Pengertian, Fungsi, dan Reaksi Enzim Nitrat Reduktase

Pengertian enzim nitrat reduktase adalah enzim yang mengkatalisis reduksi NAD(P)H dari nitrat menjadi nitrit. Enzim dengan kode NR; EC 1.6.6.1-3 ini dapat dijumpai pada tanaman, alga, dan jamur. Fungsi enzim nitrat reduktase bagi tanaman yakni sebagai metabolisme nitrogen (Campbell, 1999). Struktur enzim nitrat reduktase termasuk jenis flavoprotein yang memiliki ko-enzim berupa FAD (Flavin Adenin Dinukleotida) dan memiliki sitokrom b–557 serta memiliki MoCO (Molybdenum Cofactor) dalam mekanisme kerjanya (Gambar 1) (Guerrero et al., 1981; Heldt, 2005). Enzim nitrat reduktase merupakan enzim indusibel yang diinduksi oleh subtratnya yakni nitrat (Munzarovaet al, 2006) dan juga dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor yang lain seperti kadar CO2, intensitas cahaya, pH, pupuk, salinitas dan kadar gkukosa. 

Gambar 1. Mekanisme kerja reaksi enzim nitrat reduktase mentransfer elektron dari NADH ke nitrat (Heldt, 2005).

Kadar enzim nitrat reduktase juga berkorelasi dengan kadar nitrat dalam organ tanaman. Hal ini dikarenakan enzim ini banyak tersebar di berbagai macam organ tanaman seperti daun, bunga, akar, batang, dan buah, namun penyebaran enzim nitrat reduktase  antara organ satu dengan yang lainnya berbeda di setiap tanamannya. Kadar enzim nitrat reduktase paling banyak ditemukan di daun kemudian batang, akar, buah, dan yang terkecil ditemukan di biji (Santamariaet al., 1999). Akan tetapi penyebaran enzim nitrat reduktase dalam organ tanaman juga dapat dipengaruhi oleh banyak faktor seperti ketersediaan substratnya, jenis tanaman, umur tanaman, dan kondisi hara (Marschner, 1995). 

Gambar 2. Mekanisme asimilasi nitrat di akar dan daun (Heldt, 2005).

Enzim nitrat reduktase merupakan enzim yang pertama kali digunakan dalam jalur asimilasi nitrat, yakni mengubah nitrat menjadi nitrit dengan NADH /NADPH sebagai donor elektronnya (Baraba´set al., 2000). Pada umumnya asimiliasi nitrat terjadi di daun meskipun beberapa tanaman seperti kedelai melakukan asimilasi nitrat di akar. Disini peranan enzim nitrat reduktase dalam asimilasi nitrat dapat dilihat pada Gambar 2. Ketika nitrat (NO3-) diserap oleh akar, maka NR akan mereduksi nitrat menjadi nitrit dan selanjutnya nitrit dipindahkan ke leukoplas untuk direduksi menjadi ammonia. Nitrat juga akan ditransportasikan ke daun melalui berkas pembuluh xylem. Disini nitrat juga direduksi menjadi nitrit oleh NR dan produknya akan direduksi menjadi ammonia di dalam kloroplas. Nitrat juga dapat disimpan dalam vakuola. Karena reduksi nitrat terjadi di sitosol, maka sewaktu-waktu nitrat dalam vakuola dapat dipindahkan ke sitosol untuk direduksi (Heldt, 2005). 

Gambar 3. Regulasi enzim nitrat reduktase (Heldt, 2005). 

Tingkatan regulasi molekular enzim nitrat reduktase dikontrol oleh gen penghasil nitrat reduktase (NR). Gen NR dapat diinduksi oleh nitrat, cahaya, dan glukosa. Sementara inhibitor gen NR berupa ammonia dan glutamin. Setelah gen NR mensintesis enzim NR, maka enzim NR akan diaktivasi oleh serangkaian protein kinase melalui jalur nitrat reduktase kinase. Protein kinase tersebut akan difosforilasi agar enzim NR menjadi aktif. Selain itu, ion Ca2+ juga dapat menstimulasi proses aktivasi enzim NR. Enzim NR juga memiliki inhibitor seperti protein inhibitor, asam oksalat, triosa fosfat, dan jenis fosfat ester yang lain yang mampu menonaktivasi enzim NR (Gambar 3) (Campbell, 1999; Heldt, 2005). Selain gen NR yang terlibat dalam sintesis enzim NR dalam reduksi nitrat, ada gen yang lain yang bertindak sebagai transporter substrat enzim NR yakni gen NRT2 (NR Transporter). Gen NTR2 akan mensintesis protein transporter agar substrat berupa nitrat dapat masuk ke dalam sel. Gen NTR2 ini dapat dihambat oleh glutamin yang merupakan hasil perubahan dari ammonia. Ammonia juga dapat menghambat transportasi nitrat ke dalam sitosol (Gambar 4) (Jackson et al., 2008). 

Gambar 4. Mekanisme transportasi nitrat ke dalam sitosol yang  dikendalikan oleh gen NRT2 (Jackson et al., 2008).

Dalam siklus biogeokimia, peran enzim nitrat reduktase sangat berperan dalam proses nitrifikasi atau pembentukan nitrit dari nitrat. Tahap selanjutnya produk dari NR yakni nitrit akan mengalami amonifikasi dengan bantuan enzim nitrit reduktase (NiR). Dengan bantuan enzim nitrogenase, ammonia akan diubah menjadi gas nitrogen bebas (Voet & Voet, 2009).

Sumber https://www.generasibiologi.com/

Bagikan Artikel ini