Komunikasi Antar Sel

Kuliah ke 9

Erlindha Gangga August

Syarmalina

Afiati Muflihah

Komunikasi Antar Sel

Pensinyalan Sel Sinyal yang diterima sel yang berasal dari sel

lain atau dari beberapa perubahan yang terjadi dilingkungan fisik organisme, dengan bentuk yang bermacam- macam.

Misalnya : Sel dapat mengindra dan merespon sinyal electromagnetik seperti cahaya dan sinyal mekanis seperti sentuhan dan sinyal sinyal lainnya.

Tetapi umumnya sel berkomunikasi menggunakan sinyal kimiawi

Komunikasi Sel

Pada ragi untuk malakukan identifikasi pada pasangannya melalui pensinyalan kimiawi. Dimana terdapat 2 tipe yang

disebut a danα Sel dari tipe a akan mensekresi sinyal kimia yang disebut faktor

a, dan akan melekat pada protein reseptor spesifik pada sel α yang ada didekatnya . Sel α akan mensekresi faktor α yang melekat pada reseptor di sel α tanpa memasuki sel maka molekul terikat reseptor dari kedua faktor pasangan itu menyebabkan sel tumbuh kearah pasangannya dan mengakibatkan perubahan seluler lain.

Sel a/α yang baru ini mengandung semua gen dari kedua sel aslinya.

Berubahnya sinyal pasangan pada permukaan sel dirubah menjadi respon seluler spesifik disebut dengan Jalur trasduksi sinyal.

Seperti mikroba sel dalam organisme multiseluler biasanya berkomunikasi dengan melepas pesan

kimiawi yang ditunjuk untuk sel yang masih jauh,

sebagian pesan hanya untuk jarak dekat, sel pengirim mensekresi molekul pengatur lokal ( yang akan mempengaruhi sel yang berada didekatnya.

Tipe lain dari pensinyalan jarak dekat yang lebih terspesialisasi terjadi pada saraf hewan. Sel syaraf akan menghasilkan sinyal kimiawi, neurotransmiter,yang akan berdifusi ke sel target tunggal yang akan menyentuh sel pertama.

Sinyal listrik dihantarkan sepanjang syaraf yang akan memicu terbentuknya neurotransmiter kedalam sinapsis

TAHAPAN PENSINYALAN

Earl W.Sutherland (1971) Diawali dari penelitiannya mengenai bagaimana

hormon epinefrin dapat merangsang pemecahan ( depolemerisasi) polisakarida ( gliokogen) dalam hati dan otot.

Epinefrin merangsang pemecahan glikogen dengan mengaktifkan enzim sitosolik ( glikogen fosforilase dan substratnya ) hanya bila bila berada dalam sel utuh ( tidak berjalan bila dilakukan dalam botol )

Kerja awal dari sutherland dkk. adalah menunjukkan bahwa proses yang berlangsung pada ujung penerima percakapan seluler dapat dipotong menjadi 3

Penerimaan Penerimaan sinyal ( reception ) merupakan pendektesian sinyal

yang datang dari luar sel oleh sel target. Sinyal kimiawi “terdetek si” apabila sinyal itu terikat pada protein seluler, biasanya pada permukaan sel yang bersangkutan

Tranduksi Terikatnya molekul sinyal akan mengubah protein reseptor .

Pada tahap ini sinyal akan dirubah menjadi sesuatu bentuk yang dapat menimbulkan respon seluler spesifik.

Pengikatan epinefrin kebagian luar protein reseptor dalam membran plasma sel hati melalui serangkaian tahap/ langkah.

Tranduksi dapat terjadi dalam satu langkah tetapi dapat juga melalui beberapa langkah melalui perbedaan jalur transduksi sinyal.

Molekul disepanjang jalur itu sering disebut molekul relai

Respons

Sinyal yang ditranduksi akhirnya memicu respon seluler spesifik. Respon ini dapat berupa hampir seluruh aktivitas seluler.seperti katalisis oleh suatu enzim, penyusunan ulang sitoskelet atau pengaktifan gen spesifik didalam nukleus.

Proses pensinyalan sel membantu memastikan bahwa aktivitas penting seperti ini terjadi pada sel yang benar, pada waktu yang tepat dan pada koordinasi yang sesuai dengan sel lain dalam organisme yang bersangkutan.

Rangkuman Ketiga langkah pensinyalan.

Molekul sinyal terikat pada protein reseptor, protein berubah bentuk.

Sel yang menjadi target sinyal kimiawi tertentu memiliki molekul yang berupa protein reseptor yang akan mengenali molekul sinyal.

Molekul sinyal memiliki bentuk merupakan komplemen ter dengan tempat spesifik pada reseptor dan molekul ini terikat dengan tempat tersebut. Seperti kunci pada gembok atau seperti substrat dalam sisi katalitik enzim.

Molekul sinyal bersikap seperti ligan. Pengikatan ligan menyebabkan protein

reseptor mengalami perubahan konformasi (bentuk) yang akan mengaktifkan reseptor sehingga dapat berinteraksi dengan molekul seluler lainnya.

Pada jenis yang lainnya pengikatan ligan terbatas terutama menyebabkan berkumpulnya dua atau lebih molekul reseptor.

Sebagian besar berupa protein membran plasma. Umumnya larut dalam air, karena bila tidak larut

akan sulit melewati membran. Epinefrin merupakan molekul sinyal yang tetap

mempengaruhi aktivitas seluler. Bagian yang ter- larut sebagian besar akan melekat pada tempat tempat yang spesifik pada protein reseptor.

Reseptor seperti ini kan menyalurkan informasi dari lingkungan ekstraseluler ke bagi an dalam sel dengan mengubah bentuk atau menggumpul ketika ligan spesifik menempel padanya.

Reseptor Sinyal :

Cara kerja respon membran

( tiga tipe utama )

1. Reseptor terkait protein G.

2. Reseptor tirosin kinase.

3. Reseptor saluran ion.

Reseptor Terkait protein G-. Merupakan reseptor membran plasma yang bekerja dengan

bantuan suatu protein yang disebut protein G.

-. Protein G kaitannya lemah dengan sisi sitoplasmik membran.

berfungsi seperti sakelar yang dapat dihidup dan dimatikan.

-. Bila Protein G berikatan dengan GDP maka protein akan in-aktif

Bila Protein G berikatan dengan GTP maka protein akan aktif

Sistem reseptor protein G sangat luas dan bermacam- macam fungsinya. Seperti : Sistem yang penting dalam perkembangan

embrio. Pada manusia berkaitan dengan indera mata

dan penciuman. Dalam berbagai infeksi yang disebabkan oleh

bakteri ( kolera,batuk rejan, botulisme )karena infeksi mendorong penderita menghasilkan ra cun yang akan mengganggu fungsi protein G

2. Reseptor tirosin kinase.

Memegang peranan dalam proses pertumbuhan dan reproduksi.

Reproduksi sel melibatkan beragam aktivitas yang dilakukan oleh bagian sel yang berbeda termasuk: Sintesis protein dalam sitoplasma,

Duplikasi kromosom dalam nukleus

Penyusunan elemen elemen sitos

keleton yang membantu sel mengatur

dan mengkoordinasikan aktivitas.

Reseptor ini merupakan salah satu reseptor utama yang dicirikan dengan adanya aktivitas enzimatik. Bagian dari protein reseptor pada sisi sitoplasmik membran berfungsi sebagai enzim yang disebut tirosin kinase yang mengkatalisis transfer gugus fosfat dari ATP ke asam amino tirosin pada protein substrat merupakan reseptor membran yang melekatkan fosfat ke tirosin protein

3. Reseptor saluran ion.

Beberapa reseptor sinyal kimiawi membran adalah : Saluran ion yang bergabung dengan ligan.

Saluran ini merupakan pori protein dalam membran plasma yang membuka dan menutup sebagai respon terhadap sinyal kimiawi , yang membiarkan atau menghalangi aliran ion tertentu seperti Na + dan Ca 2+ .

Perubahan bentuk akan menghasilkan perubahan pada konsentrasi ion tertentu.

Sering kali perubahan konsentrasi menyebabkan perubahan fungsi sel dengan cara cara tertentu.

▓ Reseptor Intraseluler

Tidak semua reseptor berupa protein membran tetapi ada juga protein disitoplasma atau dinukleus sel target.

Untuk mencapai reseptor pesan kimiawi harus dapat melintasi membran plasma sel target, hal ini dapat terjadi bila sinyal kimiawi memiliki ukuran yang kecil atau merupakan lipid sehing ga terlarut dalam membran inti.

Mesenjer kimiawi dengan reseptor intraseluler mencakup hormon steroid dan hormon tiroid pada hewan.

Jalur Transduksi Sinyal

Tahap transduksi sinyal biasanya berupa jalur dengan banyak langkah, hal ini menguntungkan karena : karena akan terjadi penguatan sinyal dimana sinyal yang masuk akan ditransmisikan kebanyak tempat sehingga diakhir proses akan terjadi aktivasi dibeberapa lokasi (molekul sinyal ekstra selu - ler yang sangat sedikit dapat menghasilkan respon yang besar )

Jalur dengan banyak langkah akan memberikan kesempatan untuk melakukan koordinasi dan regulasi lebih banyak lagi dibnadingkan dengan cara sederhana.

Jalur jalur merelai sinyal reseptor ke respons seluler

Pengikatan molekul sinyal ekstraseluler spesifik pada reseptor dalam membran plasma akan memicu langkah pertama dalam rantai inter aksimolekuleryaitu jalur transduksi sinyal yang akan menimbulkan respon tertentu didalam sel.

Reseptor yang diaktifkan akan mengaktifkan molekul lain.

Interaksi protein merupakan tema yang menyatukan semua pengaturan pada tingkat sel

Fosforilasi protein

Merupakan suatu pengaturan yang umum didalam sel.

Merupakan mekanisme utama dalam trans duksi sinyal.

Pengaktifan protein dilakukan dengan cara menambah atau mengurangi gugus fosfat didalamnya.

Enzim yang turut membantu perpindahan ini adalah protein kinase

Kerja enzim protein kinase berbeda dengan enzim tirosin kinase.

Enzim protein kinase sitoplasmik bertindak tidak pada dirinya sendiri tetapi pada protein substrat lain. Dan menfosforilasi substratnya pada salah satu dari 2 asam amino serin atau treonin.

Serin/ teronin kinase memegang pengaruh yang sangat besar dalam jalur pensinyalan pada hewan, fungi , tumbuhan.

Molekul kecil dan ion kecil tertentu merupakan komponen utama dalam jalur pensinyalan

Tidak semua komponen jalur pensinyalan adalah protein.

Molekul kecil atau ion kecil non protein yang dapat larut dalam air disebut dengan mesenjer kedua ( Molekul sinyal ekstraseluler yang mengikat reseptor membran merupakan “mesenjer pertama” jalur).

Karena mesenjer kedua ( AMP siklik) kecil larut dalam air,sehingga dapat mudah mengalir keseluruh sel dengan berdifusi.

E.W.Sutherland menemukan epinefrin sebagai mesenjer pertama, sedangkan AMP siklik merupakan mesenjer kedua yang meneruskan si-

nyal dari membran plasma kemesin metabolik dalam sitoplasma. Pengikatan epinefrin pada membran plasma sel hati akan meningkatkan

konsentrasi senyawa adenosin monofosfat siklik yang disingkat AMP siklik atau cAMP. Enzim yang ada didalam membran plasma (adenil siklase) akan mengubah ATP menjadi cAMP sebagai respons terhadap sinyal ekstraseluler.

Adenil siklase menjadi aktif bila epinefrin terikat pada protein reseptor spesifik.

Epinefrin dan beberapa komponen seperti protein G,reseptor terkait protein G dan protein kinase akan memicu jalur yang melibatkan cAMP.

Metabolisme sempurna bila ada protein G yang akan menghimbibisi

( menghambat) adenilil siklase. Molekul sinyal yang berbeda mengakibatkan reseptor yang berbeda yang

mengaktifkan protein G inhibitoris

▓ Ion Kalsium dan Inositol Trifosfat

Banyak molekul sinyal pada neurotransmiter faktor pertumbuhandan sejumlah hormon,menginduksi respons pada sel target melalui jalur transduksi sinyal yang akan meningkatkan konsentrasi ion kalsiumsitolitik.

Kalsium digunakan sebagai mesenjer kedua daripada cAMP.

Peningkatan konsentrasi kalsium sitosolik akan meningkatkan respon pada sel hewan.

Respon Seluler Terhadap Sinyal

Dalam merespon sinyal suatu sel dapat mengatur aktivitas`dalam sitoplasma atau transkripsi dalam nukleus.

Jalur yang rumit memperkuat dan menentu kan respons sel terhadap sinyal. Penguatan sinyal Kekhususan pensinyalan sel