Protein pembentuk inti es

Protein pembentuk inti es merupakan kelompok famili protein yang dibentuk oleh beberapa organisme, seperti serangga dan bakteri pembentuk inti es. Protein ini merupakan protein yang unik karena dapat mengkatalisis pembentukan kristal es pada temperatur yang relatif tinggi. Pembentukan kristal es ini merupakan reaksi proteksi untuk menjaga mikroorganisme dari kerusakan karena pembentukan es secara intraseluler melalui supercooling, dengan memberikan waktu bagi sel untuk mengatur metabolit selulernya, serta mereduksi tegangan osmotik karena pembentukan es.

Mekanisme dan peranan

Nukleasi es dengan protein pembentuk inti es diawali dengan agregasi molekul air oleh protein, dengan menambah probabilitas pembentukan air menjadi suatu embrio es dengan mendispersikan dirinya sampai mencapai ukuran yang ideal untuk pembentukan nukleus es yang kemudian akan membesar karena menarik molekul air di sekitarnya, sehingga menjadi es. Ketika matriks es terbentuk, gradien osmotik antara intrasel dan ekstrasel juga akan terbentuk, sehingga menyebabkan dehidrasi sel karena tingginya konsentrasi solut di bagian ekstraseluler yang menyebabkan penurunan titik beku dan supercooling point dari bagian intraseluler sel. Protein pembentuk nukleasi es berperan sebagai antibeku bagi air dalam bagian intraseluler dan mengisolasi pembentukan kristal es hanya pada bagian ekstraseluler saja, sehingga bakteri dapat tetap hidup. Hal ini sangat penting bagi bakteri dan serangga karena biasanya pembentukan es secara intraseluler bersifat letal untuk keduanya. Pembentukan nukleasi es oleh protein pembentuk inti es tergolong kedalam nukleasi heterogenus karena menggunakan nukleator selain air untuk membentuk inti esnya.

Jenis

Protein pembentuk inti es dibagi menjadi 3 kelas, berdasarkan struktur dan komposisi senyawa pembantu dalam reaksi nukleasi es.

Biologi molekuler protein nukleasi es

Protein nukleasi es dikodekan oleh sebuah gen yang berlokasi pada DNA kromosom yang berukuran antara 3,4 kbp sampai 7,5 kbp. Gen penyandi protein nukleasi es atau gen ina memiliki 1 open reading frame (ORF), di mana 80%nya merupakan sekuen DNA berulang dan sangat homolog antar jenis protein nukleasi es lainnya. Protein pembentuk inti es yang dihasilkan oleh bakteri berbeda, secara imunologi akan menimbulkan cross reaction antara satu dengan yang lainnya, yang menunjukan bahwa protein pembentuk nukleasi es memiliki struktur antigen yang mirip.

Protein pembentuk inti es dibagi menjadi tiga domain yang dapat dibedakan, yaitu terminal N-domain yang relatif hidrofobik dan merupakan penahan keseluruhan struktur protein pembentuk inti es. Terminal C-domain yang relatif basa dan hidrofil dengan pusatnya yang memiliki pengulangan. Dan yang ketiga yaitu domain pengulangan sentral yang hidrofilik dan kaya akan asam amino alanin.