Propeptida: protein prekursor, pemprosesan dan peran biologis

Propeptida adalah bagian yang terkait dengan pematangan protein prekursor yang biasanya dihilangkan selama proses enzimatis tertentu. Namun sebelum terhapus, ia dapat menjalankan fungsi biologis yang penting. Tergantung pada proteinnya, propeptida dapat membantu dalam pembentukan sel yang tepat, mencegah aktivitas biologis yang terlalu cepat, mempengaruhi pembentukan struktur molekul, atau mengatur saat dan tempat produk yang matang tersedia.

Ini berarti bahwa propeptyda tidak boleh dipahami hanya sebagai nama lain dari peptida kecil. Ia juga bukan secara otomatis hormon aktif, peptida sinyal, atau bahan kosmetik. Istilah ini menggambarkan hubungan antara urutan tertentu dan proses pematangan dari molekul prekursor yang lebih besar.

Pembedaan ini sangat penting karena propeptida, proalbumin, prohormon, preproalbumin, peptida sinyal, dan prodomena menggambarkan konsep biologis yang terkait namun berbeda. Pada saat yang sama, dalam kosmetik dan produk komersial, istilah seperti „pro-peptida” kadang-kadang digunakan yang tidak harus merujuk pada prekursor biologis.

Pemahaman tentang cara pembentukan dan pemrosesan protein prekursor memudahkan interpretasi baik terhadap terminologi ilmiah maupun nama-nama yang digunakan dalam produk komersial.

Dalam artikel ini, proses pemprosesan prekursor dijelaskan melalui contoh-contoh terkait produksi hormon, pembesaran enzim, regulasi faktor pertumbuhan, dan biologi kolagen. Contoh-contoh ini menunjukkan mekanisme biologis tertentu dalam kondisi eksperimental tertentu. Mereka tidak membuktikan bahwa kosmetik atau produk lain menyebabkan efek yang sama hanya karena kata „pro-peptida” terdapat dalam namanya.

Apa itu propeptida?

Segment yang terlibat dalam proses maturasi protein

Banyak protein tidak pada awalnya disintesis secara tepat dalam bentuk molekul yang akhirnya akan berfungsi dengan baik.

Sel-sel pertama-tama dapat memproduksi suatu molekul prekursor yang mengandung sekuel asam amino tambahan. Selama proses pembesaran, beberapa dari sekuel tersebut dapat dihapus, dimodifikasi secara kimia, diorganisir ulang, atau mengalami proses lain sebelum produk fungsional akhirnya terbentuk.

Propeptida biasanya merujuk pada segmen prekursor tersebut yang terkait dengan proses matangannya, sedangkan proalbumin lebih luas merujuk pada molekul prekursor yang lebih besar yang mengandung wilayah tersebut.

Pengelompokan ini berguna, meskipun terminologi biologi tidak sepenuhnya sama di semua keluarga protein.

Dalam beberapa publikasi, istilah „prodemena” diterapkan pada wilayah struktural yang relatif besar, sedangkan „propeptida” diterapkan pada segmen yang sepadan dengannya. Penulis lain menggunakan istilah “propeptida” dalam arti yang sedikit lebih luas saat membahas molekul prekursor.

Oleh karena itu, pendekatan yang paling dapat diandalkan bukanlah interpretasi dari preformasi itu sendiri. Sebaiknya kita harus menganalisis batas-batas serangkaian asam amino, struktur molekul, tahapan pemprosesannya, dan terminologi yang digunakan oleh para peneliti yang mengkaji protein tersebut.

Kata depan „pro” dalam konteks biologis ini menunjukkan hubungan dengan prekursor atau proses penuaan.

Ini tidak berarti bahwa molekul tersebut telah dipatenkan secara profesional, lebih kuat, lebih canggih, lebih efektif, atau tentu saja lebih bermanfaat setelah ditambahkan ke produk kosmetik.

Propeptida bukan hanya sekadar „kemasan” yang tidak perlu”

Propeptida dapat dengan mudah dipahami sebagai molekul pengemasan yang tidak diperlukan yang hanya akan dihilangkan dan dibuang saat protein matang terbentuk.

Namun, biologi seringkali lebih rumit.

Segment yang terhapus dapat memiliki fungsi penting sebelum menghilang dari molekul yang matang.

Penelitian mengenai enzim subtilizin E bakteri merupakan contoh yang sangat jelas. Para ilmuwan menunjukkan bahwa propeptida sintetis dapat membantu enzim yang telah denaturasi untuk mendapatkan kembali struktur tiga dimensi yang aktif. Propeptida yang sama juga dapat berikatan dengan enzim yang sudah matang dan menghambat aktivitasnya. [1]

Pengamatan ini menunjukkan dua fungsi biologis yang berbeda.

Pertama-tama, propeptida dapat ikut dalam proses pengkristalan protein.

Kedua, mungkin dapat membantu membatasi aktivitas enzimatis hingga tahap yang sesuai dengan proses pematangan.

Bantuan seperti ini dalam pembentukan struktur disebut sebagai fungsi proteom dari protein pengatur internal. Ini adalah bagian dari molekul prekursor yang membantu fragmen lain dari molekul yang sama untuk membentuk struktur yang benar.

Contoh subtilizin menunjukkan mengapa tidak adanya segmen tertentu dalam bentuk aktif akhir dari enzim tersebut tidak berarti bahwa ia tidak memiliki fungsi biologis yang penting.

Namun, hasil tersebut tidak boleh terlalu disamakan.

Subtilizin adalah enzim bakteri. Penemuan fungsi tertentu yang terkait dengan pembelahan dan penahanan dalam sistem ini tidak berarti bahwa setiap propeptida manusia memiliki fungsi yang sama.

Penelitian selanjutnya terhadap pro-subtilizin menghubungkan beberapa tahap perkembangan, termasuk fallding, self-transformation, pelepasan propeptidase, dan aktivasi enzim.[2]

Percobaan-percobaan ini menunjukkan prinsip penting lainnya: pematangan prekursor dapat merupakan rangkaian peristiwa molekuler yang terkoordinasi, bukan sekadar pemutusan yang langsung mengarah pada aktivitas biologis penuh.

Moment pembebasan propeptida karenanya dapat sama pentingnya dengan pemotongan awal itu sendiri.

Bagaimana membedakan konsep-konsep yang terkait satu sama lain?

Dalam diskusi mengenai protein prekursor, beberapa istilah terkait sering muncul, tetapi tidak boleh dianggap sebagai satu konsep.

Kategori-kategori ini sebagian saling tumpang tindih karena mereka menggambarkan berbagai aspek biologi prekursor, tetapi bukan merupakan sinonim.

Prohormon misalnya adalah jenis prekursor tertentu yang terkait dengan pembentukan hormon atau peptida terkait.

Namun, propeptida hanya dapat mengacu pada satu segmen dari molekul prekursor yang jauh lebih besar.

Pembedaan ini penting dalam menafsirkan hasil penelitian, karena fungsi biologis tergantung pada molekul yang sebenarnya dan jalur pemrosesan molekul tersebut.

Pre-testing dan pemprosesan prekursor

Serangkaian „pre” bertanggung jawab atas pengarahan protein

Dalam kasus banyak protein eksositik, bentuk prekursor yang paling awal mengandung urutan asam amino awal yang membantu mengarahkan molekul yang baru disintesis ke jalur intraseluler yang sesuai.

Seri ini secara umum disebut peptida sinyal atau — dalam terminologi yang berkaitan dengan preprobes — bagian dari „pre”.

Perannya berbeda dari fungsi propeptid yang kemudian terlibat dalam pembentukan pleksin, penahanan, pengikatan, atau aktivasi.

Penelitian struktural kompleks reseptor sinyal mamalia menganalisis cara mekanisme internal yang mengarahkan protein-protein tersebut mengenali rangkaian sinyal yang terbentuk selama sintesis protein di ribosom dan membantu mengkoordinasikan pergerakan protein tersebut menuju membran. [3]

Ini adalah mekanisme internal sel untuk mengarahkan protein.

Hal ini tidak boleh diartikan sebagai bukti bahwa peptida yang digunakan secara eksternal dalam kosmetik secara otomatis menembus ke dalam sel-sel kulit atau mengikuti jalur yang sama.

Penghapusan rangkaian sinyal dan pemrosesan prekursor selanjutnya merupakan peristiwa biologis yang terpisah.

Sel-sel tersebut dapat berada di berbagai tempat, mengaktifkan berbagai enzim, dan menjalankan berbagai fungsi.

Secara sederhana, rute ini dapat digambarkan sebagai berikut:

preprobiałko → probiałko → produk yang sudah matang

Namun, ini hanya merupakan model pendidikan. Protein-protein tertentu dapat mengalami modifikasi tambahan, tahap pemotongan, pemadatan, transportasi, dan pengikatan.

Tidak semua prekursor berkembang sesuai dengan skema waktu yang sama.

Contoh insulin

Insulin adalah salah satu contoh yang paling terkenal dari hormon yang terbentuk melalui pemrosesan prekursor.

Prekursor paling awal, preproinsulina, mengandung urutan pengarahan.

Setelah sekresi sinyal tersebut dihilangkan, proinsulina tetap ada.

Selanjutnya proinsulina mengalami proses pemrosesan lebih lanjut, di mana wilayah yang menghubungkan keduanya dipisahkan dari fragmen-fragmen yang akhirnya membentuk rantai insulin yang matang.

Contoh ini menunjukkan mengapa preproalbumin, proalbumin, dan protein dewasa bukanlah konsep yang dapat digantikan. Mereka menggambarkan berbagai tahap molekuler dari jalur biosintesis yang sama.

Dalam salah satu penelitian tentang pemecahan proinsulina, para ilmuwan mengekspresikan proinsulina bersama dengan enzim-enzim pemecahan potensial dalam sel-sel yang ditumbuhkan. Terdapat preferensi pemotongan yang berbeda untuk PC2 dan PC3, yang menegaskan bahwa keduanya berperan dalam pemecahan insulin. [4]

Dalam terminologi yang lebih modern, PC3 secara umum disebut sebagai PC1/3.

Prinsip yang paling penting adalah bahwa pemprosesan prekursor bersifat selektif.

Enzim yang melakukan proses metabolisme tidak secara acak memotong protein prekursor menjadi peptida yang lebih kecil.

Sementara itu, pengenalan lingkungan sekitar dari rangkaian dan tempat pemotongan membantu menentukan produk molekuler yang matang mana yang akan dihasilkan.

Percobaan dengan proinsulin juga menunjukkan mengapa dalam deskripsi ilmiah harus mencantumkan detail-detail seperti identitas enzim, jenis substrat, dan model eksperimental.

Faktor-faktor ini dapat secara signifikan mempengaruhi interpretasi hasil.

Satu prekursor dapat menyebabkan munculnya beberapa produk.

Partikel prekursor tidak harus menghasilkan hanya satu produk aktif.

Beberapa protein prekursor mengandung beberapa wilayah yang pada akhirnya dapat membentuk peptida biologis aktif yang berbeda.

Contoh penting adalah proopiomelanokortin, atau POMC.

POMC mengandung banyak wilayah yang dapat diolah menjadi berbagai produk peptida. Produk apa yang akhirnya akan terbentuk sebagian besar tergantung pada sistem enzim yang ada pada sel-sel tersebut.

Dalam penelitian tahun 1991, para ilmuwan bersama-sama mengekspresikan POMC dari PC1 atau PC2 dalam beberapa model sel. Untuk masing-masing enzim, pola pemotongan yang berbeda diamati. [5]

Eksperimen ini memberikan bukti langsung bahwa berbagai enzim pengolah dapat menghasilkan produk-produk diferensiasi yang berbeda dari prekursor yang sama.

Ini menjelaskan mengapa mengetahui urutan prekursor tidak harus menjelaskan secara detail kepada para peneliti apa peptida-peptida matang yang akan muncul di setiap jaringan.

Serangkaian asam amino menentukan materi molekul yang berpotensi dapat diolah.

Sebaliknya, lingkungan enzimatis dan kondisi internal sel membantu menentukan apa yang benar-benar akan diolah dan diproduksi dalam kondisi biologis yang diteliti.

Karena dua sel yang memproduksi prekursor yang sama dapat memproduksi berbagai campuran peptida yang sudah matang, jika perangkat yang bertanggung jawab untuk pemprosesannya berbeda.

Pemrosesan ini lebih dari sekadar memotong rantai

Pemotongan proteolitik hanyalah salah satu komponen dari proses pematangan protein.

Bergantung pada molekulnya, pematangan juga dapat mencakup pembentukan pleksin, pembentukan jembatan dwiarion, transportasi intraseluler, pengikatan dengan molekul lain, dan modifikasi kimia.

Proses-proses ini dapat saling mempengaruhi satu sama lain.

Lokasi pemotongan dapat ada dalam urutan asam amino, tetapi tidak dapat diakses oleh enzim yang memprosesnya karena struktur protein yang tiga dimensi.

Demikian juga, pembengkokan yang benar mungkin tergantung pada tahap-tahap pemrosesan sebelumnya.

Oleh karena itu, dalam menilai penelitian mengenai prekursor, perlu dibedakan tiga pertanyaan:

Apakah prekursor telah dibuat?

Apakah produk tersebut telah diproses dengan benar menjadi produk yang sudah matang yang dapat diidentifikasi?

Produk yang dihasilkan tersebut telah menunjukkan aktivitas biologis yang memadai?

Pertanyaan-pertanyaan ini saling terkait, tetapi tidak setara.

Pengukuran jumlah prekursor dapat menjawab pertanyaan pertama, namun tidak memberikan jawaban untuk pertanyaan kedua dan ketiga.

Sebagai contoh, tes yang mendeteksi simultan prekursor dan beberapa fragmennya dapat menunjukkan jumlah total protein yang cukup besar, namun memberikan sedikit informasi tentang jumlah sebenarnya dari produk yang matang dan aktif.

Jika interpretasi biologi tergantung pada proses kematangan, maka metode analisis yang diperlukan adalah yang memungkinkan membedakan prekursor, produk-produk menengah, dan bentuk-bentuk akhir dari molekul tersebut.

Pemrosesan dapat terjadi di luar sel-sel

Tidak semua tahap penting dari pemprosesan prekursor terjadi di dalam selaput lendir atau wilayah seluler lainnya.

Contoh penting dari proses intraseluler adalah biologi kolagen.

Partikel prokolagen mengandung propeptida akhir. Penghapusan wilayah ini berperan dalam pembesaran dan pembentukan serat kolagen.

Dalam penelitian tahun 1996, protein morfogenetik tulang 1, atau BMP-1, diidentifikasi sebagai C-proteinase prokolagen tipe I. [6]

Penelitian tersebut menghubungkan enzim spesifik dengan pemecahan C-terminal propeptida dari prokolagen tipe I.

Contoh ini berguna karena beberapa alasan.

Pertama, ini menunjukkan bahwa proses pemecahan prekursor dapat menjadi elemen penting dalam perkembangan sel telur ekstraseluler, dan bukan hanya sekadar sinyal hormonal.

Kedua, ini menunjukkan mengapa nama-nama protein tidak boleh dipahami hanya berdasarkan terminologi yang sudah ada. Meskipun diberi nama BMP-1, protein ini seharusnya tidak otomatis dianggap sebagai protein yang berperilaku sama seperti semua protein lainnya yang disebut sebagai protein morfogenetik tulang.

Kedua, contoh ini menunjukkan mengapa propeptida bukanlah hormon secara otomatis.

Dalam kasus prokolagen, konteks biologis berkaitan dengan pembentukan dan matangannya dari matriks ekstraseluler, bukan dengan sinyal hormonal yang ditujukan ke organ yang jauh.

Aktivasi dan pemotongan

Pemotongan mengubah identitas molekuler

Pemotongan proteolitik melibatkan pemecahan ikatan peptida yang dipilih di dalam prekursor.

Bergantung pada molekul spesifik dan lokasi pemotongan, proses ini dapat melepaskan peptida yang sudah matang, menghapus wilayah penghambat, membuka area ikatan reseptor, memungkinkan pembentukan struktur molekul, menghasilkan bentuk intermediet, atau mengubah sifat biologis molekul dengan cara lain.

Namun, pemotongan dan aktivasi bukanlah sinonim.

Pemotongan menggambarkan suatu peristiwa kimiawi.

Aktivasi menggambarkan konsekuensi fungsionalnya.

Pemotongan dapat mengaktifkan molekul, tetapi juga dapat menginaktivasinya, menghasilkan bentuk intermediet atau menyebabkan pembentukan fragmen yang fungsi biologisnya masih belum jelas.

Pengelompokan ini mencegah interpretasi yang terlalu sederhana dari percobaan-percobaan mengenai pemrosesan prekursor.

Bukti bahwa prekursor telah dipotong tidak secara otomatis menunjukkan bahwa aktivitas produk yang matang yang diharapkan telah meningkat.

Untuk menunjukkan aktivasi, biasanya juga perlu menilai fungsi biologis produk yang dihasilkan.

Pemotongan tidak selalu berarti pembebasan segera

Meskipun terputusnya ikatan koevolensial, segmen yang terpisah tersebut masih dapat tetap terhubung secara fisik dengan pasangan melalui ikatan nonkoevolensial.

Ini berarti bahwa pemotongan tidak harus menyebabkan pembebasan secara instan dari molekul aktif yang sepenuhnya tersedia.

Contoh yang baik adalah penelitian tentang struktur faktor pertumbuhan beta yang tersembunyi, yaitu TGF-β.

Penelitian menunjukkan bagaimana prodomena dapat menyembunyikan faktor pertumbuhan dari pengiktirafan oleh reseptor, dan menghubungkannya dengan aktivasi perubahan struktural dalam kompleks tersembunyi, termasuk proses yang terkait dengan kekuatan dalam sistem yang sedang dipelajari. [7]

Contoh ini menunjukkan bahwa regulasi dapat melampaui hanya pemotongan saja.

Prekursor dapat sudah diolah secara proteolitik, sedangkan komponen biologis aktifnya masih terbatas oleh interaksi dengan prodomen atau partner molekuler lainnya.

Ini tidak berarti bahwa setiap propeptida berperilaku seperti prodomena TGF-β.

Aturan yang lebih luas adalah bahwa aktivasi harus dibuktikan untuk sistem biologis tertentu, dan tidak boleh diasumsikan bahwa „terpotong berarti aktif”.

Lokasi pemotongan dan enzim harus cocok satu sama lain

Beberapa prekursor hormon mengandung asam amino basa di dekat tempat-tempat penting untuk pemprosesannya.

Namun, kehadiran pasangan atau susunan asam amino tertentu tidak berarti bahwa setiap tempat tersebut akan terpotong dengan cara yang sama.

Pemprosesan tergantung, antara lain, pada spesisitas enzim, konteks lokal dari urutan, konformasi protein, lokasi seluler, dan ketersediaan perangkat enzim yang sesuai.

Percobaan mengenai proinsulin dan POMC menunjukkan prinsip ini melalui contoh prekursor dan konverter yang berbeda.[4][5]

Hasilnya menegaskan bahwa proses tersebut bersifat selektif dan bukan merupakan aturan universal bahwa motif sekven yang pendek sendiri yang menentukan jalannya proses selanjutnya.

Oleh karena itu, tempat pemotongan yang diperkirakan sebaiknya dianggap sebagai hipotesis yang dapat diverifikasi.

Bukti menjadi lebih kuat ketika para peneliti mengidentifikasi produk pengolahan yang sebenarnya dan menghubungkannya dengan enzim yang diusulkan serta kondisi biologis yang sesuai.

Apa saja eksperimen yang menegaskan pemrosesan prekursor?

Penegasan yang dapat diandalkan mengenai suatu proses pemrosesan biasanya didasarkan pada beberapa jenis bukti yang saling melengkapi, bukan hanya satu observasi terisolasi.

Para peneliti dapat mengidentifikasi fragmen yang terbentuk melalui spektrometri massa atau sekvensisasi. Mereka dapat membandingkan jumlah prekursor dan produk yang matang dari waktu ke waktu, mengubah lokasi pemotongan yang diusulkan, atau membatasi aktivitas atau ekspresi dari enzim pengolah yang potensial.

Eksperimen fungsional dapat kemudian menentukan apakah produk yang dihasilkan menunjukkan aktivitas biologis yang sepadan dengan bentuk matang dari produk tersebut.

Setiap pendekatan tersebut memiliki keterbatasan.

Perubahan massa partikel yang tampak dalam gel dapat mengindikasikan proses pemrosesan, tetapi tidak mengidentifikasi tempat pemotongan yang tepat.

Inhibitor enzim dapat mempengaruhi lebih dari satu jalur biologis.

Perubahan lokasi pemotongan yang diusulkan dapat mengganggu baik pembentukan gumpalan protein maupun pengenalpastiannya oleh enzim.

Spektrometri massa dapat mengidentifikasi produk molekuler, tetapi tidak secara langsung mengkonfirmasi aktivitas biologisnya.

Oleh karena itu, kesesuaian hasil yang diperoleh melalui metode analisis dan fungsional yang independen umumnya lebih meyakinkan daripada pengukuran tunggal.

Aturan-aturan ini digunakan untuk menafsirkan hasil penelitian. Jangan menganggapnya sebagai protokol laboratorium atau sebagai pernyataan bahwa setiap penelitian yang dikutip di sini telah melakukan semua percobaan yang mungkin.

Jenis bukti yang diperlukan tergantung pada apakah pertanyaan penelitian berkaitan dengan identitas molekuler, mekanisme pengolahan, spesifisitas enzim, atau fungsi biologis.

Fragment-fragment yang dilepaskan dapat menunjukkan aktivitas tersendiri.

Fragment yang terlepas dari wilayah propeptid atau yang diidentifikasi di dalamnya terkadang dapat menjadi objek penelitian sendiri.

Contoh yang tepat berasal dari penelitian tentang kolagen.

Para ilmuwan mengidentifikasi pentapeptida KTTKS di wilayah propeptida prokolagen tipe I dan meneliti aktivitas biologisnya pada sel mesenkim yang ditumbuhkan. Terdapat efek pada produksi kolagen dan fibronektyna. [8]

Hasil ini harus dijelaskan pada tingkat yang benar-benar telah terbukti.

Sebuah bagian peptida tertentu mengubah parameter yang diukur terkait matriks ekstraseluler dalam eksperimen kultur sel.

Ini tidak berarti bahwa propeptida kolagen lengkap, sekven KTTKS yang terisolasi, turunan KTTKS yang dimodifikasi secara kimiawi, dan setiap produk kosmetik yang mengandung komponen serupa sama nilainya.

Setiap kasus tersebut mewakili konteks eksperimental atau formulatif yang berbeda.

Hasil ini juga tidak membuktikan bahwa penggunaan kosmetik pada kulit manusia mereplikasi proses pemrosesan prokolagen yang normal di dalam sel atau di luar sel.

Asal biologis dapat menjadi alasan ilmiah yang menarik untuk mempelajari suatu sekumpulan peptida tertentu.

Namun, hal itu tidak menghilangkan pertanyaan-pertanyaan mengenai formulasi, konsentrasi, stabilitas, penetrasi, eksposur, aktivitas produk jadi, dan hasil penelitian pada manusia.

Dalam konteks kosmetik, perlu juga memisahkan mekanisme ini dari masalah yang lebih luas. peptida sinyal dalam perawatan kulit, Karena asal-usul rangkaian dari prekursor tidak berarti secara otomatis bahwa produk kosmetik tersebut akan memiliki aktivitas yang sudah siap.

Propeptida dan istilah „pro-peptida” dalam kosmetik”

Tanda pada label tidak mengidentifikasi urutan tersebut.

Istilah „pro-peptida” pada produk untuk bibir, serum, krim, atau kosmetik lainnya tidak secara langsung mengidentifikasi suatu molekul tertentu.

Ini mungkin merujuk pada rangkaian bahan yang khas, terminologi produsen sendiri, konsep pemasaran, atau pernyataan umum mengenai produk.

Penentuan apa yang sebenarnya terdapat dalam produk memerlukan analisis daftar bahan serta — jika tersedia — dokumen teknis yang sesuai.

Identifikasi molekuler yang bermanfaat secara ilmiah harus menentukan komponennya dan, jika sesuai, juga sekvens asam amino, modifikasi, atau bentuk kimianya.

Meskipun identitas yang jelas dapat menjawab sebagian dari pertanyaan tersebut.

Ini tidak menentukan berapa banyak komponen yang ada dalam formula yang sudah jadi, apakah komponen tersebut tetap stabil selama penyimpanan, apakah komponen tersebut sampai ke tempat biologis yang tepat, atau apakah seluruh formulasi tersebut memberikan efek yang nyata pada manusia.

Keterlibatan atau tidaknya konjungsi dalam nama tidak memberikan jaminan ilmiah.

Istilah „propeptide”, „pro-peptide”, dan „propeptide” dapat menghasilkan hasil pencarian yang sebagian besar sama, tetapi munculnya salah satu dari mereka dalam nama produk tidak boleh otomatis diartikan sesuai dengan definisi propeptida yang digunakan dalam biologi molekuler.

Biologi prekursor tidak mendukung klaim kosmetik

Penelitian yang menunjukkan bahwa propeptida membantu dalam pembentukan enzim, memberikan informasi tentang enzim tersebut dan sistem eksperimental tertentu.

Ini tidak membuktikan bahwa produk perawatan bibir tersebut meningkatkan kelembaban.

Demikian pula, penelitian mengenai pemrosesan prokolagen bukanlah bukti tunggal bahwa krim siap pakai dapat mengurangi tampilan kerutan.

Ini adalah berbagai pertanyaan ilmiah yang memerlukan berbagai jenis bukti.

Pemeriksaan kosmetik yang berguna harus menentukan formulasi yang sudah siap, cara penggunaannya, populasi yang sedang diuji, komparator, durasi, dan hasil yang dinilai.

Jika deklarasi tersebut berkaitan dengan kelembaban, metode evaluasi kelembaban yang sesuai harus digunakan.

Jika berkaitan dengan tampilan kerutan, penelitian harus menggunakan titik akhir yang sesuai terkait tampilan dan mempertimbangkan efek dari basis pelembab produk.

Jika produk tersebut secara spesifik menyatakan adanya efek pada proses pemetabolismian prekursor, bukti tersebut harus menunjukkan kejadian biologis yang relevan, dan tidak hanya mengacu pada publikasi umum tentang biologi prekursor.

Jika uji coba pendukung deklarasi hanya mencakup protein yang sudah diolah, model komputer atau sel yang diproduksi secara buatan, formulasi tersebut harus mematuhi batasan tersebut.

„Ditemukan dalam model seluler” tidak sama dengan pernyataan „terbukti pada orang-orang yang menggunakan formulasi siap pakai tersebut”.

Tiga pertanyaan memudahkan penilaian deklarasi

Tiga pertanyaan sederhana dapat memudahkan penilaian terhadap klaim-klaim biologis maupun komersial.

Yang pertama adalah:

Apa sebenarnya yang ada di sana?

Hal ini memungkinkan untuk menentukan apakah diskusi tersebut berkaitan dengan propeptida biologis, berupa urutan sintesis yang telah ditentukan, peptida yang dimodifikasi, atau hanya sekedar terminologi perdagangan.

Pertanyaan kedua adalah:

Apakah eksperimen tersebut benar-benar dilakukan?

Ini memungkinkan untuk menentukan apakah bukti tersebut berasal dari penelitian pada protein yang sudah diolah, sel, hewan, uji komponen, atau uji produk jadi pada manusia.

Pertanyaan ketiga adalah:

Apakah hasil yang diukur benar-benar sesuai dengan efek yang dinyatakan?

Efek molekuler tidak otomatis menjadi bukti pengurangan kerutan. Ekspresi marker laboratorium yang meningkat tidak otomatis menjadi bukti peningkatan penampilan kulit secara nyata.

Pertanyaan-pertanyaan ini membantu mencegah situasi di mana terminologi ilmiah menggantikan bukti yang tidak lengkap.

Kosmetik dapat sangat baik melembabkan kulit tanpa mengandung propediptyb biologis.

Sebaliknya, keberadaan komponen yang terkait dengan prekursor biologis tidak menjamin adanya efek yang terlihat.

Produk yang sudah siap dapat dinilai berdasarkan bukti-buktinya sendiri, tanpa perlu membuat penjelasan yang tidak dibuktikan secara faktual yang didasarkan pada aktivasi prekursor.

Perbedaan tersebut memungkinkan kita untuk membahas secara rinci baik biologi dasar maupun bukti-bukti kosmetik tanpa asumsi yang keliru bahwa awalan „pro” merupakan ukuran dari efektivitasnya.

Pertanyaan yang sering diajukan

1. Apakah propeptida adalah hormon aktif?

Tidak selalu. Banyak propeptida adalah segmen yang terkait dengan prekursor yang berperan dalam pembentukan protein, penahanan aktivitas, pengikatan struktur, atau maturasi, bukan sebagai hormon aktif. Beberapa prekursor protein akhirnya menghasilkan hormon, tetapi yang lain matang menjadi enzim, protein struktural, faktor pertumbuhan, atau molekul biologis lainnya. Proses pemecahan prokolagen dan pembentukan subtilizin menunjukkan fungsi propeptida yang sangat berbeda. [6][1] Oleh karena itu, apakah suatu propeptida menunjukkan aktivitas hormonal harus ditentukan untuk molekul tersebut, bukan berdasarkan istilahnya saja.

2. Apakah istilah „pro-peptide” pada label produk mengidentifikasi molekul tertentu?

Tidak. Hanya dengan menyebutkan „pro-peptide” tidak dapat memberikan identifikasi molekuler yang jelas. Hal ini dapat berarti suatu konsep komersial, suatu kompleks merek dagang, istilah pemasaran, atau suatu istilah sendiri yang digunakan oleh produsen, bukan suatu segmen prekursor yang secara biologis dapat didefinisikan. Untuk menentukan substansi mana yang sebenarnya ada, diperlukan daftar bahan dan dokumentasi teknis yang sesuai. Bahkan setelah identifikasi tersebut ditetapkan, bukti mengenai produk jadi diperlukan untuk menentukan apakah produk tersebut memberikan efek yang diiklankan. Nama produk tidak boleh menggantikan identifikasi molekuler maupun bukti keberhasilan.

3. Apa perbedaan antara propeptida dan probiotik?

Proleukina biasanya merupakan prekursor molekul yang lebih besar, sedangkan propeptida biasanya berarti suatu segmen yang terkait dengan maturasi yang terletak dalam prekursor tersebut atau dilepaskan selama pemprosesannya. Terminologi dapat berbeda-beda di antara keluarga protein, oleh karena itu batas-batas sekvens dan definisi yang digunakan dalam suatu penelitian tertentu sangat penting. Propeptida juga dapat memiliki fungsi penting sebelum dipecah menjadi protein yang matang, meskipun tidak terdapat dalam protein yang matang akhir. Karena itu, penamaan proleukina dan propeptida sebagai sinonim yang tepat dapat mempersulit pemahaman mekanisme pemprosesan yang dijelaskan.

4. Apakah peptida sinyal sama dengan propeptida?

Tidak. Peptida sinyal biasanya membantu mengarahkan protein yang baru sintetis ke jalur intraseluler yang tepat, sedangkan propeptida lebih sering terlibat dalam pembesaran, pembentukan ganda, penahanan, pengikatan, atau aktivasi selanjutnya. Kedua hal ini dapat terjadi dalam satu prekursor yang sama, tetapi memiliki fungsi yang berbeda. Penelitian struktural mengenai pengenalan sinyal menggambarkan mekanisme internal yang mengarahkan protein, bukan fungsi pembesaran setiap propeptida. [3] Oleh karena itu, perlu menentukan urutan spesifik dan tahapan pemprosesannya, bukannya mengandaikan bahwa setiap wilayah yang dihilangkan memiliki fungsi yang sama.

5. Mengapa sel-sel memproduksi prekursor protein bukan hanya protein yang sudah matang saja?

Penerapan prekursor molekul memungkinkan sel untuk mengkoordinasikan banyak aspek biologi protein, termasuk orientasi, pengelompokan, transportasi, pengikatan, dan momen terjadinya aktivitas biologis. Beberapa protein mungkin memerlukan status tidak aktif atau terkurung sampai mencapai tempat yang tepat atau mencapai struktur tiga dimensi yang tepat. Penelitian subtilizin menunjukkan bahwa propeptida dapat membantu pengelompokan, sementara menghambat enzim sebelum proses matang selesai. [1] Ini merupakan manfaat biologis yang jelas bagi prekursor molekul, meskipun berbagai protein menggunakan strategi matang yang berbeda.

6. Apakah pemotongan selalu mengaktifkan protein?

Tidak. Pemotongan dapat mengaktifkan molekul, menginaktivasinya, menyebabkan pembentukan bentuk intermediet, atau menciptakan fragmen dengan fungsi yang berbeda atau tidak pasti. Bahkan setelah dipotong, segmen yang terhapus terkadang dapat tetap tidak kovalen terkait dengan bagian matang dan terus membatasi aktivitasnya. Penelitian tentang TGF-β tersembunyi menunjukkan mengapa aktivasi fungsional mungkin memerlukan lebih dari sekadar interupsi ikatan peptida pada prekursor. [7] Oleh karena itu, aktivasi tersebut harus didukung oleh bukti fungsional yang memadai, dan tidak boleh disimpulkan hanya berdasarkan pemotongan.

7. Apakah dari satu prekursor dapat terbentuk beberapa peptida?

Ya. Satu prekursor dapat mengandung beberapa wilayah yang akhirnya menghasilkan berbagai produk peptida. Contoh yang penting adalah POMC. Penelitian menunjukkan bahwa berbagai konversi menghasilkan pola pemrosesan yang berbeda dari prekursor yang sama. [5] Oleh karena itu, enzim yang memproses prekursor yang tersedia dalam sel tertentu memengaruhi produk yang matang mana yang akan terbentuk dan dalam proporsi berapa. Serangkaian prekursor menentukan produk yang mungkin terbentuk, tetapi tidak menentukan secara eksklusif mana yang akan mendominasi dalam setiap jaringan atau situasi biologis.

8. Apakah propeptida selalu berada di awal protein?

Tidak. Segment yang terkait dengan prekursor dapat berada di berbagai tempat tergantung pada struktur protein tersebut. Prokolagen mengandung propeptida terminal, termasuk wilayah C-terminal yang dihilangkan selama pematangan, sedangkan proinsulina mengandung wilayah internal yang menghubungkan wilayah tersebut dan dihilangkan selama pembentukan insulin matang. [6][4] Oleh karena itu, posisi tersebut merupakan karakteristik dari prekursor tertentu dan tidak dapat disimpulkan berdasarkan awalan „pro” itu sendiri.

9. Apakah propeptida hanya produk limbah?

Tidak. Beberapa propeptida memiliki fungsi penting sebelum dihilangkan, dan beberapa fragmen yang terlepas juga telah diuji untuk aktivitas biologisnya sendiri. Penelitian tentang subtilizin memberikan contoh eksperimental baik untuk mendukung proses pengelompokan maupun untuk menghambat enzim oleh propeptida. [1] Namun, penunjukan fungsi penting beberapa propeptida tidak berarti bahwa setiap fragmen propeptida pendahulu yang terlepas memiliki aktivitas yang menguntungkan secara independen. Pentingnya biologis harus dipelajari secara individual, bukan dengan mengasumsikan secara otomatis adanya atau tidaknya aktivitas tersebut.

10. Apa itu protein pengatur internal?

Protein pengatur intraseluler adalah wilayah prekursor protein yang membantu bagian lain dari molekul yang sama membentuk struktur tiga dimensi yang tepat. Propeptida dapat melakukan fungsi tersebut, seperti yang ditunjukkan dalam penelitian tentang pembentukan subtilizin pada sel induk. [2] Istilah ini menggambarkan mekanisme pembentukan struktur molekul, bukan kategori bahan kosmetik. Bukti bahwa satu enzim menggunakan propeptida sebagai protein pengatur intraseluler tidak berarti bahwa peptida atau komponen kosmetik yang tidak terkait juga memiliki fungsi yang sama.

11. Apakah setiap prekursor menggunakan enzim pengolah yang sama?

Tidak. Enzim-enzim pemroses yang berbeda mengenali substrat yang berbeda dan mungkin memiliki preferensi yang berbeda mengenai lokasi pemotongan. Eksperimen dengan proinsulin dan POMC menunjukkan pola pemrosesan yang berbeda terkait dengan konversi yang berbeda. [4][5] Hasil tersebut dapat dipengaruhi oleh ketersediaan enzim, urutan asam amino lokal, konformasi protein, lokasi intraseluler, dan akses ke lokasi pemotongan. Oleh karena itu, istilah „enzim aktivator” hanya memberikan informasi ilmiah yang lebih sedikit dibandingkan dengan penunjukan enzim dan prekursor yang benar-benar telah diuji.

12. Apakah pemrosesan dapat terjadi di luar sel?

Ya. Beberapa tahapan pemrosesan prekursor terjadi di luar sel. Contohnya, pemecahan C-propeptyde prokolagen oleh BMP-1 terkait dengan pematangan sel telur ekstraselular. [6] Hal ini berbeda dengan pemrosesan banyak prekursor hormon dalam jalur sekresi. Lokasi pematangan tergantung pada protein tertentu dan harus ditentukan secara eksperimental, bukan secara umum berdasarkan satu sistem prekursor yang diketahui.

13. Apakah propeptida harus sangat pendek?

Tidak. Istilah propeptida mengacu pada hubungan dengan maturasi prekursor, bukan jumlah asam amino yang secara ketat ditentukan. Propeptida subtilizin yang diteliti secara eksperimental mengandung 77 residu asam amino, yang menunjukkan bahwa propeptida tidak harus berarti peptida yang sangat kecil yang sering muncul dalam pemasaran kosmetik.[1] Segment lain yang terkait dengan prekursor dan prodomena dapat sangat berbeda dalam panjang dan kompleksitas strukturalnya. Oleh karena itu, hanya panjang sekvensnya saja yang tidak memungkinkan untuk menentukan apakah suatu struktur tersebut merupakan propeptida biologis.

14. Apakah penemuan prekursor membuktikan adanya produk yang sudah matang?

Tidak. Deteksi prekursor menegaskan adanya bentuk prekursor yang terdeteksi. Hal ini tidak berarti bahwa pemprosesan telah berlangsung dengan benar atau bahwa produk biologis aktif yang matang telah terakumulasi. Pemprosesan dapat tidak lengkap atau berubah, dan produk yang matang kemudian dapat mengalami degradasi. Ketika perbedaan ini penting, diperlukan tes yang memungkinkan pembedaan antara bentuk prekursor, intermediat, dan matang. Jumlah keseluruhan protein tidak harus otomatis diidentifikasi dengan jumlah produk yang aktif.

15. Apakah KTTKS sama dengan seluruh propeptida kolagen?

Tidak. KTTKS adalah sekumpulan asam amino yang diidentifikasi dalam wilayah propeptida tipe I prokolagen, bukan seluruh propeptida. Para ilmuwan mempelajari KTTKS pada sel-sel yang dipelihara dan menggambarkan dampaknya terhadap produksi komponen matriks ekstraseluler. [8] Hasil ini harus tetap terkait dengan urutan asam amino yang sedang dipelajari secara cermat dan model eksperimentalnya. Segment prekursor lengkap, KTTKS yang terisolasi, turunan yang dimodifikasi secara kimiawi, dan produk kosmetik yang mengandung komponen serupa adalah bahan yang berbeda dan tidak seharusnya secara otomatis mengalihkan bukti satu sama lain.

16. Apakah lokasi pemotongan yang diperkirakan cukup untuk mengkonfirmasi mekanisme biologis?

Tidak. Lokasi pemotongan yang diperkirakan menunjukkan lokasi yang mungkin untuk proses pemprosesan, tetapi tidak membuktikan bahwa dalam kondisi biologis pemotongan benar-benar terjadi di tempat tersebut. Eksperimen diperlukan untuk mengidentifikasi produk yang dihasilkan dan menghubungkannya dengan enzim yang tepat serta kondisi yang diperlukan. Pembentukan protein dan akses ke lokasi pemotongan juga dapat menentukan apakah lokasi yang secara teoretis dapat dikenali benar-benar akan diproses. Oleh karena itu, perkiraan ini berguna untuk membuat dan menguji hipotesis, tetapi tidak boleh dianggap sebagai validasi mekanisme yang lengkap.

17. Apa bukti yang dapat mendukung klaim kosmetik mengenai „pro-peptida”?

Komponen yang diidentifikasi secara jelas bersama dengan uji coba yang dirancang dengan baik terhadap formulasi jadi memberikan bukti yang jauh lebih berguna daripada sekadar terminologi itu sendiri. Uji coba harus menilai efek yang diumumkan menggunakan komparator yang tepat, populasi yang sesuai, waktu yang tepat, dan metode pengukuran yang tepat. Jika suatu klaim menyatakan secara spesifik bahwa kosmetik mengubah aktivasi atau pemrosesan prekursor, mekanisme tersebut juga memerlukan bukti langsung. Publikasi umum dalam bidang biologi molekuler mengenai pemrosesan protein, falldingnya, atau aktivitas prekursor kolagen tidak dapat dengan sendirinya menegaskan aktivitas produk kosmetik secara detail.

Ringkasan

Propeptida adalah bagian penting dari mekanisme biologis yang memungkinkan banyak protein dipersiapkan, diatur, diangkut, disatukan, dan melalui proses matang.

Tidak hanya berupa sekumpulan asam amino yang terdefinisi secara singkat.

Istilah ini, bagaimanapun, menggambarkan hubungan mereka dengan prekursor dan proses perkembangannya.

Propeptida-propeptida individu dapat memiliki fungsi yang sangat berbeda.

Beberapa membantu dalam pembentukan protein dengan cara yang benar.

Yang lain membatasi aktivitas biologis hingga tahap perkembangan yang sesuai.

Beberapa dari mereka terlibat dalam pembentukan struktur molekuler, sedangkan fragmen-fragmen tertentu yang dilepaskan dapat menunjukkan aktivitas biologisnya sendiri dan menjadi objek penelitian yang independen.

Prekursor hormon, bentuk prekursor enzim, sistem faktor pertumbuhan, dan prokolagen menunjukkan betapa beragamnya mekanisme tersebut.

Perbedaan antara pemotongan dan aktivasi sangat penting. Mengganggu ikatan peptida dapat mengubah identitas molekul tanpa segera menyebabkan aktivitas biologis. Segmen yang terlepas masih dapat terikat pada molekul yang sudah matang, pemotongan dapat menyebabkan terbentuknya bentuk intermediet bukannya produk akhir, dan pemprosesan yang tepat tidak secara otomatis menunjukkan aktivitas fungsional.

Demikian pula, deteksi prekursor tidak menegaskan adanya produk yang sudah matang.

Perbedaan-perbedaan ini menjelaskan mengapa biologi prekursor biasanya didasarkan pada bukti-bukti yang saling melengkapi mengenai identitas molekuler, prosesnya, spesifisitas enzimatis, dan fungsinya secara biologis.

Istilah yang digunakan dalam kosmetik memerlukan interpretasi yang berbeda.

Produk yang diberi label „pro-peptide” tidak harus mengandung propeptida biologis, mereproduksi proses pemrosesan prekursor secara alami, atau memberikan manfaat kosmetik yang nyata.

Pertama-tama, harus ditentukan identitas sebenarnya dari komponen tersebut.

Selanjutnya, formulasi yang sudah siap harus dinilai berdasarkan bukti-bukti yang menunjukkan efek yang benar-benar diumumkan olehnya.

Percobaan mengenai pembengkokan protein tidak menunjukkan bahwa kulit menjadi lembap.

Pemeriksaan proses produksi prokolagen tidak secara langsung membuktikan pengurangan kerutan.

Percobaan pembiakan sel dalam laboratorium mengenai urutan yang berasal dari prekursor tidak menunjukkan bahwa produk kosmetik yang sudah jadi tersebut efektif pada manusia.

Oleh karena itu, prinsip yang paling berguna adalah memisahkan identitas molekuler, mekanisme biologis, bukti eksperimental, dan klaim mengenai produk jadi.

Perbedaan tersebut memungkinkan untuk mempertahankan nilai ilmiah dari pengetahuan tentang propeptida tanpa memperluas hasil laboratorium di luar apa yang benar-benar telah terbukti dalam percobaan.

Pernyataan Penafian

Artikel ini bersifat edukatif dan informatif ilmiah semata. Ia menjelaskan tentang protein prekursor, propeptida, pemprosesan protein, pemotongan, kematangan, serta interpretasi terminologi kosmetik terkait.

Ini bukan rekomendasi untuk produk kosmetik, peptida, suplemen, perawatan, formulasi, dosis, atau cara pemberian.

Hasil penelitian laboratorium yang mencakup protein yang telah diolah, prekursor, sel-sel yang dipelihara, enzim atau fragmen peptida tunggal tidak boleh secara otomatis diinterpretasikan sebagai bukti aktivitas klinis atau kosmetik dari bahan komersial yang memiliki nama yang sama.

Produk yang mengandung kata „pro-peptide” harus dinilai berdasarkan komposisinya yang sebenarnya serta bukti-bukti yang berkaitan dengan formulasi yang sudah jadi, bukan berdasarkan asumsi bahwa produk tersebut mereplikasi mekanisme biologis yang terkait dengan prekursor tersebut.

Pertanyaan mengenai pengobatan, penyakit, atau kondisi kesehatan pribadi harus, jika perlu, ditanyakan kepada seorang pekerja kesehatan yang kompeten.

Referensi

1. Ohta, Y., Hojo, H., Aimoto, S., Kobayashi, T., Zhu, X., Jordan, F., & Inouye, M. (1991). Pro-peptida sebagai chaperone intramolekuler: Renaturasi subtilisin E yang terdenaturasi dengan pro-peptida sintetis [dikoreksi]. Mikrobiologi Molekuler, 5(6), 1507–1510. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.1991.tb00797.x
2. Yabuta, Y., Takagi, H., Inouye, M., & Shinde, U. (2001). Jalur folding yang dimediasi oleh chaperone intramolekular: pelepasan propeptida memodulasi presisi aktivasi pro-subtilisin. Journal of Biological Chemistry, 276(48), 44427–44434. https://doi.org/10.1074/jbc.M107573200
3. Jomaa, A., Eitzinger, S., Zhu, Z., Chandrasekar, S., Kobayashi, K., Shan, S. O., & Ban, N. (2021). Mekanisme molekuler pengenalan dan penyerahan kargo oleh partikel pengenal sinyal mamalia. Cell Reports, 36(2), Pasal 109350. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109350
4. Smeekens, S. P., Montag, A. G., Thomas, G., Albiges-Rizo, C., Carroll, R., Benig, M., Phillips, L. A., Martin, S., Ohagi, S., & Gardner, P. (1992). Proses pengolahan proinsulin oleh subtilisin-related proprotein convertases furin, PC2, dan PC3. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 89(18), 8822–8826. https://doi.org/10.1073/pnas.89.18.8822
5. Benjannet, S., Rondeau, N., Day, R., Chrétien, M., & Seidah, N. G. (1991). PC1 dan PC2 adalah proprotein convertase yang mampu memecah proopiomelanocortin pada pasangan residu dasar yang berbeda. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 88(9), 3564–3568. https://doi.org/10.1073/pnas.88.9.3564
6. Kessler, E., Takahara, K., Biniaminov, L., Brusel, M., & Greenspan, D. S. (1996). Bone morphogenetic protein-1: proteinase procollagen C tipe I. Ilmu Pengetahuan, 271(5247), 360–362. https://doi.org/10.1126/science.271.5247.360
7. Shi, M., Zhu, J., Wang, R., Chen, X., Mi, L., Walz, T., & Springer, T. A. (2011). Struktur dan aktivasi TGF-β laten. Nature, 474(7351), 343–349. https://doi.org/10.1038/nature10152
8. Katayama, K., Armendariz-Borunda, J., Raghow, R., Kang, A. H., & Seyer, J. M. (1993). Pentapeptida dari prokolagen tipe I mendorong produksi matriks ekstraseluler. Journal of Biological Chemistry, 268(14), 9941–9944. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8486721/