Receptor Pathway – Bagian 3

RECEPTOR PATHWAY
(Bagian 3: Oxytocin dan Gq-protein)

Oleh: Mas Gunggung

_______________

Pada bagian 3 kali ini saya akan membahas mengenai hormon stres lain yakni Oxytocin dan bagaimana pengaruhnya bagi tubuh yang dilihat dari sisi biokimia berdasarkan Second Messenger Systems yakni Gq-protein.

Sebagaimana yang sudah saya jelaskan pada bagian 1 dan bagian 2 bahwa ada 3 (tiga) jenis Second Messenger Systems yang merupakan keluarga protein “G” yang disebut Gs-protein, Gq-protein, dan Gi-protein. Pada bagian 2 saya jelaskan mengenai Gs-protein (G-stimulatory protein) dengan mengambil contoh hormon Epinephrine/Adrenaline yang merupakan kategori hormon stress.

Bagi yang ingin membaca bagian 1 silahkan klik pada link berikut ini:

https://www.facebook.com/groups/KebugaranMP/permalink/2478098568898430/

Sedangkan pada bagian 2 silahkan klik pada link berikut ini:

https://www.facebook.com/groups/KebugaranMP/permalink/2600355303339422/

Baiklah, saya lanjutkan.

Cara memahami Second Messenger Systems sebenarnya sederhana. Bayangkan ada 2 (dua) antena yang berada pada dinding sel. ‘Antena luar’ bernama GPCR (G-protein-coupled-receptor) yang memiliki tugas ‘menangkap’ hormone berjenis Peptide. ‘Antena dalam’ bernama G-Protein (Gs, Gq, dan Gi) yang bertugas untuk memicu suatu reaksi kimiawi akibat dari aktifnya ‘antena luar’. Sederhananya begitu.

Hormone berjenis Peptide tidak bisa langsung menembusi dinding sel karena ukurannya yang terlalu besar dan memiliki muatan listrik. Berbeda dengan hormon berjenis Steroid yang memang berbahan dasar Lipid sehingga ia dapat dengan mudah menembusi dinding sel dan melakukan berbagai reaksi kimiawi di dalam sel. Artinya, reaksi kimiawi dari hormon berjenis Peptide itu dimulai DARI LUAR dinding sel melalui Second Messenger Systems sedangkan reaksi kimiawi dari hormon berjenis Steroid itu terjadi DI DALAM SEL karena hormon ini dapat langsung menembusi dinding sel. Sederhananya, cara hormon berjenis Peptide mempengaruhi proses kimiawi di dalam sel bersifat INDIRECT (tidak langsung) yakni via Second Messenger Systems (Gs, Gq, dan Gi) sedangkan hormon berjenis Steroid bersifat DIRECT karena ia dapat menembusi dinding sel.

Memahami Gq-protein tidak berbeda jauh dengan Gs-protein. Hanya ada perbedaan pada beberapa bagian yang dapat dihafal dan dipahami secara relatif mudah. Saya akan tunjukkan melalui tulisan kali ini. Mudah-mudahan. 😛

Pola Second Messenger Systems (Gs, Gq, dan Gi) tidak berbeda jauh. Pola antara Gs-protein dan Gq-protein tersebut dapat saya sederhanakan sebagai berikut:

1. Gs-protein dan Gq-protein dapat dianalogikan sebagai ‘antena dalam’ yang ketika dalam kondisi OFF akan selalu memiliki GDP (Guanosine-Diphosphate) yang melekat kepadanya. Dan dia baru aktif ketika mendapat stimulus perlekatan hormon berjenis Peptide dari luar sel.

2. ‘Antena luar’ disebut dengan GPCR (G-protein-coupled-receptor) yang tugasnya untuk menjadi tempat melekatnya hormon berjenis Peptide. ‘Antena luar’ ini sifatnya menunggu saja adanya hormon yang dapat melekat kepadanya.

3. Ketika ‘antena luar’ (GPCR) menjadi aktif, maka ia akan langsung mengaktifkan ‘antena dalam’ (Gs-protein dan Gq-protein). Akan selalu seperti itu mekanismenya. Kemudian, aktifnya ‘antena dalam’ ini ditandai dengan melekatnya GTP pada Gs-protein atau Gq-protein dan membuat Gs-protein atau Gq-protein menjadi ON atau aktif.

4. G-protein + GTP yang dalam posisi ON (aktif) ini kemudian akan mengaktifkan enzim spesifik. Apabila yang aktif adalah Gs-protein maka enzim yang aktif bernama Adenylate Cyclase. Sedangkan apabila yang aktif adalah Gq-protein maka enzim yang aktif bernama Phospholipase-C. Keduanya memiliki tugas dasar yang sama yakni ‘memotong’ GTP menjadi GDP dan melepaskan satu Phosphate.

Nah, sampai sini terlihat kemiripannya bukan? Dan mudah untuk dihafalkan atau dipahami sebenernya. 🙂

Berikutnya, saya akan ambil contoh hormon stres lain yang bernama Oxytocin. Apa dan bagaimana hormon Oxytocin itu secara detail silahkan membaca tulisan saya di group ini yang berjudul “STRESS RESILIENT” disini:

https://www.facebook.com/groups/KebugaranMP/permalink/1910333942341565/

Ketika hormon Oxytocin melekat pada ‘antena luar’ GPCR maka ia otomatis akan mengaktifkan ‘antena dalam’ bernama Gq-protein. Gq-protein yang semula OFF ketika mendapat stimulus dari luar via melekatnya hormon Oxytocin pada GPCR maka ia akan menjadi ON dengan cara mendapat GTP yang melekat kepadanya. Kemudian Gq-protein + GTP ini akan mengaktifkan enzim yang bernama Phospholipase-C.

Sebagaimana halnya Adenylate Cyclase pada Gs-protein, enzim Phospholipase-C pada Gq-protein juga akan ‘memotong’ GTP dan mengubahnya menjadi GDP sembari melepas satu Phosphate. Namun tidak seperti Gs-protein yang menghasilkan ATP, reaksi enzim Phospholipase-C ini justru akan mengaktifkan enzim lain.

Dibandingkan Gs-protein, pada Gq-protein, rantai proses kimianya menjadi sedikit lebih panjang. Yakni Phospholipase-C akan mengaktifkan enzim lain yang bernama Phospho-Inositol-Diphosphate (PIP2) dan ‘memotong’ enzim tersebut. Sehingga posisi akhir pada reaksi Gq-protein adalah adanya enzim PIP2 yang aktif. Enzim ini ketika aktif dan dilepaskan ke dalam sel akan menjadi 2 (dua) fragmen yakni DAG (Diacyl-Glycerol) dan IP3 (Inositol-Triphosphate). Darisanalah jalur biokimia kemudian terjadi.

Jalur DAG (Diacyl-Glycerol) kemudian akan mengaktifkan protein spesifik yang disebut dengan Protein Kinase-C (PKC). Apa yang Protein Kinase-C (PKC) lakukan? Sama seperti Protein Kinase-A pada contoh sebelumnya, yakni melakukan fosforilasi berbagai reaksi protein di dalam sel. Beberapa contoh diantaranya adalah perubahan regulasi Glycolysis, Gluconeogenesis, Glycogenolysis, perubahan ‘pintu gerbang’ keluar masuknya ion, embryonic development, pembelajaran dan ingatan, homeostatis, sekresi, pengerutan atau pelebaran otot, dan banyak lagi hingga pada transkripsi genetik melalui suatu transcription factor tertentu.

Jadi, kalau pada Gs-protein akan mengaktifkan Protein-Kinase-A (PKA), sedangkan pada Gq-protein akan mengaktifkan Protein-Kinase-C (PKC) melalui jalur DAG.

Lalu, apa yang fragmen IP3 (Inositol-Triphosphate) lakukan?

Sebelum menjawab itu, saya akan jelaskan singkat mengenai sedikit karakteristik sel. Sel secara umum memiliki sesuatu yang disebut dengan Smooth Endoplasmic Reticulum (biasa disingkat Smooth ER). Pada jenis sel yang lain misalnya sel otot, memiliki sesuatu yang mirip yakni Sarcoplasmic Reticulum. Jadi bergantung jenis selnya, Reticulum yang pada pada sel itu yang nantinya akan terpengaruh oleh IP3 ini. Bagian tubuh manusia yang tidak memiliki Endoplasmic Reticulum hanyalah sel darah merah dan sel sperma. Fungsi dari ER ini secara umum adalah sebagai sarana sintesis, folding, modifikasi, dan transportasi protein.

Pertanyannya, bagaimana caranya Endoplasmic Reticulum (ER) ini terpengaruh oleh IP3 ? Jawabannya adalah, karena pada permukaan ER (smooth ER dan sarcoplasmic reticulum) memiliki ‘antena’ (receptor) spesifik berupa protein untuk menerima IP3. Sehingga memungkinkan IP3 untuk melekat kepadanya dan membuka ‘channel’ antara ER dengan bagian dalam sel (sitoplasma). Apa yang nanti dilewatkan pada ‘channel’ yang terbuka oleh IP3 ini? Ia secara khusus akan melewatkan Kalsium (Ca++).

Jadi, Kalsium nanti akan mengalir masuk ke dalam Sitoplasma melalui terbukanya channel khusus ini.

Apa manfaat dari mengalir masuknya Kalsium ke dalam sitoplasma (bagian dalam sel)? Yakni bahwa Kalsium akan sangat suka melekat pada molekul yang disebut dengan Calmodulin (CaM). Calmodulin merupakan protein khusus untuk perlekatan Kalsium dan merupakan protein yang sangat fleksibel yang dapat memicu banyak sekali reaksi kimiawi berantai lainnya. Saat Kalsium melekat pada Calmodulin maka ia akan dapat melakukan berbagai reaksi kimiawi berantai seperti Kinase dan reaksi Phosphate. Molekul yang juga disukai untuk perlekatan Kalsium adalah Troponin dengan fungsi yang sama dengan Calmodulin.

Apa fungsi dari Kinase? Yakni melakukan beragam fosforilasi protein seperti misalnya Protein-Kinase-A (PKA) atau Protein-Kinase-C (PKC) dan sebagainya.

Nah, kalau disederhanakan, melalui jalur Gq-protein akan terbentuk PIP2 (Phospho-Inositol-Diphosphate) yang menjadi dua fragmen yakni DAG (Diacyl-Glycerol) dan IP3 (Inositol-Triphosphate). Fragmen DAG akan mengaktifkan Protein-Kinase-C (PKC) sedangkan fragmen IP3 akan membuka channel pada Endoplasmic Reticulum (Smooth ER atau Sarcoplasmic atau berdasarkan jenis sel dimana Gq-protein ini terjadi). Terbukanya channel pada ER (endoplasmic reticulum) ini kemudian akan menyebabkan masuknya Kalsium ke dalam Sitoplasma (bagian dalam sel) dan memicu reaksi perlekatan Kalsium pada Calmodulin (CaM) atau Troponin. Berikutnya, Calmodulin/Troponin inilah yang akan memicu reaksi berantai Kinases. Apa saja dapat terjadi dari sini? Beragam reaksi kimiawi protein akan terjadi via jalur biokimia IP3 ini.

Tarik napas dulu… 😀

Kalau disederhanakan, perbedaan antara Gs-protein dan Gq-protein adalah pada Gs-protein hanya terbentuk 1 (satu) jalur biokimia sedangkan pada Gq-protein terbentuk 2 (dua) jalur biokimia yang mempengaruhi beragam reaksi fosforilasi protein untuk membentuk suatu peristiwa metabolisme tertentu.

Kesimpulannya, pada Gq-protein akan terbentuk 2 (dua) jalur biokimia yakni via jalur DAG (Diacyl-Glycerol) melalui Protein-Kinase-C (PKC) dan via jalur IP3 (Inositol-Triphosphate) yang meningkatkan konsentrasi Kalsium. Kalsium yang meningkat ini kemudian akan melekat pada Calmodulin/Troponin yang kemudian keduanya dapat memicu berbagai reaksi fosforilasi protein. Sedangkan pada jalur Gs-protein hanya terbentuk 1 (satu) jalur biokimia yakni melalui cAMP (Cyclic-Adenosine-Monophosphate) via Protein-Kinase-A (PKA) yang kemudian memicu berbagai reaksi fosforilasi protein.

Jadi, jalur Gq-protein memiliki potensi lebih banyak memicu reaksi kimiawi protein dibanding jalur Gs-protein.

Hormone di badan kita lebih banyak terdiri dari Peptide hormon dibanding Steroid hormon. Sehingga jalur Gs dan Gq inilah yang akan menjadi target hormon dan melakukan berbagai reaksi kimiawi di dalam sel.

Satu hal yang perlu diperhatikan dari penjelasan saya diatas adalah bahwa ketika jalur Gq-protein ini aktif maka ia akan meningkatkan transmisi Kalsium (Ca++) ke dalam sel. Maka dari itu, usahakan bagi Anda di Merpati Putih atau yang belajar olah napas apapun yang memancing hormon stress untuk keluar agar konsumsi cukup Kalsium. Sebab jika tidak, maka tubuh Anda akan mengambil Kalsium dari sumber lain.

Seperti yang saya sering tulis, bahwa olah napas di MP cenderung mengarah pada stress manajemen sehingga pemahaman terhadap bagaimana mekanisme stress terjadi pada tubuh hingga level sel menjadi sangatlah penting untuk memahami bagaimana ia bekerja pada tubuh. Pada bagian 2 dan bagian 3 saya jelaskan contoh bagaimana mekanisme biokimia detail dari Epinephrine/Adrenalin dan Oxytocin yang merupakan bagian dari hormon stres bekerja pada tubuh. Bahwa hanya dengan Epinephrine/Adrenalin saja dapat menghasilkan berbagai reaksi kimiawi yang sangat beragam. Dan melalui olah napas, via pengaturan tekanan Oksigen kita dapat mengarahkan mekanisme stres ini sehingga menjadi manfaat. Dan inilah yang oleh Kebugaran metode Pergeseran Asam-Basa lakukan dengan hasil yang sangat baik.

Pemetaan pada pola napas MP seperti napas kering, napas keras, napas halus, napas jepit, napas ‘asu’, dan sebagainya dibedah dari sisi biokimia. Termasuk juga gerakan-gerakan yang ‘seperti itu’ dilakukan pembedahan dari sisi biokimia sehingga dapat diketahui secara rinci dan detail hingga ke level molekuler. Dengan demikian, mempelajari Kebugaran metode Pergeseran Asam-Basa sekaligus mengajarkan praktisinya untuk selalu melakukan edukasi dan peningkatan kecerdasan nalar dalam memahami tubuh secara lebih baik lagi dari sudut pandang sains. Dan ini sesuai dengan semangat “MP itu ILMIAH” dan menjadi satu-satunya pendekatan yang memiliki penjelasan sains detail di dalamnya dibanding yang lain. Bagi mereka yang sudah tidak mau belajar lagi, maka pendekatan ini menjadi tidak menarik. Namun sebagaimana prinsip gelombang, yang beresonansi adalah yang satu frekwensi. Maka dari itu, menjadi mudah bagi metode Kebugaran ini untuk masuk pada klinik, rumah sakit, dokter-dokter, profesor sains/medis, dan sejenis itu. Karena memang arah gelombangnya selalu kesana. Maka metode ini akan menarik sebanyak-banyaknya potensi untuk beresonansi dengan mereka.

(bersambung)

Referensi:
[1]. Molecular Cell Biology. 4th edition. Section 20.3G Protein–Coupled Receptors and Their Effectors. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21718/)
[2]. G protein signaling in the parasite Entamoeba histolytica. Dustin E Bosch and David P Siderovski. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3641396/)
[3]. G-Protein. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/G_protein
[4]. G-protein-coupled receptors at a glance. Wesley K. Kroeze, Douglas J. Sheffler, Bryan L. Roth. (http://jcs.biologists.org/content/116/24/4867)
[5]. Calmodulin. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Calmodulin.
[6]. Inositoltriphosphate. Wikipedia.https://en.wikipedia.org/wiki/Inositol_trisphosphate
[7]. Phospholipase C in Living Cells. Activation, Inhibition, Ca2+ Requirement, and Regulation of M Current. Lisa F. Horowitz, Wiebke Hirdes, Byung-Chang Suh, Donald W. Hilgemann, Ken Mackie, and Bertil Hille. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2266577/)
[8]. Phospholipase-C. Hong-Jun Liao, Graham Carpenter, in Handbook of Cell Signaling (Second Edition), 2010. (https://www.sciencedirect.com/…/neuroscience/phospholipase-c)
[9]. G-protein Coupled Receptors. Washington Edu. (https://courses.washington.edu/conj/bess/gpcr/gpcr.htm)

Avatar

About MG

He is martial artist in Pencak Silat Merpati Putih. He develops health and wealth program in pencak silat based on breathing exercises. Individuals who are not scientists or engineers, but believe in the importance of science.

View all posts by MG →