakan parameter yang saling terkait, namun terpisah. Modifikasi, berbagai jenis gugus sisa, serta adanya beberapa rantai dapat mengubah massa tanpa dapat secara langsung dikaitkan dengan panjang satu rantai.

Keempat, perlu dibedakan antara bentuk prekursor dan bentuk matang. Proses biologis dapat mengubah panjang rantai, pola ikatan, dan identitas molekul, seperti yang terlihat pada proses pemrosesan proinsulin. [6] [7]

Kelima, metode produksi tidak menentukan klasifikasi. Molekul yang dihasilkan secara alami maupun yang disintesis secara kimiawi dapat memiliki identitas molekul dasar yang sama, asalkan urutan, struktur, dan sifat-sifat penting lainnya telah dikonfirmasi. [5] [9]

Keenam, Ketergolongan dalam suatu kategori tidak memungkinkan untuk memprediksi aktivitas biologisnya. Peptida tidak memiliki satu efek fisiologis yang sama hanya karena mereka adalah peptida, sama halnya dengan semua protein yang tidak memiliki satu fungsi saja. [8] [11] [12]

Terakhir, pengamatan struktural harus ditafsirkan dalam kondisi di mana pengamatan tersebut diperoleh. Peptida yang mengambil konformasi tertentu dalam satu pelarut atau lingkungan eksperimental mungkin berperilaku berbeda dalam kondisi lain. [10]

Keterbatasan-keterbatasan ini tidak berarti bahwa terminologi tersebut tidak berguna. Sebaliknya, hal ini menunjukkan mengapa terminologi tersebut sebaiknya digunakan bersamaan dengan penjelasan yang lebih rinci mengenai sifat-sifat molekul.

Ringkasan

Asam amino, peptida, polipeptida, dan protein termasuk dalam hierarki kimia yang sama dan luas, namun menggambarkan tingkat-tingkat organisasi molekuler yang berbeda.

Asam amino merupakan unit penyusun tunggal.

Ketika gugus amino terikat secara kovalen melalui ikatan peptida, terbentuklah peptida dan rantai polipeptida.

Protein terdiri dari satu atau beberapa rantai semacam itu yang dipandang dalam konteks struktural dan biologis yang lebih luas.

Perubahan dari asam amino menjadi peptida secara kimiawi sangat jelas, karena pembentukan ikatan peptida menghasilkan molekul baru yang terikat.

Perbedaan antara peptida dan protein jauh lebih tidak jelas.

Panjang rantai memberikan informasi deskriptif yang berguna, tetapi tidak ada ambang batas jumlah residu yang bersifat universal yang dapat mengklasifikasikan setiap molekul dengan tepat. Penelitian terhadap miniprotein CLN025 yang terdiri dari sepuluh residu, kalata siklik B1 yang terdiri dari 29 residu, serta protein KISS1 yang tidak teratur secara internal menunjukkan mengapa aturan sederhana memerlukan konteks tambahan. [1] [2] [3]

Struktur juga tidak menentukan batas yang universal. Peptida pendek dapat memiliki konformasi yang teratur, sedangkan beberapa protein dapat memiliki tingkat ketidakteraturan yang cukup tinggi.

Demikian pula, massa molekul, asal alami atau sintetis, serta fungsi biologisnya saja tidak cukup untuk menentukan apakah setiap rantai asam amino harus disebut peptida atau protein.

Oleh karena itu, dalam komunikasi ilmiah, hal yang paling informatif adalah mendeskripsikan secara terperinci molekul tertentu:

urutan, jumlah sisa, arsitektur, modifikasi, struktur yang diamati secara eksperimental, tingkat pemrosesan, serta sifat biologis yang telah dikonfirmasi.

Perbedaan terpenting dapat dirangkum sebagai berikut:

Asam amino merupakan unit penyusun; ikatan peptida menghubungkan unit-unit tersebut menjadi peptida dan rantai polipeptida; sedangkan protein adalah molekul biologis yang terbentuk dari satu atau beberapa rantai tersebut. Namun, batas antara peptida dan protein didasarkan pada konvensi ilmiah dan konteks molekuler, bukan pada jumlah asam amino yang bersifat universal.

Pernyataan Penafian

Artikel ini bersifat murni edukatif serta ilmiah dan informatif. Artikel ini menjelaskan terminologi, struktur molekul, klasifikasi peptida dan protein, pemrosesan biologis molekul, serta contoh-contoh yang diambil dari penelitian yang telah dipublikasikan. Artikel ini bukan merupakan saran medis, saran nutrisi, petunjuk pengobatan, rekomendasi produk, maupun saran mengenai penggunaan peptida, protein, produk asam amino, suplemen, atau zat terkait lainnya. Hasil penelitian struktural, biokimia, penelitian pada hewan, dan penelitian pada manusia harus ditafsirkan dalam konteks metode, kondisi, dan batasan masing-masing penelitian.

Referensi

1. Hatfield, M. P. D., Murphy, R. F., & Lovas, S. (2010). Sifat spektroskopi VCD dari miniprotein CLN025 yang membentuk struktur beta-hairpin dalam berbagai pelarut. Biopolimer, 93(5), 442–450. https://doi.org/10.1002/bip.21356
2. Saether, O., Craik, D. J., Campbell, I. D., Sletten, K., Juul, J., & Norman, D. G. (1995). Penjelasan mengenai struktur primer dan tiga dimensi polipeptida uterotonik kalata B1. Biokimia, 34(13), 4147–4158. https://doi.org/10.1021/bi00013a002
3. Ibanez de Opakua, A., Merino, N., Villate, M., Cordeiro, T. N., Ormaza, G., Sanchez-Carbayo, M., Diercks, T., Bernado, P., & Blanco, F. J. (2017). Penekan metastasis KISS1 merupakan protein yang secara intrinsik tidak teratur dan sedikit lebih memanjang daripada untaian acak. PLOS ONE, 12(2), Artikel e0172507. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172507
4. Improta, R., Vitagliano, L., & Esposito, L. (2011). Distorsi ikatan peptida akibat planaritas: Wawasan baru dari perhitungan mekanika kuantum dan struktur kristal peptida/protein. PLOS ONE, 6(9), Pasal e24533. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0024533
5. Straner, P., Taricska, N., Szabo, M., Toth, G. K., & Perczel, A. (2016). Ekspresi bakteri dan/atau sintesis peptida fase padat dari polipeptida dan miniprotein dengan panjang 20–40 asam amino: studi kasus ligan GPCR Kelas B. Ilmu Protein & Peptida Terkini, 17(2), 147–155. https://doi.org/10.2174/1389203716666151102105215
6. Linde, S., Welinder, B. S., & Nielsen, J. H. (1993). Analisis proinsulin dan produk-produk hasil konversinya dengan kromatografi cair kinerja tinggi fase terbalik. Jurnal Kromatografi, 614(2), 185–204. https://doi.org/10.1016/0378-4347(93)80309-r
7. Davidson, H. W., & Hutton, J. C. (1987). Karboksipeptidase H pada butiran sekresi insulin. Pemurnian dan pembuktian keterlibatannya dalam pemrosesan proinsulin. Biochemical Journal, 245(2), 575–582. https://doi.org/10.1042/bj2450575
8. Meindl, T., Boller, T., & Felix, G. (1998). Sistem hormon luka pada tumbuhan, systemin, berikatan dengan reseptornya melalui bagian N-terminal, tetapi membutuhkan bagian C-terminal untuk mengaktifkannya. The Plant Cell, 10(9), 1561–1570. https://doi.org/10.1105/tpc.10.9.1561
9. Ferrer, M., Woodward, C., & Barany, G. (1992). Sintesis fase padat dari inhibitor tripsin pankreas sapi (BPTI) dan dua analognya. Pendekatan kimia untuk mengevaluasi peran jembatan disulfida dalam pelipatan dan stabilitas protein. Jurnal Internasional Penelitian Peptida dan Protein, 40(3–4), 194–207. Catatan PubMed
10. Mierke, D. F., Durr, H., Kessler, H., & Jung, G. (1992). Neuropeptida Y. Sintesis fase padat yang dioptimalkan dan analisis konformasi dalam trifluoroetanol. Jurnal Biokimia Eropa, 206(1), 39–48. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1992.tb16899.x
11. Kreymann, B., Williams, G., Ghatei, M. A., & Bloom, S. R. (1987). Glucagon-like peptide-1 7-36: Sebuah inkretin fisiologis pada manusia. The Lancet, 2(8571), 1300–1304. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(87)91194-9
12. Cabral, C. B., Bullock, K. H., Bischoff, D. J., Tompkins, R. G., Yu, Y. M., & Kelleher, J. K. (2008). Memperkirakan sintesis glutathione dengan air terdeuterasi: Sebuah model untuk biosintesis peptida. Analytical Biochemistry, 379(1), 40–44. https://doi.org/10.1016/j.ab.2008.04.042
13. Iwai, K., Hasegawa, T., Taguchi, Y., Morimatsu, F., Sato, K., Nakamura, Y., Higashi, A., Kido, Y., Nakabo, Y., & Ohtsuki, K. (2005). Identifikasi peptida kolagen yang berasal dari makanan dalam darah manusia setelah konsumsi oral hidrolisat gelatin. Jurnal Kimia Pertanian dan Pangan, 53(16), 6531–6536. https://doi.org/10.1021/jf050206p