Dalam perkembangbiakannya, sel harus berkomunikasi dengan sel-sel lain dan lingkungannya. Bentuk komunikasi ini dinamakan interaksi sel atau komunikasi antar sel.Menurut Miami.edu dalam How Do Cells Communicate, interaksi yang terjadi mencakup antarsel, antarsel dan matriks ekstraseluler, dan komunikasi antarsel. Matriks ekstraseluler adalah komponen paling besar pada lapisan kulit dermis.Komunikasi antarsel dapat diklasifikasikan sebagai berikut.

Cell JunctionsCell junctions adalah situs hubungan yang menghubungkan banyak sel dalam jaringan dengan sel lainnya dan matriks ekstraseluler.Terdapat 3 kelompok cell junctions, yaitu occluding junctions yang bertugas menempelkan sel bersama-sama dalam epitel dengan cara mencegah molekul-molekul kecil dari kebocoran satu sisi sel ke sel lainnya.Anchoring junctions bertugas melekatkan sel-sel dan sitoskeleton ke sel tetangga atau ke matriks ekstraseluler.Communicating junctions bertugas sebagai perantara jalan lintasan sinyal-sinyal kimiaatau elektrik dari satu sel yang sedang berinteraksi ke sel lainnya.

Occluding JunctionsTerdapat dua klasifikasi fungsi occluding junctions, yaitu sebagai berikut.

1. Tight junctions hanya dimiliki oleh vertebrata, yang fungsinya menyegel ruang antar 2 sel serta mencegah lalu lintas molekul di ruang antarsel.

2. Septate junctions hanya dimiliki invertebrate, terdapat protein discs-large yang terhubung dengan protein ZO dalam tight junctions. 

Anchoring JunctionsTerdapat 4 bentuk yang tidak sama secara fungsi, yaitu sebagai berikut.

1. Adherens junctions dan desmosom. Mereka sama-sama memegang sel dan pembetukannya oleh membrantrans adhesion protein pada family chaderin.

2. Focal adhesions dan hemidesmosom. Mengikat sel-sel pada matriks ekstraseluler dan pembentukannya oleh membran trans adhesions protein pada famili integrin.

Communicating JunctionsTerdapat 3 kelompok perantara, yaitu sebagai berikut.

1. Gap junctions, celah sempit di antara 2 membran atau dinding sel ini membolehkan jalan lintasan ion-ion dan molekul-molekul kecil yang dapat larut dalam air.

2. Chemical synapses, sambungan khusus letak sinyal neuron yang berhubungan satu sama lain dengan sel-sel nonsaraf seperti pada otot atau kelenjar.

3. Plasmodesmata, hanya terdapat pada tumbuhan. Fungsinya menghubungkan sel yang satu dengan sel lainnya melalui retikulum endoplasma, memudahkan pergerakan ion-ion dan molekul-molekul kecil seperti gula, asam amino, dan RNA (ribonucleat acid) antar sel.

KOMUNIKASI SEL

Pada tumbuhan dan hewan dikenal kumunikasi antar sel menggunakan molekul signal ekstraseluler. Ini merupakan cara organisme untuk mengontrolmetabolisme sel, pertumbuhan, diferensiasi jaringan, sintesis dan sekresi protein serta mengatur komposisi cairan ekstraseluler. Molekul sinyl ini disintesis dan di sekresikan oleh adanya sel sinyal dan hanya menghasilkan respon spesifik pada sel target yang memiliki reseptor untuk molekul sinyal yang spesifik. Pada organnisme multiseluler, molekul sinyal dapat berupa molekul hidrofilik atau hidrofobik. Kedua kelompok molekul ini memiliki mekanisme yang berbeda dalam aktivasi proses-proses dalam sel (gambar 1).

Beberapa molekul signal hidrofibik,misalnya steroid,retinoid dan tiroksin dapat berfungsi ke dalam sel dan berikatan dengan reseptor intraseluler. Reseptor intraseluler (RC) ada 2 macam, yaitu reseptor yang terdapat di sitoplasma (Cytoplasmic Receptor) dan di dalam inti sel (Nuclear Receptor). Perbedaan mekanisme aktivasi transkripsi keduanya dapat dilihat pada gambar 2. Berbagai molekul kecil hidrofilik seperti (asam amino, lipid, dan asetilkolin), peptide dan protein digunakan untuk komunikasi antar sel.

Molekul signal berupa hormon steroid (estradiol, progesteron, testosteron), vitamin D3 dan asam retinoic dapat menembus membran sel dan berikatan dengan reseptor spesific intraseluler dan membentuk kompleks hormon-reseptor, kemudian translokasi ke dalam inti sel dan berikatan dengan elemen DNA yang responsif terhadap kompleks hormon-reseptor. Ini menyebabkan di aktifkannya gen target untuk mensintesis protein tertentu (gambar 3).

Cara komunikasi sel lainnya adalah melalui reseptor yang terdapat dipermukaan membran sel (reseptor membran). Dalam hal ini molekul ligan bekerja sebagai ligan yang berikatan dengan molekul komplemen pada permukaan luar membran sel. Ikatan ini menyebabkan perubahan komponen reseptor di dalam sel atau menginduksi respons seluler yang spesifik (gambar 4).proses-proses tersebut dikenal dengan signal transduksi.salah satu kelompok reseptor pada permukaan membran mengaktivasi protein G yang dikenal dengan G protein-coupled receptors (GPCRs),yang di temukan pada semua sel eukariotik,mulai dari yeast hingga manusia.Genum manusia misalnya mengkode beberapa ribu GCPR. Termasuk di sini reseptor pada mata,peraba,perasa,beberapa reseptor neurotrasmiter dan reseptor hormon yang mengontrol metabolisme karbohidrat,asam amino pada umumnya.

MOLEKUL SIGNAL DAN RESEPTOR MEMBRAN

Kumunikasi menggunakan signal ektraseluler biasanya melibatkan beberapa langkah berikut :

1. Sintesis

2. Pelepasan molekul signal oleh sel signal

3. Transpor signal menuju sel target

4. Molekul signal berikatan ke protein reseptor untuk mengaktivasinya

5. Inisiasi satu atau lebih jalur signal transduksi yang telah diaktivasi oleh reseptor

6. Terjadi perubahan spesifik pada fungsi seluler, metabolisme atau perkembangan dan

7. Pelepasan signal sehingga seringkali menyebabkan terhentinya respon seluler.

Sebagian besar reseptor diaktivasi oleh ikatan molekul dengan membran ( misalnya hormon, faktor pertumbuhan, neutransmiter dan feromon ). Terdapat beberapa cara kumunikasi sel yang menggunakan reseptor membran yaitu juktakrin, otokrin,parakin, dan endokrin ( gambar 5 )

Signalling juktakrin merupakan komunikasi dua sel yang berdekatan dengan membentuk pori yang menghubungkan kedua sel tersebut sehingga ion dan molekul terkecil dapt melalui pori yang terbentuk.

Signalling otokrin sel atau sel-sel merespons molekul yang di sekresikannya sendiri. Signal ini juga dijumpai pada sel-sel tumor yang mensekresi faktor pertumbuhan secara berlebihan hingga menginduksi proliferasi sel yang tidak terkendali. Ini menyebabkan terbentuknya massa tumor yang dapat menekan jaringan atau organ yang ada disekitarnya.

Signalling parakrin, merupakan komunikasi sel jarak pendek. Sel signal mensekresi molekul signal targetnya pada sel-sel yang berdekatan dengan sel signal. Misalnya epinefrin merupakan neutotransmiter yang dilepaskan oleh satu sel saraf ke sel saraf lainnya atau sel saraf ke efektor pada otot rangka ( merangsang atau menghambat konstraksi). Yang kemudian dapat berikatan dengan reseptor membran pada sel-sel target yang ada di sekitarnya dan menginduksi perubahan di dalam sel target.

Signalling endokrin merupakan contoh komunikasi sel jarak jauh karena sel signal terletak dilokasi yang relatif jauh dari sel target. Dalam signal ini molekul signalnya adalah hormon. Molekul signal dapat sampai ke sel target karena ditransfor melalui darah atau cairan ektraseluler lainnya. Signalling endokrin misalnya terjadi pada siklus reproduksi wanita. Hormon yang terlibat dapat berupa peptida atau steroid. Hormonpeptida misalnya FSH, LH,follicle stimulating hormon, Lutenizing Hormon, Chorionic Gonadotropin. Sedangkan hormon teroid misalnya estrogen dan progesteron. Mekanisme signalling endokrin pada siklus reproduksi wanita pada gambar 6

SIGNAL TRANSDUKSI INTRASELULER

Signal tranduksi merupakan proses pengubahan ikatan molekul signal pada reseptor sel target untuk menghasilkan respon biologis. Dalam hal ini terdapat second messenger yang bekerja sebagai agen signal tranduksi. Second messenger ini dapat membawa signal dari beberapa reseptor.

Dalam signal tranduksi ikatan dengan ligand (first messenger) pada beberapa reseptor membran dalam waktu singkat dapat meningkatkan atau menurunkan konsentrasi molekul kecil yang merupakan second

messenger. Beberapa molekul berikut misalnya cAMP ( siklik AMP), cGMP, DAG (1,2- diasilgliserol) dan inositol trifosfat (IP3) berperan sebagai Second messenger.

IKATAN RESEPTOR-PROTEIN G (GPCR) YANG MENGAKTIVASI ATAU MENGHAMBAT ADENIL SIKLASE

Banyak sekiali reseptor membran yang berhubungan dengan signal transduksi protein G. Semua GPCR terdiri atas tujuh segmen dimana terminal N terdapat diluar membran dan terminal C terdapat didalam sitosol ( gambar 7). Sejumlah GPCR merupakan reseptor hormon, neurotransmiter, rodopsin dan ribuan reseptor pembau pada hidung.

Signal transduksi protein G terdiri atas tiga subunit G, G dan G. Selama signaling, G dan G tetap berikatan sehingga di kenal dengan sub unit G. Sub unit G, merupakan protein switch GTPase dengan kemungkinan ON ketika berikatan dengan GTP dan OFF ketika berikatan dengan GDP (gambar 8).

Ikatan reseptor menyebabkan protein G teraktivasi, sehingga mengantarai aktivitas protein efektor. Walaupun kebanyakan protein efektor diaktivasi oleh G-GTP, pada beberapa kasus G-GTP justru menghambat tergantung pada sel dan ligand, subunit G dari pada G-CTP.