Jalur translokasi arginina-kembar: Perbedaan antara revisi

'''Jalur translokasi arginina-kembar''', dikenal juga sebagai jalur Tat, adalah mekanisme ekspor [[protein]] atau jalur [[sekresi]] yang ditemukan di [[tumbuhan]], [[bakteri]], dan [[arkea]]. Berbeda dengan [[Translokator|jalur Sec]] yang mentransportasikan protein dalam bentuk struktur primer, jalur Tat berperan dalam translokasi [[Pelipatan protein|protein terlipat]] melewati [[dwilapis lipid]] [[membran plasma]]. Pada tumbuhan, translokase Tat terletak di [[Tilakoid|membran tilakoid]] dari [[kloroplas]] dan berperan untuk mengirim [[protein]] ekspor ke lumen [[tilakoid]]. Pada bakteri, translokase Tat ditemukan di membran [[sitoplasma]] dan berperan untuk mengirim protein ke selubung sel atau ke ruang ekstrasel.<ref name="Sargent2006">{{cite journal|author=Sargent, F.|author2=Berks, B.C.|author3=Palmer, T.|author-link3=Tracy Palmer|year=2006|title=Pathfinders and trailblazers: a prokaryotic targeting system for transport of folded proteins|journal=FEMS Microbiol. Lett.|volume=254|issue=2|pages=198–207|doi=10.1111/j.1574-6968.2005.00049.x|pmid=16445746|doi-access=free}}</ref> Sejumlah penelitian mengusulkan adanya kemungkinan translokase Tat pada [[mitokondria]] tumbuhan.<ref>{{Cite journal|last1=Carrie|first1=Chris|last2=Weißenberger|first2=Stefan|last3=Soll|first3=Jürgen|date=2016-10-15|title=Plant mitochondria contain the protein translocase subunits TatB and TatC|journal=Journal of Cell Science|language=en|volume=129|issue=20|pages=3935–3947|doi=10.1242/jcs.190975|issn=0021-9533|pmid=27609835|doi-access=free}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Bennewitz|first1=Bationa|last2=Sharma|first2=Mayank|last3=Tannert|first3=Franzisca|last4=Klösgen|first4=Ralf Bernd|date=November 2020|title=Dual targeting of TatA points to a chloroplast-like Tat pathway in plant mitochondria|journal=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research|language=en|volume=1867|issue=11|pages=118816|doi=10.1016/j.bbamcr.2020.118816|pmid=32768405|s2cid=224889980|doi-access=free}}</ref> Kemampuan mekanis utama jalur ini adalah transpor protein terlipat melalui membran yang ketat terhadap [[ion]]. Hal tersebut sangat sulit dilakukan. Bahkan, hanya ada satu sistem transpor protein lain yang mampu melakukan hal serupa, yakni [[jalur impor peroksisom]].<ref>{{Cite journal|last=Schliebs|first=Wolfgang|last2=Girzalsky|first2=Wolfgang|last3=Erdmann|first3=Ralf|date=2010-11-17|title=Peroxisomal protein import and ERAD: variations on a common theme|url=http://dx.doi.org/10.1038/nrm3008|journal=Nature Reviews Molecular Cell Biology|volume=11|issue=12|pages=885–890|doi=10.1038/nrm3008|issn=1471-0072}}</ref>{{Infobox protein family|Symbol=TatC|Name=TatC|image=|width=|caption=|Pfam=PF00902|Pfam_clan=|InterPro=IPR002033|SMART=|PROSITE=|MEROPS=|SCOP=|TCDB=2.A.64|OPM family=63|OPM protein=4b4a|CAZy=|CDD=|Membranome superfamily=435}}

Pada membran [[tilakoid]] [[tumbuhan]] dan [[Bakteri gram negatif|bakteri gram-negatif]], translokasi Tat terdiri dari tiga [[protein membran]] esensial: TatA, TatB, dan TatC. Pada jalur Tat yang paling banyak dipelajari, jalur milik [[Bakteri gram negatif|bakteri gram-negatif]] [[Escherichia coli|''Escherichia coli'']], ketiga protein diekspersikandiekspresikan dari sebuah operon dengan protein Tat keempat, yakni TatD. Protein TatD sendiri tidak diperlukan dalam menjalankan fungsi jalur Tat. Protein Tat kelima, TatE, bersifat homolog terhadap protein TatA dalam jumlah yang sangat rendah dibanding TatA. Sejauh ini, peneliti menganggap TatE tidak memiliki peran yang signifikan dalam jalur Tat.

Jalur Tat pada [[Bakteri Gram-positif|bakteri gram-positif]] tidak memiliki komponen TatB, melainkan hanya TatA dan TatC saja. Protein TatA pada bakteri [[gram-positif]] bersifat dwifungsi sehingga dapat berperan seperti TatA sekaligus TatB pada ''[[E. coli]]''.<ref name="Barnett2008">{{cite journal|year=2008|title=A minimal Tat system from a gram-positive organism: a bifunctional TatA subunit participates in discrete TatAC and TatA complexes|journal=J. Biol. Chem.|volume=283|issue=5|pages=2534–2542|doi=10.1074/jbc.M708134200|pmid=18029357|vauthors=Barnett JP, Eijlander RT, Kuipers OP, Robinson C|doi-access=free}}</ref>

Nama jalur Tat merujuk kepada motif arginina-kembar yang sangat terkonservasi (S/TRRXFLK). Motif ini ditemukan di [[ujung-N]] dari [[peptida sinyal]] [[protein]] penumpang yang bersangkutan.<ref name="Chaddock19952">{{cite journal|author=Chaddock, A.M.|author2=Mant, A.|author3=Karnauchov, I.|author4=Brink, S.|author5=Herrmann, R.G.|author6=Klösgen, R.B.|author7=Robinson, C.|year=1995|title=A new type of signal peptide: central role of a twin-arginine motif in transfer signals for the delta pH-dependent thylakoidal protein translocase.|journal=EMBO J.|volume=14|issue=12|pages=2715–2722|doi=10.1002/j.1460-2075.1995.tb07272.x|pmc=398390|pmid=7796800}}</ref> Peptida sinyal akan dibuang dengan sinyal peptidase sinyal setelah pelepasan protein yang hendak ditranspor dari kompleks Tat.<ref name="Frielingsdorf2007">{{cite journal|author=Frielingsdorf, S.|author2=Klösgen, R.B.|year=2007|title=Prerequisites for Terminal Processing of Thylakoidal Tat Substrates|journal=J. Biol. Chem.|volume=282|issue=33|pages=24455–24462|doi=10.1074/jbc.M702630200|pmid=17581816|doi-access=free}}</ref> Setidaknya ada dua [[molekul]] TatC yang eksis berdampingan dengan tiap translokator Tat.<ref name="pmid9649434">{{cite journal|year=1998|title=Overlapping functions of components of a bacterial Sec-independent protein export pathway|journal=EMBO Journal|volume=17|issue=13|pages=3640–50|doi=10.1093/emboj/17.13.3640|pmc=1170700|pmid=9649434|vauthors=Sargent F, Bogsch EG, Stanley NR, Wexler M, Robinson C, Berks BC, [[Tracy Palmer|Palmer T]]}}</ref><ref name="pmid12163163">{{cite journal|date=August 2002|title=Topology determination and functional analysis of the Escherichia coli TatC protein|journal=FEBS Lett.|volume=525|issue=1–3|pages=65–70|doi=10.1016/s0014-5793(02)03069-7|pmid=12163163|vauthors=Gouffi K, Santini CL, Wu LF|doi-access=}}</ref> Banyak studi yang menemukan bahwa arginina-kembar memiliki peran yang krusial terhadap fungsi peptida sinyal, sementara mutasi di residu motif lain tidak terlalu berdampak pada transpor protein.<ref>{{Cite journal|last=Pickering|first=Brad S.|last2=Oresnik|first2=Ivan J.|date=2010-10|title=The Twin Arginine Transport System Appears To Be Essential for Viability in

<i>Sinorhizobium meliloti</i>|url=http://dx.doi.org/10.1128/jb.00206-10|journal=Journal of Bacteriology|volume=192|issue=19|pages=5173–5180|doi=10.1128/jb.00206-10|issn=0021-9193}}</ref> Namun, perlu diingat bahwa motif arginina-kembar juga terdapat pada sekuens yang ditujukan untuk ditranspor melalui jalur Sec.<ref name=":0">{{Cite journal|last=Palmer|first=Tracy|last2=Berks|first2=Ben C.|date=2012-06-11|title=The twin-arginine translocation (Tat) protein export pathway|url=http://dx.doi.org/10.1038/nrmicro2814|journal=Nature Reviews Microbiology|volume=10|issue=7|pages=483–496|doi=10.1038/nrmicro2814|issn=1740-1526}}</ref> Peptida sinyal untuk jalur Tat umumnya lebih [[hidrofilik]] pada daerah h dibandingkan peptida sinyal yang ditujukan untuk jalur Sec. Bahkan, peningkatan hidrofobisitas pada daerah tersebut dapat menyebabkan sekuens diarahkan ke jalur Sec.<ref name=":1">{{Cite journal|last=Cristobal|first=S.|date=1999-06-01|title=Competition between Sec- and TAT-dependent protein translocation in Escherichia coli|url=http://dx.doi.org/10.1093/emboj/18.11.2982|journal=The EMBO Journal|volume=18|issue=11|pages=2982–2990|doi=10.1093/emboj/18.11.2982|issn=1460-2075}}</ref> Daerah c dari peptida sinyal arginina-kembar juga mengandung [[asam amino]] [[basa]]. Keberadaan asam amino basa memang bukan syarat pengenalan mekanisme Tat, tetapi sejumlah eksperimen menunjukkan keberadaan asam amino basa menghasilkan keenganan interaksi dengan jalur Sec.<ref name=":1" /><ref>{{Cite journal|last=Blaudeck|first=Natascha|last2=Kreutzenbeck|first2=Peter|last3=Freudl|first3=Roland|last4=Sprenger|first4=Georg A.|date=2003-05|title=Genetic Analysis of Pathway Specificity during Posttranslational Protein Translocation across the

Plasma Membrane|url=http://dx.doi.org/10.1128/jb.185.9.2811-2819.2003|journal=Journal of Bacteriology|volume=185|issue=9|pages=2811–2819|doi=10.1128/jb.185.9.2811-2819.2003|issn=0021-9193}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Bogsch|first=Erik|last2=Brink|first2=Susanne|last3=Robinson|first3=Colin|date=1997-07-01|title=Pathway specificity for a ΔpH-dependent precursor thylakoid lumen protein is governed by a 'Sec-avoidance' motif in the transfer peptide and a 'Sec-incompatible' mature protein|url=http://dx.doi.org/10.1093/emboj/16.13.3851|journal=The EMBO Journal|volume=16|issue=13|pages=3851–3859|doi=10.1093/emboj/16.13.3851|issn=0261-4189}}</ref> Faktor ini bisa digunakan untuk memprediksi apakah suatu sekuens ditujukan ke jalur Sec atau ke jalur Tat dengan [[program]] [[bioinformatika]].<ref>{{Cite journal|last=Dilks|first=Kieran|last2=Rose|first2=R. Wesley|last3=Hartmann|first3=Enno|last4=Pohlschröder|first4=Mechthild|date=2003-02-15|title=Prokaryotic Utilization of the Twin-Arginine Translocation Pathway: a Genomic Survey|url=http://dx.doi.org/10.1128/jb.185.4.1478-1483.2003|journal=Journal of Bacteriology|volume=185|issue=4|pages=1478–1483|doi=10.1128/jb.185.4.1478-1483.2003|issn=0021-9193}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Rose|first=R. Wesley|last2=Brüser|first2=Thomas|last3=Kissinger|first3=Jessica C.|last4=Pohlschröder|first4=Mechthild|date=2002-08|title=Adaptation of protein secretion to extremely high‐salt conditions by extensive use of the twin‐arginine translocation pathway|url=http://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2958.2002.03090.x|journal=Molecular Microbiology|volume=45|issue=4|pages=943–950|doi=10.1046/j.1365-2958.2002.03090.x|issn=0950-382X}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Bendtsen|first=Jannick Dyrløv|last2=Nielsen|first2=Henrik|last3=Widdick|first3=David|last4=Palmer|first4=Tracy|last5=Brunak|first5=Søren|date=2005-07-02|title=Prediction of twin-arginine signal peptides|url=http://dx.doi.org/10.1186/1471-2105-6-167|journal=BMC Bioinformatics|volume=6|issue=1|doi=10.1186/1471-2105-6-167|issn=1471-2105}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Bagos|first=Pantelis G.|last2=Nikolaou|first2=Elisanthi P.|last3=Liakopoulos|first3=Theodore D.|last4=Tsirigos|first4=Konstantinos D.|date=2010-09-16|title=Combined prediction of Tat and Sec signal peptides with hidden Markov models|url=http://dx.doi.org/10.1093/bioinformatics/btq530|journal=Bioinformatics|volume=26|issue=22|pages=2811–2817|doi=10.1093/bioinformatics/btq530|issn=1367-4811}}</ref>

Salah satu aspek menarik dari jalur Tat adalah kemampuannya untuk mengirim protein tanpa sekuens sinyal.<ref>{{Cite journal|last=Sargent|first=F.|date=1998-07-01|title=Overlapping functions of components of a bacterial Sec-independent protein export pathway|url=http://dx.doi.org/10.1093/emboj/17.13.3640|journal=The EMBO Journal|volume=17|issue=13|pages=3640–3650|doi=10.1093/emboj/17.13.3640|issn=1460-2075}}</ref> Hal tersebut dimungkinkan dengan cara membentuk kompleks dengan subunit ''partner'' dari [[ujung-N]] peptida sinyal arginina-kembar (sering disebut ''hitchhkinghitchhiking/''menumpang).<ref name=":2">{{Cite journal|last=Rodrigue|first=Agnès|last2=Chanal|first2=Angélique|last3=Beck|first3=Konstanze|last4=Müller|first4=Matthias|last5=Wu|first5=Long-Fei|date=1999-05|title=Co-translocation of a Periplasmic Enzyme Complex by a Hitchhiker Mechanism through the Bacterial Tat Pathway|url=http://dx.doi.org/10.1074/jbc.274.19.13223|journal=Journal of Biological Chemistry|volume=274|issue=19|pages=13223–13228|doi=10.1074/jbc.274.19.13223|issn=0021-9258}}</ref> Salah satu protein yang menggunakan mekanisme ini adalah subunit besar dari enzim hidrogenase terekspor. Mereka menempel erat ke subunit yang lebih kecil (memiliki peptida sinyal), misalnya HyaA.<ref name=":2" /><ref>{{Cite journal|last=Jack|first=Rachael L|last2=Buchanan|first2=Grant|last3=Dubini|first3=Alexandra|last4=Hatzixanthis|first4=Kostas|last5=Palmer|first5=Tracy|last6=Sargent|first6=Frank|date=2004-09-23|title=Coordinating assembly and export of complex bacterial proteins|url=http://dx.doi.org/10.1038/sj.emboj.7600409|journal=The EMBO Journal|volume=23|issue=20|pages=3962–3972|doi=10.1038/sj.emboj.7600409|issn=0261-4189}}</ref>

Tidak semua [[bakteri]] memiliki [[gen]] tatABC di genom mereka.<ref>[http://www.sas.upenn.edu/~pohlschr/tatprok.html Organism]</ref> Namun, bagi bakteri yang memilikinya, tidak ada perbedaan antara gen tatABC milik [[patogen]] dan nonpatogen. Beberapa bakteri patogen membutuhkan jalur Tat yang fungsional untuk dapat menginfeksi inangnya dengan maksimal, misalnya ''[[Pseudomonas aeruginosa]], [[Legionella pneumophila]], [[Yersinia pseudotuberculosis]],'' dan [[Escherichia coli O157:H7|''E. coli'' O157:H7]]. Selain itu, sejumlah faktor [[virulensi]] yang dikeluarkan bakteri patogenik juga bergantung pada jalur Tat. Misalnya enzim fosfolipase C yang dikeluarkan menggunakan jalur Tat di ''Pseudomonas aeruginosa. [[Mycobacterium tuberculosis]] juga'' diduga menggunakan jalur Tat untuk mengeluarkan [[enzim]] [[fosfolipase C]].

Tidak hanya pada [[bakteri]] dan [[arkea]], jalur Tat juga ditemukan di [[tumbuhan]] dan [[protista]]. Jalur Tat yang dimiliki [[sianobakteri]], leluhur [[kloroplas]] [[eukariota]], terkonservasi di [[Tilakoid|membran tilakoid]] tumbuhan dan kloroplas [[alga]].<ref>{{Cite journal|date=2007|title=Molecular Machines Involved in Protein Transport across Cellular Membranes|url=http://dx.doi.org/10.1016/s1874-6047(07)x2500-9|journal=The Enzymes|doi=10.1016/s1874-6047(07)x2500-9|issn=1874-6047}}</ref> Proses fotosintesis bergantung kepada jalur Tat karena perakitan [[fotosistem II]] dan kompleks [[sitokrom]] b₆f memerlukan jalur ini.<ref>{{Cite journal|last=Molik|first=Sabine|last2=Karnauchov|first2=Ivan|last3=Weidlich|first3=Constanze|last4=Herrmann|first4=Reinhold G.|last5=Klösgen|first5=Ralf Bernd|date=2001-11|title=The Rieske Fe/S Protein of the Cytochromeb /f Complex in Chloroplasts|url=http://dx.doi.org/10.1074/jbc.m106690200|journal=Journal of Biological Chemistry|volume=276|issue=46|pages=42761–42766|doi=10.1074/jbc.m106690200|issn=0021-9258}}</ref> Banyak protista dan tumbuhan yang [[genom]] [[Mitokondria|mitokondrianya]] mengandung gen [[Homologi (biologi)|homolog]] dari TatC.<ref>{{Cite journal|last=Yen|first=Ming-Ren|last2=Tseng|first2=Yi-Hsiung|last3=Nguyen|first3=Erin H.|last4=Wu|first4=Long-Fe|last5=Saier|first5=Milton H.|date=2002-06-01|title=[No title found]|url=http://link.springer.com/10.1007/s00203-002-0408-4|journal=Archives of Microbiology|volume=177|issue=6|pages=441–450|doi=10.1007/s00203-002-0408-4|issn=0302-8933}}</ref> [[Fungi]] tidak memiliki jalur Tat, sementara pada hewan hanya ditemukan pada [[Spons laut|spons]] [[homoscleromorpha]] nirspikula.<ref>{{Cite journal|last=Gazave|first=Eve|last2=Lapébie|first2=Pascal|last3=Renard|first3=Emmanuelle|last4=Vacelet|first4=Jean|last5=Rocher|first5=Caroline|last6=Ereskovsky|first6=Alexander V.|last7=Lavrov|first7=Dennis V.|last8=Borchiellini|first8=Carole|date=2010-12-14|title=Molecular Phylogeny Restores the Supra-Generic Subdivision of Homoscleromorph Sponges (Porifera, Homoscleromorpha)|url=http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0014290|journal=PLoS ONE|volume=5|issue=12|pages=e14290|doi=10.1371/journal.pone.0014290|issn=1932-6203}}</ref>

Ada banyak jalur transportasi [[protein]] pada mahkluk hidup, misalnya jalur Sec yang terkonservasi pada seluruh domain kehidupan. Namun, dibandingkan jalur Sec, jalur Tat mentransportasikan protein dalam bentuk terlipat. Ada beberapa alasan utama berdasarkan hasil eksperimen: menghindari [[ion]] yang dapat menganggu insersi ke [[situs aktif]] protein, kebutuhan memasukkan [[Kofaktor (biokimia)|kofaktor]] kompleks, dan transpor kompleks protein [[hetero-oligomer]] (terdiri dari banyak [[polipeptida]]).<ref name=":0" /> Ada pula yang menyebutkan bahwa jalur Tat diperlukan karena faktor pelipatan yang hanya terdapat [[sitoplasma]] maupun kesulitan menjaga protein tetap dalam bentuk [[Struktur primer protein|primer]].<ref name=":0" /> Misalnya, organisme [[Holofili|holofilik]] diduga menggunakan jalur Tat sebagai mekanisme transpor utama dikarenakan sulitnya melipat protein di lingkungan berkadar [[garam]] tinggi tanpa ''[[Chaperone (protein)|chaperone]]''.<ref>{{Cite journal|last=Pohlschröder|first=Mechthild|last2=Dilks|first2=Kieran|last3=Hand|first3=Nicholas J.|last4=Wesley Rose|first4=R.|date=2004-02|title=Translocation of proteins across archaeal cytoplasmic membranes|url=http://dx.doi.org/10.1016/j.femsre.2003.07.004|journal=FEMS Microbiology Reviews|volume=28|issue=1|pages=3–24|doi=10.1016/j.femsre.2003.07.004|issn=1574-6976}}</ref>