cell signalling
DESCRIPTION
signallingTRANSCRIPT
Program Studi Farmasi
2014
Prinsip cell signalling
Signalling melalui reseptor terkait G-protein
Signalling melalui reseptor terkait enzim
Target cell adaptation
SCOPE
Adalah proses perubahan bentuk sinyal yg
berurutan, dari sinyal ekstraseluler sampai respon
dalam komunikasi antar sel
Untuk berlangsungnya komunikasi antar sel, yaitu
Bagaimana sel memahami keadaan sekitar
Bagaimana sel bereaksi terhadap keadaan
sekitar
TU
JUA
NTransduksi Sinyal
Transduksi sinyal dari molekul sinyal sampai respon pada sel
Bentuk proses pemberian sinyal antar sel
1.Endokrin
Molekul sinyal : Hormon
Mediator sinyal: Peredaran darah
Jarak ke sel target jauh (ke seluruh
tubuh)
Contoh: Adrenalin Glukagon
Kortisol Insulin
Estradiol Tirosin
Testosteron
2. Parakrin
Molekul sinyal : Lokal mediator
Mediator sinyal: Medium ekstraseluler
Jarak ke sel target dekat (sekitar
sel)
Contoh: EGF (Epidermale Growth
Factor), PDGF (Platelet-derived
Growth Factor), NGF (Nerve Growth
Factor), Histamin, Gas NO
3. Sinapsis
Molekul sinyal : Neurotransmiter
Mediator sinyal: Axon
Jarak ke sel target jauh
(ke seluruh tubuh)
Contoh: Asetilkolin, GABA (Gama-
Amino Bitric Acid)
4. Adanya kontak antar sel
Molekul sinyal : molekul signal yg
tergantung adanya kontak
Mediator sinyal: kontak langsung
dengan membran plasma
Jarak ke sel target paling dekat
Contoh: Protein delta (dalam
perkembangan embrio), Protein dalam
respon imun
5. Autokrin
Suatu sel mensekresikan molekul, dan molekul tersebut
bekerja/berpengaruh terhadap sel itu sendiri atau
sel-sel lain yang sejenis.
Molekul sinyal yg sama, pada sel yg berbeda akan
memberikan respon yg berbeda
Contoh: Asetilkolin
Kombinasi molekul sinyal yg berbeda, yg diterima
oleh suatu sel, akan memberikan respon yg
berbeda
Untuk menimbulkan respon, molekul sinyal ekstraseluler
mengikat reseptor yg spesifik pada sel.
Ada 2 jenis reseptor:
1. Reseptor permukaan sel
- tersisip dalam membran plasma
- untuk molekul sinyal hidrofilik yg besar
2. Reseptor intraseluler
- terdapat di dalam sel
- untuk molekul signal hidrofobik yg kecil
- merupakan protein regulator yg mengaktifkan gen
- Contoh molekul sinyal: hormon steroid, hormon
tiroid, retinoids, vitamin D, dll
2 Jenis Reseptor
Molekul sinyal yg hidrofobik & kecil, selain dpt mengikat
reseptor intraseluler, juga dpt mengikat enzim di dalam sel
Misalnya: gas NO, diikat oleh enzim guanil siklase di sel otot
Selanjutnya, enzim mengubah GTP menjadi cGMP
untuk relaksasi otat
Satu molekul signal mempunyai reseptor berbeda pada sel
yg berbeda
Contoh: Asetilkolin, di sel otot muskel mengikat reseptor
permukaan sel & di sel otot jantung mengikat
reseptor intraseluler
Melalui:
-Reseptor permukaan sel:
* Ion channel-linked receptor
* G protein-linked receptor
* Enzyme-linked receptor
-Reseptor intraseluler
Reseptor permukaan sel
Molekul sinyal ekstraseluler menimbulkan perubahan pd reseptor,
tanpa harus masuk ke dalam sel.
Ada 3 kelas reseptor permukaan sel:
A. Reseptor yang mengikat ion kanal (Ionotropic Receptor)
Sinyal + Reseptor
Kanal terbuka
Masuk dan keluarnya ion
pengaruh yang
bersifat elektris
B. Reseptor yang mengikat “GTP-binding Protein” (G-Protein)
Sinyal/ligan + Reseptor mengikat G-protein
aktifasi G-protein
Aktifasi enzim Aktifasi kanal ion
Perubahan konsentrasi
mediator intraseluler
Perubahan permeabilitas ion
pd membran plasma
Terbesar dari reseptor pemukaan sel
Ditemukan pada semua eukariot
Memperantarai respon dari banyak molekul sinyal, sepertihormon, neurotransmitter, lokal mediator.
strukturnya: protein transmembran yg membentuk 7 lipatan(seven-pass transmembrane protein)
Mengikat trimerik G-protein (GTP-binding protein)
- Terdiri dari 3 sub unit: α, ß, & γ
- Dalam keadaan tidak ada stimulasi dari molekul sinyal:
Reseptor & G-protein tidak aktif tidak ada kontak antar
keduanya
- Ketika ada molekul sinyal
kontak antara reseptor & G-protein
GDP pada subunit α diganti oleh GTP
terjadi disosiasi antara subunit α & ßγ
subunit α & ßγ menjadi aktif mengatur aktifitas target
protein di membran plasma
Lamanya ikatan subunit-subunit tsb pd target protein
menentukan kuat/lemahnya pengaruh molekul sinyal pd sel tsb.
G protein-linked receptor
A. Ketika tidak ada stimulus, reseptor & G protein
inaktif & terpisah
B. Ketika signal molecule ekstraseluler terikatreseptor, terjadiperubahan konformasireseptor G protein
terikat reseptor
C. Perubahan α-subunit menyebabkan GDP digantikan GTP
menyebabkan α-subunit terpisah dari βγ-subunit
Target molekul dari G-protein
1. Kanal ion
Contoh: Asetilkolin menyebabkan disosiasi α dan ßγ
aktif
Mengikat kanal
Kanal terbuka
2. Enzim yang terikat pada membran plasma
a. Adenil siklase
merubah ATP cAMP
cAMP
- molekul sinyal intraseluler yang berperan sebagai mediator sinyal
- molekul yang larut dalam air, membawa sinyal dari membran dalam
sitoplasma ke inti sel atau bagian lain di dalam sel
- cepat di sintesis dan di degradasi
ATP cAMP AMPsintesis degradasi
Adenil siklase phophodiesterase
Mekanisme transduksi sinyal
yg diperantarai oleh
cAMP sbg meditor sinyal
Protein kinase A inaktif
Protein kinase A aktif
cAMP
3 grup G protein:
PKA aktif:
•Mengaktifkan protein pengatur transkripsi gen, sehinggaterjadi transkripsi gen tertentu
•Memfosforilasi glykogen menjadi glukosa
cAMP akan memfosforilasi substrat tertentu, tergantung tipeselnya, sehingga setiap sel mempunyai respon yang berbeda
Contoh:
Adrenalin, di jantung: peningkatan frekuensi & kontraksiotot jantung
di otot muskel: pemecahan glikogen
di jaringan lemak: pemecahan lemak
b. Fosfolipase C
akan merubah Inositolfosfolipid menjadi:
- Inositol trifosfat (IP3), berfungsi membuka kanal Ca 2+ padamembran Retikulum Endoplasma (RE), sehingga terjadipeningkatan konsentrasi ion Ca 2+ di sitoplasma.
- Diacylglycerin (DAG), akan mengaktifasi protein kinase C (PKC) untuk variasi respon
Mekanisme transduksi sinyal yang diperantarai oleh
Inositol Fosfolipid
Ca 2+
-mempunyai peran yang penting & universal di
dalam sel
- peningkatan konsentrasinya merupakan
respon sel terhadap berbagai molekul signal,
antara lain:
* di sel telur: menginisiasi perkembangan
embrio
* di sel otot: menginduksi kontraksi otot
* di sel saraf: menstimulasi sekresi
neurotransmitter
C. Reseptor yang mengikat enzim (Enzym-linked receptor)
Sinyal/ligan + reseptor mengikat enzim
Aktifasi unit katalitik dari bagian ujung
reseptor, yang berbeda di dalam sel
Reseptor yang mengikat enzim
Molekul signal ekstraseluler yg diperantarai berguna untuk
mendukung pertumbuhan & pembelahan sel, diferensiasi sel
& pertahan hidup Faktor Pertumbuhan (GF)
Abnormalitas proses ”signaling” menggunakan reseptor tipe
ini gangguan pertumbuhan & pembelahan sel i.e kanker
Receptor tyrosine kinases
-Paling banyak jenisnya
-Protein sinyal ekstraseluler yg bekerja melalui reseptorini bervariasi, spt growth factor & hormon
Reseptor intraseluler
-merupakan protein regulator yang mengaktifkan gen
- Contoh molekul sinyal: hormon steroid, hormon tiroid,
retinoid, vitamin D, dll
BEBERAPA KELAINAN AKIBAT ADANYA GANGGUAN DALAM TRANSDUKSI
SINYAL PADA SEL
1. Androgen Insensitivity Syndrom (AIS)
Akibat adanya mutasi pd gen reseptor androgen (RA)
reseptor androgen tidak berfungsi jaringan yg menjadi
target hormon androgen (testis) tidak berfungsi
hipogonadism
2. Disgenesis ovarium
Akibat adanya mutasi pd reseptor FSH (Folicle Stimulating
Hormone) reseptor FSH inaktif ovarium tidak
berkembang baik
Pustaka
Albert et.al.,2008. Molecular Biology of the Cell.
5th ed.
Mayorga et al., 2000. Ovarian response to Follicle-
Stimulating Hormone (FSH) stimulation
depends on the FSH receptor genotype. J clin
Endocrinol Metab 85:3365-3369.
Seshagiri PB. 2001. Molecular insight into the
cause of male infertility. J BioSci 26(suppl):
429-435
• Jelaskan proses signaling satu jenis protein.
• Jelaskan apa yg terjadi bila proses tersebut terganggu.