Peptida dan Peptidomimetik

              Peptida merupakan molekul yang terbentuk dari dua atau lebih asam amino. Jika jumlah asam amino masih di bawah 50 molekul disebut peptida, namun jika lebih dari 50 molekul disebut dengan protein. Asam amino saling berikatan dengan ikatan peptida. Ikatan peptida terjadi jika atom nitrogen pada salah satu asam amino berikatan dengan gugus karboksil dari asam amino lain. Peptida terdapat pada setiap makhluk hidup dan berperan pada beberapa aktivitas biokimia. Peptida dapat berupa enzim, hormon, antibiotik , dan reseptor. 

Ikatan peptida adalah jenis ikatan kovalen yang hanya ditemukan dalam molekul protein. Ikatan ini menyatukan asam amino sama untuk menciptakan rantai peptida, yang kemudian bergabung bersama-sama untuk membentuk protein. Ikatan peptida terbentuk ketika atom karbon pada gugus karboksil suatu molekul berbagi elektron dengan atom nitrogen pada gugus amina molekul lainnya.

Reaksi pembentukan ikatan peptida antar asam amino dalam protein yang terjadi merupakan reaksi kondensasi, yang ditandai dengan lepasnya molekul air ketika reaksi berlangsung. Hasil dari ikatan ini merupakan ikatan CO-NH, dan menghasilkan molekul yang disebut amida. Semua protein terbuat dari rantai asam amino ikatan yang bersama-sama dalam cara yang sangat spesifik. Sebagian besar asam amino memiliki gugus karboksil tunggal (-COOH) di satu sisi dan gugus amino (NH2-) di sisi lain. Asam amino yang berdekatan dapat membentuk ikatan peptida ketika satu kelompok asam karboksil yang bergabung dengan gugus amino yang lain.

            Ikatan peptida dapat dirusak atau diputus dengan melakukan hidrolisis. Ikatan peptida terbentuk dari protein yang mempunyai kecenderungan untuk putus secara spontan ketika terdapat air. Dari hasil pemutusan tersebut, dilepaskan energi sebesar 10 kJ/mol. Namun, proses pemutusan terjadi sangat lambat. Pada umumnya, organisme menggunakan enzim untuk membantu proses pemutusan atau pembentukan ikatan peptida untuk mempercepat reaksi.

            Untuk memecahkan ikatan peptida, reaksi hidrolisis – kebalikan dari reaksi kondensasi – harus  terjadi. Reaksi hidrolisis terjadi ketika membelah protein menjadi rantai peptida, atau peptida menjadi asam amino tunggal. Dalam hidrolisis, molekul air ditambahkan ke ikatan peptida, menyebabkan air untuk membagi. Gugus hidroksil (OH-) menempel pada gugus karboksil satu asam amino, dan atom hidrogen (H) menempel pada gugus amino yang lain.

Peptida dapat digolongkan menurut kemiripan struktur dan fungsinya.

1.      Peptida Ribosomal

Peptida ribosomal disintesis dari translasi mRNA. Peptida ini berfungsi sebagai hormon dan molekul signal pada organisme tingkat tinggi. Secara umum, peptida ini mempunyai strukstur linear.

2.      Peptida non-Ribosomal

Peptida non-Ribosomal disintesis dengan kompleks enzim. Peptida ini terdapat pada organisme uniselular, tanaman, dan fungi. Pada peptida ini terdapat struktur inti yang kompleks dan mengandung pengaturan yang berbeda-beda untuk melakukan manipulasi kimia untuk menghasilkan suatu produk. Secara umum, peptida ini berbentuk siklik, walaupun ada juga yang berbentuk linear.

3.       Peptida Hasil Digesti (Digested peptides)

 Peptida ini terbentuk dari hasil proteolisis non-spesifik dalam siklus digesti. Peptida hasil digesti secara umum merupakan peptida ribosomal, akan tetapi tidak dibentuk dari translasi mRNA. Peptida ini juga dapat dibentuk dari protein [yang didigesti dengan proteasespesifik, seperti digesti trypsin yang sering dilakukan sebelum mass spectrometry peptide analysis.

            Peptidomimetik adalah rantai kecil seperti protein yang dirancang untuk meniru peptida. Peptida yang disebut Adipotide telah dikembangkan oleh para peneliti AS dalam perang melawan obesitas. Perlakuan eksperimental ini telah mengurangi sebanyak 11% berat monyet yang diobati dengan mengurangi jaringan lemak, BMI, dan lingkar pinggang.

Pertanyaan :

1.      Bagaimana reaksi pembentukan ikatan peptida ?

2.      Bagaimana penggolongan dari peptida ?

3.      Bagaimana proses rusaknya/putusnya ikatan peptida ?

Aterosklerosis Dan Antihiperlipidemia

A.    ATEROSKEROSIS

Aterosklerosis juga dikenal sebagai penyakit Vaskuler arteriosclerotic atau ASVD berasaldari bahasa Yunani: athero (yang berarti bubur atau pasta) dan sklerosis (indurasi dan pengerasan ). 

Aterosklerosis atau pengerasan arteri adalah suatu keadaan arteri besar dan kecil yang ditandai oleh deposit substansi berupa endapan lemak, trombosit, makrofag, leukosit,kolesterol, produk sampah seluler, kalsium dan berbagai substansi lainnya yang terbentuk didalam lapisan arteri di seluruh lapisan tunika intima dan akhirnya ke tunikamedia.

Aterosklerosis merupakan proses yang berbeda  yang menyerang intima arteri besar dan medium. Perubahan tersebut meliputi penimbunan lemak, kalsium. komponen darah, karbohidratdan jaringan fibrosa pada lapisan intima arteri. Penimbunan tersebut dikenal sebagai aleromaatau plak. Karena aterosklerosis merupakan pe¬nyakit arteri umum, maka bila kitamenjumpainya di ekstremitas, maka penyakit tersebut juga terdapat di bagian tubuh yang lain.(Brunner & Suddarth, 2002).

Aterosklerosis sangat dipengaruhi kadar kolesterol yang tinggi (khususnya LDL), merokok, tekanan darah tinggi, diabetes mellitus, obesitas, dan kurangnya aktifitas fisik. Tingginya kadar homosistein darah, fibrinogen, dan lipoprotein-A juga dilaporkan sebagai faktor risiko terjadinya aterosklerosis. Ada 4 faktor risiko biologis yang tidak dapat diubah, yaitu usia, jenis kelamin, ras, dan riwayat keluarga (genetik).Helicobacter Pylori dan Chlamydia Pneumoniae, juga bisa menimbulkan infeksi atau transformasi miosit atau endotel, yang akan memicu lesi aterosklerosis.

Aterosklerosis bermula ketika sel darah putih yang disebut monosit, pindah dari alirandarah ke dalam dinding arteri dan diubah menjadi sel-sel yang mengumpulkan bahan-bahanlemak. Pada saatnya, monosit yang terisi lemak ini akan terkumpul, menyebabkan bercak penebalan di lapisan dalam arteri.Setiap daerah penebalan yang biasa disebut plak aterosklerotik atau ateroma, terisidengan bahan lembut seperti keju yang mengandung sejumlah bahan lemak, terutama kolesterol,sel-sel otot polos dan sel-sel jaringan ikat. Ateroma bisa tersebar di dalam arteri sedang dan jugaarteri besar, tetapi biasanya mereka terbentuk di daerah percabangan, mungkin karena turbulensidi daerah ini menyebabkan cedera pada dinding arteri, sehingga disini lebih mudah terbentukateroma.Arteri yang terkena aterosklerosis akan kehilangan kelenturannya dan karena ateromaterus tumbuh, maka arteri akan menyempit. Lama-lama ateroma mengumpulkan endapankalsium, sehingga ateroma menjadi rapuh dan bisa pecah. Dan kemudian darah bisa masuk kedalam ateroma yang telah pecah, sehingga ateroma akan menjadi lebih besar dan lebih mempersempit arteri(emboli).

B.     ANTIHIPERLIPIDEMIA

Hiperlipidemia adalah suatu kondisi  kadar lipid darah yang melebihi kadar normalnya. Hiperlipidemia disebut juga peningkatan lemak dalam darah dan karena sering disertai peningkatan beberapa fraksi lipoprotein, disebut juga hiperlipoproteinemia. Hiperlipidemik dapat berupa hiperkolesterolemia dan hipertrigliseridemia

Lemak (disebut juga lipid) adalah zat yang kaya energi, yang berfungsi sebagai sumber energi utama untuk proses metabolisme tubuh. Lemak diperoleh dari makanan atau dibentuk di dalam tubuh, terutama di hati dan bisa disimpan di dalam sel-sel lemak untuk digunakan di kemudian hari. Sel-sel lemak juga melindungi tubuh dari dingin dan membantu melindungi tubuh terhadap cedera. Lemak merupakan komponen penting dari selaput sel, selubung saraf yang membungkus sel-sel saraf serta empedu. Dua lemak utama dalam darah adalah kolesterol dan trigliserida. Lemak mengikat dirinya pada protein tertentu sehingga bisa larut dalam darah; gabungan antara lemak dan protein ini disebut lipoprotein. Lipoprotein yang utama adalah :

1.         Kilomikron

2.         VLDL(Very Low Density Lipoproteins)

3.         LDL (Low Density Lipoproteins)

4.         HDL(High Density Lipoproteins)

Obat antihiperlipidemia merupakan obat yang digunakan untuk dislipidemia (misalnya dengan cara mengurangi level lemak pada darah). Secara menyeluruh, biasanya obat-obat ini menurunkan jumlah kolesterol dan LDL (low density lipoprotein) dalam darah dan meningkatkan HDL (high density lipoprotein). Beberapa obat yang termasuk di dalamnya antara lain statin (yang lebih dikenal sebagai HMG-CoA (Hydroxymethylglutaryl-coenzim A) reductase inhibitor), fibrat, ezetimib, bile-acid binding resin (resin pengikat asam empedu, misalnya colestipol, colestyramine) dan asam nikotinat (niacin).

Gejala Hiperlipidemia

·         Sakit dada

·         Jantung berdebar

·         Berkeringat

·         Cemas

·         Nafas pendek

·         Hilangnya kesadaran atau kesulitan berbicara atau bergerak

·         Sakit abdominal

·         Kematian mendadak

Pertanyaan :

1.      Bagaimana upaya pengobatan aterosklerosis ?

2.      Apa contoh obat aterisklerosis dan bagaimana mekanisme obat tsb ?

3.      Bagaimana mekanisme kerja obat antihiperlipidemia

Identifikasi Farmakofor

    Farmakofor adalah susunan tiga dimensi dari atom dalam molekul obat yang memungkinkan untuk berikatan dengan reseptor yang diinginkannya dan bertanggung jawab dengan respon biologis karena terikat dengan reseptor yang dikehendakinya.

    Fungsi identifikasi farmakofor :

1.   Gugus molekul yang akan berikatan dengan reseptor

2.   Menentukan posisi relatif dalam 3D ikatan obat dengan reseptor

3.   Komformasi aktif dari molekul obat

4.   Penting untuk mendesain

5.   Dasar penting untuk menentukan obat baru

    Farmakofor adalah konfigurasi spesial fitur penting yang memungkinkan molekul ligan untuk berinteraksi dengan reseptor target tertentu. Dengan tidak adanya struktur reseptor dikenal, farmakofor dapat diidentifikasi dari suatu sel ligan yang telah diamati untuk berintraksi dengan reseptor sasaran. Sebuah farmakofor diidentifikasi sebagai susunan 3D fitur yang sangat penting untuk molekul ligan untuk berinteraksi dengan reseptor target dalam situs pengikatan tertentu. Setelah diidentifikasi, farmakofor dapat berfungsi sebagai model penting untuk screening virtual, terutama dalam kasus dimana struktur 3D dari reseptor tidak diketahui dan teknik yang tidak berlaku.

    Ada beberapa ikatan yang dapat di identifikasi berdasarkan struktur 3 dimensi suatu molekul yaitu : 

A. Ikatan Kovalen

Ikatan kovalen terbentuk bila ada dua atom saling menggunakan sepasang elektron secara bersama-sama. Ikatan kovalen merupakan ikatan kimia yang paling kuat dengan rata-rata kekuatan ikatan 1000 kkal/mol. Dengan kekuatan ikatan yang tinggi ini, pada suhu normal ikatan bersifat ireversibel dan hanya dapat pecah bila ada pengaruh katalisator enzim tertentu. Interaksi obat-katalisator melalui ikatan kovalen menghasilkan kompleks yang cukup stabil dan sifat ini dapat digunakan untuk tujuan pengobatan tertentu.

B. Ikatan Ion

Ikatan ion adalah ikatan yag dihasilkan oleh daya tarik menarik elektrostatik antara ion-ion yang muatannya berlawanan. Kekuatan tarik-menarik akan makin berkurang bila jarak antar ion makin jauh dan pengurangan tersebut berbanding terbalik dengan jaraknya.

C.  Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen adalah suatu ikatan antara atom H yang mempunyai muatan positif parsial dengan atom lain yang bersifat elektronegatif dan mempunyai sepasang elektron bebas dengan oktet lengkap seperti O, N, F. Atom yang bermuatan positif parsial dapat berinteraksi dengan atom negatif parsial dari molekul atau atom lain yang berbeda ikatan kovalennya dalam satu molekul.

Semakin besar ikatan hidrogennya, semakin tinggi titik didihnya. Namun, khusus pada air (H2O), terjadi dua ikatan hidrogen pada tiap molekulnya. Akibatnya jumlah total ikatan hidrogennya lebih besar daripada asam florida (HF) yang seharusnya memiliki ikatan hidrogen terbesar (karena paling tinggi perbedaan elektronegativitasnya) sehingga titik didih air lebih tinggi daripada asam florida.

Contoh : H20

D. Ikatan Van Der Waal’s

Ikatan van der waal’s merupakan kekuatan tarik-menarik antar molekul atau atom yang tidak bermuatan dan letaknya berdekatan atau jaraknya ± 4-6 Å. Ikatan ini terjadi karena sifat kepolarisasian molekul atau atom. Meskipun secara individu lemah tetapi hasil penjumlahan ikatan van del waal’s merupakan faktor pengikat yang cukup bermakna terutama untuk senyawa-senyawa yang mempunyai berat molekul tinggi. Ikatan van der waal’s terlibat pada interaksi cincin benzen dengan daerah bidang datar reseptor dan pada interaksi rantai hidrokarbon dengan makromolekul protein atau reseptor.

Reseptor obat adalah suatu makromolekul jaringan sel hidup, mengandung gugus fungsional atau atom-atom terorganisasi, reaktif secara kimia dan bersifat spesifik, dapat berinteraksi secara reversibel dengan molekul obat yang mengandung gugus fungsional spesifik, menghasilkan respons biologis yang spesifik pula.

Interaksi obat-reseptor terjadi melalui dua tahap, yaitu:

a.  Interaksi molekul obat dengan reseptor spesifik

     Interaksi ini memerlukan afinitas

b.  Interaksi yang dapat menyebabkan perubahan konformasi makromolekul protein sehingga timbul respons biologis.

Respons biologis yang terjadi setelah pengikatan obat-reseptor dapat merupakan:

1.  Rangsangan aktivitas (efek agonis)

2.  Pengurangan aktivitas (efek antagonis)

Modifikasi interaksi obat-reseptor ada dua tahap, yaitu:

1.  Pembentukan kompleks obat-reseptor

2.   Menghasilkan respons biologis

Tipe ikatan kimia yang terlibat dalam interaksi obat reseptor antara lain adalah ikatan-ikatan kovalen, ion-ion yang saling memperkuat (reinforce ions), ion (elektrostatik), hidrogen, ion-dipol, dipol-dipol, van der Waal’s, ikatan hidrofob dan transfer muatan.

Pertanyaan :

1. Apakah hubungan farmakofor dengan aktivitas obat ?

2. Apa akibat yang ditimbulkan jika salah satu struktur obat diganti ?

3. Apa hubungan antara reseptor obat dengan farmakofor ?