Enzim G6PD

ENZIM GLUKOSA – 6 – POSFAT DEHIDROGENASE

a. Karakterisitk Enzim G6PD

G6PD atau Glukosa 6 Posfat Dehidrogenase merupakan enzim keturunan yang terdapat sel darah merah manusia. Enzim ini bekerja pada jalur fosfat pentosa metabolisme karbohidrat. Enzim ini juga diwariskan pada kromosom X, sehingga mutasi pada gen G6PD banyak ditemukan pada laki-laki daripada perempuan.

Bentuk aktif enzim G6PD merupakan diner (terdiri dari 2 sub unit) dan tetramer (terdiri dari 4 sub unit) dengan sub unit yang identik. Masing-masing sub unit tersusun oleh 514 asam amino dan mempunyai massa molekul 59265 Dalton. Bentuk dimer dan tetramer terdapat dalam keseimbangan tergantung pH, pada pH netral terdapat dalam proporsi yang sama. Pada tiap molekul dimer didapatkan 2 molekul NADP (nikotinamide adenin denucleotide phosphate binding site) yang terkait erat dan penting bagi kestabilan protein. Binding site koenzim ini diperkirakan terletak pada exson 10 urutan asam amino ke 386 dan 387 (lisin dan arginin) sedangkan tempat mengikat substrat glukosa 6 posfat (G6P binding site) terletak pada exson 6 dengan urutan asam amino (lisin) ke 205. Struktur enzim G6PD memiliki dua bagian, yaitu bagian NADP binding dan bagian besar (large domain). Bagian yang aktif terletak diantara dua bagian tersebut.

 Gambar 1 . Sel darah merah

  

Enzim G6PD terdapat pada sitoplasma yang tersebar di seluruh sel dengan kadar yang berbeda-beda. Enzim ini bekerja pada tahap pertama jalur pentose heksosemonoposfat yaitu jalur oksidasi glukosa yang menghasilkan NADPH dan pentose (ribose 5 posfat untuk sintesis asam lemak, kolesterol, hormon steroid, purin, pirimidin, dan forfirin). NADPH merupakan koenzim yang berfungsi sebagai donor hidrogen pada reaksi enzimatik pada berbagai alur biosintetik. NADPH juga berfungsi sebagai koenzim pada reaksi pembentukan GSH (glutation tereduksi) dari GSSG (glutation teroksidasi) oleh enzin glutation reduktase (GSSGR). GSH sangat penting untuk melindungi sel terhadap kerusakan oksidatif karena GSH dapat meredam hidrogen peroksida (H₂O₂) menjadi H₂O dengan bantuan enzim glutation peroksidase (GSHPX). Jalur alternatif untuk meredam H₂O₂ adalah melalui enzim katalase, dalam keadaan normal jalur ini tidak efektif karena aktivitas katalase terhadap H₂O₂ jauh lebih rendah dari pada afinitas GSHPX. Pada keadaan dimana terjadi produksi H₂O₂ berlebihan maka katalase akan berperan lebih dari 50% meredam H₂O₂ yang terbentuk, namun untuk aktivitas katalase memerlukan NADPH. Jadi NADPH sangat diperlukan baik untuk meredam H₂O₂. melalui jalur GSHPX ataupun melalui jalur katalase.

Kadar enzim G6PD di dalam eritrosit relative rendah bila dibandingkan dengan kadar enzim G6PD pada sel tubuh yang lain. Enzim G6PD merupakan satu-satunya enzim dalam sel eritrosit yang berfungsi memproduksi NADPH untuk mereduksi GSSG menjadi GSH yang meredam H₂O₂, sehingga GSH berfungsi mencegah kerusakan eritrosit dari kerusakan akibat oksidasi.Untuk mempertahankan kadar GSH selalu cukup, diperlukan mekanisme pembentukan GSH dari GSSG dengan bantuan enzim glutation reduktase (GSSGR) dan NADPH yang tergantung aktivitas G6PD. Semakin tua eritrosit, aktifitas enzim G6PD juga semakin berkurang.

b. Reaksi Enzim G6PD

Seperti yang sudah dikatakan di atas enzim G6PD ini berada pada jalur pentosa fosfat. Jalur pentose posfat pada dasarnya adalah jalan memutar ke jalur glikolisis yang dalam perjalanannya menghasilkan NADPH. Jalur pentose posfat ini terbagi atas dua jalur, antara lain fase oksidatif dan fase nonoksidatif.

Dari kedua fase jalur pentose posfat ini, enzim glukosa 6 – posfat dehidrogenase ini terdapat pada fase yang kedua, yaitu pada fase oksidatif.

Gambar 2. Jalur pentose posfat dalam glikolisis

Pada fase oksidatif dari jalur pentosa, glukosa – 6 – posfat  mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi gula pentosa, ribulosa – 5 – posfat. Enzim pertama pada jalur ini, glukosa 6 – posfat dehidrogenase mengoksidasi aldehid di C1 dan mereduksi NADP⁺ menjadi NADPH. Glukonolakton yang terbentuk dengan cepat mengalami hidrolisis menjadi 6 – fosfoglukonat, austu asam gula dengan sebuah gugus karboksil menggantikan gugus aldehid di C1. Langkah oksidasi selanjutnya membebaskan gugus karboksil  ini sebagai CO₂, dan kembali memindahkan elektron ke NADP⁺. Dalam bagian ini dari jalur tersebut, dihasilkan 2 mol NADPH per mol glukosa – 6 – posfat.

 Gambar 3. Fase Oksidatif pada Jalur Pentosa Fosfat

 NADPH yang terbentuk berguna dalam sintesis asam lemak, steroid dan sintesis asam amino. Sintesis asam amino melalui glutamat dehidrogenase. Adanya lipogenesis yang aktif ,maka NADPH diperlukan, hal ini mungkin akan merangsang oksidasi glukosa lewat HMP Shunt. "Fed state", suatu keadaan dimana seseorang baru saja makan, mungkin dapat menginduksi sintesis enzim-enzim glukosa 6-fosfat dehidro-genase dan 6-fosfoglukonat dehidrogenase.

HMP Shunt dalam eritrosit berguna sebagai penghasil suatu reduktor (NADPH). NADPH dapat mereduksi glutation yang telah mengalami oksidasi ( G-S-S-G ) menjadi glutation yang tereduksi (2 G-SH). Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah glutation reduktase. Selanjutnya glutation yang tereduksi dapat membebaskan eritrosit dari H₂O₂ dengan suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim glutation peroksidase.

                                 2 G-SH  +  H2O2  ®  G-S-S-G  +  2 H₂O

  Reaksi ini penting sebab penimbunan H₂O₂ memperpendek umur eritrosit. Telah dibuktikan adanya korelasi terbalik antara aktivitas enzim glukosa 6-fosfat dehidrogenase dengan fragilitas sel darah merah. Pada beberapa orang yang mengalami mutasi dimana enzim ini berkurang, maka mereka akan lebih mudah mengalami hemolisis sel darah merah apabila diberi suatu oksidan seperti primaquin, aspirin, sulfonamid atau apabila diberi makan "fava bean".

c. Analisa Kuantitatif

G6PD adalah enzim age-dependent. Dalam G6PD B yang normal aktivitas eritrosit dari G6PD menurun secara eksponensial, dengan waktu paruh 62 hari. Namun, meskipun ini kehilangan aktivitas enzim G6PD B eritrosit yang lebih tua mengandung aktivitas G6PD yang cukup untuk mempertahankan kadar GSH dalam menghadapi suatu stres oksidan dan usia rata-rata G6PD B eritrosit adalah 100 hingga 120 hari.

Pada eritrosit dengan defek G6PD A (-) adalah karena ketidakstabilan enzim yang lebih besar. Secara baru terbentuk G6PD A (-) eritrosit mempunyai aktivitas enzimatik yang sama seperti eritrosit yang baru dibentuk dari individu G6PD B. Namun, aktivitas G6PD dari sel ini menurun dengan cepat. Waktu paruh dari G6PD A (-) eritrosit hanya 13 hari, dan pada individu G6PD A (-) populasi terdiri dari campuran eritrosit terus menurunkan tingkat aktivitas.

Pada individu G6PD A (-) ras afrika, enzim G6PD lebih besar ketidakstabilannya, waktu paruh eritrosit ini hanya sekitar 8 hari. Retikulosit yang dilepaskan ke dalam sirkulasi pada orang ras afrika telah mengurangi kadar G6PD dan eritrosit dewasa memiliki tingkat enzim biasanya dibawah 1% aktivitas normal.

Sel darah merah (eritrosit) normal manusia memiliki volume sekitar 9 femtoliter. Sekitar sepertiga dari volume diisi oleh hemoglobin, total dari 270 juta molekul hemoglobin, dimana setiap molekul membawa 4 gugus heme.

Orang dewasa memiliki 2 -3 kali 1013 eritrosit setiap waktu (wanita memiliki 4 -5 juta aritrosit per mikroliter darah dan pria memiliki 5 – 6 juta. Sedangkan orang yang tinggal di dataran tinggi memiliki kadar oksigen yang rendah maka cenderung untuk memiliki sel darah merah yang lebih banyak).

Pada manusi hemoglobin dalam sel darah merah mempunyai peran untuk mengantarkan lebih dari 98% oksigen ke seluruh tubuh sedang sisanya terlarut dalam plasma darah. Eritrosit dalam tubuh manusia menyimpan sekitar 2,5 gram besi mewakili sekitar 65% kandungan besi didalam tubuh manusia.

d. Enemia

G6PD anemia adalah sebuah kelainan di mana sel darah merah yang hancur lebih cepat daripada sumsum tulang dapat menghasilkan mereka. Hal ini terjadi karena kurangnya glukosa-6-fosfat dehidrogenase enzim yang biasanya ditemukan dalam darah. Nama lain untuk penyakit ini anemia hemolitik. Sel-Sel darah merah membawa oksigen melalui molekul tubuh, dan jika mereka rusak, berat masalah Kesehatan kelelahan dan lainnya dapat terjadi.

Anemia juga bias dikatakan suatu keadaan dimana kadar hemoglobin darah kurang dari nilai normal. Pada pria dewasa nilai normal kadar hemoglobin adalah sebesar 14 – 18 mmgh sedangkan wanita 13 – 16 mmgh. Adapun gejala dari anemia:

1.      Kelelahan

2.      Kelemahan

3.      Pingsan dan pusing

4.      Sesak napas

5.      Jantung berdebar-debar

6.      Pucat kulit remedies

Jenis anemia

1.      Anemia kekurangan zat besi: Ini adalah jenis yang paling umum dari anemia. Besi dibutuhkan untuk pembentukan hemoglobin, ketika ada kurang zat besi dalam tubuh menyebabkan anemia defisiensi besi.

2.      Anemia aplastik: Ketika tubuh berhenti membuat cukup sel darah merah dan meningkatkan kemungkinan infeksi.

3.      Kekurangan vitamin Anemia: Ini juga disebut sebagai anemia megaloblastik. Hal ini disebabkan karena kekurangan asam folat atau vitamin B12.