Pendahuluan

Protein seluler mengalami stres oksidatif dengan adanya berbagai spesies oksigen reaktif (ROS). Tergantung pada ROS yang ada, kerusakan yang diakibatkan pada protein dapat berupa nitrasi atau oksidasi berbagai residu asam amino.

Oksidasi Protein

Protein adalah target utama reaksi oksidasi, karena kecepatan reaksinya yang cepat dengan oksidan dan tingginya jumlah protein dalam sel, jaringan ekstraseluler, dan cairan tubuh. Selain itu, stres oksidatif mampu mendegradasi lipid dan karbohidrat menjadi zat antara yang sangat reaktif, yang pada akhirnya menyerang protein di berbagai tempat fungsional. Akibatnya, berbagai modifikasi protein pasca translasional yang berbeda dibentuk oleh oksidasi protein, glikooksidasi, dan lipoksidasi.

Definisi Oksidasi Protein

Oksidasi protein adalah terjadinya modifikasi ikatan kovalen pada protein yang diinduksi baik secara langsung oleh senyawa-senyawa oksigen reaktif (Reactive Oxygen Species, ROS) maupun secara tidak langsung oleh produk-produk sekunder dari keadaan stress oksidatif. Radikal-radikal akan bereaksi sangat cepat dengan kerangka utama dari protein, proses serangan radikal tersebut dimulai dengan mengabstraksi atom hidrogen pada atom karbon-ᾳ yang akhirnya dapat menyebabkan terjadinya fragmentasi pada kerangka utama protein tersebut.

ROS juga dapat menghasilkan pembentukan produk akhir glikasi lanjutan (AGE) atau produk protein oksidasi lanjutan (AOPP), yang keduanya merupakan penanda stres oksidatif yang stabil. Glikasi merupakan ikatan kovalen antara gula dengan protein atau lemak, ini bisa terjadi melalui reaksi Amadori, reaksi basa Schiff, dan reaksi Maillard; yang akan menghasilkan produk akhir AGE. Salah satu produk lanjutan AGE yang paling umum, N-epsilon-(Carboxymethyl) Lysine (CML), telah terlibat dalam stres oksidatif dan kerusakan pembuluh darah. Selain AGE, glikasi juga menghasilkan produk lanjutan spesifik yaitu N-epsilon-(Carboxyethyl) Lysine (CEL), yang terbentuk pada protein selama stres oksidatif.

Biomarker Oksidasi Protein

Oksidasi protein telah menjadi topik yang sangat menarik secara ilmiah di bidang ilmu pangan dan nutrisi. Protein makanan diketahui merupakan target utama spesies radikal, dan oksidasi protein memiliki konsekuensi yang relevan terhadap fungsi protein dan kualitas makanan. Penelitian terbaru menunjukkan keterlibatan spesies oksidasi protein makanan pada gangguan kesehatan tertentu. Penelitian selama beberapa dekade terakhir menunjukkan dampak besar oksidasi protein pada berbagai penyakit manusia, antara lain diabetes, penyakit kardiovaskular (CVD), kanker, aterosklerosis, artritis, dan penyakit neurodegeneratif. Oleh karena itu, identifikasi biomarker oksidasi protein yang valid memiliki relevansi yang sangat diperlukan untuk meningkatkan pemahaman patogenesis penyakit manusia dan untuk pengembangan strategi pengobatan potensial. Secara umum, biomarker untuk aplikasi klinis, biasanya diukur dalam sampel cairan tubuh dan beragam jaringan. Berikut ini adalah biomarker yang berhubungan dengan adanya oksidasi protein. Adapun metode pengujian melalui uji ELISA, fluorometric,  colorimetric, maupun westernblot dan immunoblot.

Tabel 2. Biomarker Oksidasi Protein dari Cell Biolabs

Nitrasi Protein

Nitric oxide mempengaruhi berbagai proses biologis termasuk proliferasi sel, apoptosis, neurotoksisitas, dan remodeling matriks ekstraseluler. Oksida nitrat bereaksi dengan superoksida membentuk peroksinitrit, yang selanjutnya mennitrat residu tirosin dalam protein. Oleh karena itu, nitrotirosin berfungsi sebagai penanda kerja peroksinitrit dalam berbagai kondisi penyakit dan kondisi kerusakan sel serta stres oksidatif.

Definisi Nitrasi Protein

Nitrasi adalah proses kimia umum untuk memasukkan gugus nitro (-NO2) ke dalam senyawa kimia. Dalam hal protein, ada beberapa asam amino yang lebih disukai nitrasi, seperti tirosin (Y), triptofan (W), sistein (C) dan metionin (M). Banyak penelitian yang membahas nitrasi tirosin, yang terdiri dari penambahan gugus nitro ke salah satu dari dua orto-karbon yang setara pada cincin aromatik residu tirosin. Nitrasi tirosin dianggap sebagai proses selektif, dan protein biasanya memiliki sekitar 3 hingga 4 mol% Tyr tetapi hanya satu atau dua dari tirosin ini yang dapat ternitrasi secara istimewa, hal ini bergantung pada beberapa faktor, seperti struktur protein, mekanisme nitrasi, dan lingkungan, dimana protein itu berada.

Sampai saat ini, nitrasi protein biasanya dipandang sebagai proses destruktif kumulatif di mana protein yang mengandung nitrotirosin kehilangan aktivitas dan merusak fungsi sel. Pandangan ini berasal dari nitrasi tirosin yang diamati pada banyak penyakit dan dari bukti bahwa protein yang dinitrasi secara kimia sering kali kehilangan fungsi normalnya.

Biomarker Nitrasi Protein

Nitrasi protein tirosin adalah modifikasi pasca-translasi (PTM) yang dapat terjadi dalam sistem biologis dalam kondisi stres oksidatif. Telah banyak penelitian yang mengaitkan nitrasi protein dengan dengan penyakit seperti penyakit Alzheimer, kardiomiopati, dan radang sendi. Cell Biolabs menawarkan Kit pengujian untuk marker Nitrasi Protein ini, yaitu OxiSelect™ Nitrotyrosine ELISA Kit, dimana metode ini perangkat ini sensitif untuk mengukur pembentukan 3-nitrotyrosine dalam protein. Adapun spesifikasi kit tersebut sebagai berikut.

Tabel 2. Kit Uji Nitrotyrosine dari Cell Biolabs

OxiSelect™ Nitrotyrosine ELISA Kit merupakan kit dengan teknik ELISA kompetitif yang dikembangkan untuk deteksi cepat dan penghitungan 3-nitrotyrosine dalam sampel protein. Jumlah 3-nitrotirosin dalam sampel protein ditentukan dengan membandingkan serapannya dengan kurva standar BSA nitrasi yang diketahui. Kit ini memiliki rentang sensitivitas deteksi nitrotirosin 20 nM hingga 8,0 μM.

Baca juga uji Oksidasi dan Nitrasi Protein dari Cayman disini.

Sumber:

1. Protein oxidation – Formation mechanisms, detection and relevance as biomarkers in human diseases. Richard Kehm et al. Redox Biol. 2021 Jun; 42: 101901.
2. Dietary protein oxidation: A silent threat to human health?. M. Estévez and C. Luna. Critical Reviews in Food Science and Nutrition Volume 57, 2017 – Issue 17.
3. Glikasi. Wikipedia.
4. Protein tyrosine nitration. Francisco J Corpas et al. Plant Signal Behav. 2009 Oct; 4(10): 920–923.