2005,RRE/AB,SITH ITB

INTERAKSI ANTAR SEL-SEL DAN LINGKUNGANNYA

Biologi Sel Dasar

BI-100A

2005,RRE/AB,SITH ITB

INTERAKSI ANTAR SEL-SEL DAN LINGKUNGANNYA : 1) Sel – Sel2) Sel - Matriks ekstraselular(Jaringan)

2005,RRE/AB,SITH ITB

2005,RRE/AB,SITH ITB

Tipe penyampaian molekul sinyal• Endokrinsel target jauh hormondibawa melalui pembuluh darah

• parakrinMediator local mempengaruhisel target sekitar/ tetangga

• dirusak oleh suatu enzimekstraselular atau diimobilisasioleh ECM

• Autokrin / (contact dependent)sel responsif terhadap substansiyang dihasilkan oleh sel itusendiri atau sel sekitarnya

• Sinaptik(neuronal)Penyampaian sinyal dapatdilakukan dengan cara protein dari suatu sel berikatan langsungdengan protein lain pada sel lain.

2005,RRE/AB,SITH ITB

2005,RRE/AB,SITH ITB

Sel berkomunikasi secara kimiawi : Signal-ReseptorMolekul sinyal bekerja dengan konsentrasi rendah <10-8M & reseptor berikatan dengan afinitas yang tinggi, menimbulkan suatukaskade sinyal intraselular yang dapat mengubah respons sel.

Molekul sinyal :

•protein, peptida kecil, asam amino,•nukleotida, •steroid, retinoid, derivat asam lemak.•Gas terlarut seperti NO dan CO

Kebanyakan molekul sinyal dikeluarkan oleh sel dengan cara :

•eksositosis•difusi (sekresi)melalui membran plasma,•terikat pada permukaan sel pemberi signal

2005,RRE/AB,SITH ITB

Contoh : Viagra merangsangdisekresikannya gas NO shgpemb.darah relax /melebar

2005,RRE/AB,SITH ITB

Epinefrin berikatan dengan Reseptorterikat protein G

• epinefrinberikatan ke reseptorb-adrenergik pada permukaansel hati dan adiposa.

• Epinefrin yang berikatan denganreseptor menimbulkan efekberbeda :– Epinefrin yang berikatan dengan

b-adrenergik pada sel otot jantungpeningkatan kontraksi ototsupply darah meningkat

– Pada sel otot polos intestin relaksasi otot– Pada sel otot polos saluran darah di ginjal, kulit, intestin

reseptor lain receptor a2-adrenergik arteri konstriksi

2005,RRE/AB,SITH ITB

Protein Reseptor :

A-Pada membran sel : mol larut air i.e. neurotransmiter & hormon peptida,GroF

B-Dalam sel : Sinyal hormon yang larutlemak (steroid spt estrogen, progesteron, testosteron), asamretinoat,Vit D, gas NO

1)dalam sitoplasma 2)dalam inti sel

2005,RRE/AB,SITH ITB

Aktivasi Reseptor pada permukaan sel

4 kelompok reseptor :1. Reseptor terikat protein G (> 100)

Ligand – reseptor aktifasi protein G aktivasi/hambat suatu enzimmengaktivasi ion channel atau second messenger. Contoh : reseptor untukepinefrin (B-adrenergic), serotonin, glukagon

2. reseptor ion channelLigand – reseptor perubahan konformasi reseptor aliran ion tertentu

(K,Na,Ca,Cl ubah potensial elektris pada membran sel. eg reseptor asetilkolin

3. reseptor yang berikatan dengan tirosin kinase

Reseptor tidak memiliki aktivitas katalitik.

Ligand – reseptor stimulasi dimerisasi reseptor interaksi dengan protein tirosin kinase pada sitosol. Contoh : faktor tumbuh

4. Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik

Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik.

Ligand – reseptor katalisasi GTP cGMP atau berperan sebagai protein fosfatase mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptortirosin kinase). Contoh : reseptor insulin

2005,RRE/AB,SITH ITB

Penyampaian sinyal/informasi ke dalam sel

Sinyal disampaikan ke sel target melalui molekul intrasel dalamjalur kaskade sinyal :

• Inisiasi– Sinyal berikatan dengan reseptor

/ligan : “Enzyme-linked” & Protein G– Sinyal ligand transformasi

sinyal ke molekul lain :”second messenger”: C-AMP & Calcium

• Amplifikasi– Amplifikasi sinyal yang

diterima:”cascades”protein kinase– Distribusi sinyal untuk pengaruhi

beberapa efek secara paralel

2005,RRE/AB,SITH ITB

2005,RRE/AB,SITH ITB

Respon sel terhadap sinyal

A. 1 sinyal 1 tipe reseptoraneka efek pada berbagai sel:

bentuk sel, pergerakan, metabolisme, ekspresi gen

B. Setiap sel punya beranekaragam reseptor spesifikuntuk aneka sinyal selmemberi responmisalkan efek untukkelulusan hidup & diferensiasi

2005,RRE/AB,SITH ITB

Langkah-langkah komunikasi• Sintesa molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

• Pelepasan molekul sinyal oleh sel yang memberi sinyal

• Transpor sinyal oleh sel target

• Pengikatan sinyal oleh reseptor spesifik yang menyebabkanaktivasi reseptor tersebut

• Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel

• Perubahan spesifik fungsi, metabolisme, atau perkembangansel

• Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel

2005,RRE/AB,SITH ITB

Steroidhormone

ANIMASI :

TARGETCELL Receptor

protein

1

2

3NUCLEUS

DNA

Hormone-receptorcomplex

4

mRNATranscription

Newprotein

Cellular response:activation of a geneand synthesis ofnew protein

• Steroid hormones bind to intracellular receptors

– The steroid-receptor complex binds to DNA, turning specific genes on or off (receptor act as gene regulator)

In this example, a new protein is synthesized

• Other: act as Enzymes, eg.NO-guanylyl cyclase-catalyze synthesis. of GMP

2005,RRE/AB,SITH ITB

(1) A hormone binds to a receptor protein in the plasma membrane

Hormone(epinephrine)

(2) The receptor protein activates a signal-transduction pathway in the cell

(3) A series of relay molecules transmits the signal to a protein that carries out the cell’s response

1

2

3

RECEPTORPROTEIN

TARGETCELL

Plasmamembrane

Relaymolecules

Signal-transductionpathway

Glycogen Glucogen

Cellular response(in this example, glycogen breakdown)

2005,RRE/AB,SITH ITB

Senyawa yang berikatan dengan reseptor membran

- neurotransmitters yang bersifat induktif : acetylcholine, glutamate, serotonin. -- Inhibitory neurotransmitters: GABA, glycine- Obat: Valium and Prozac mempengaruhi levels atau sensitivitas neurotransmitter - Neurotoxins, snake venoms, curare, and strychnine dapat mem blok signal

neurotransmitter

2005,RRE/AB,SITH ITB

Cell surface proteins mediate cell-cell interactions.• Cell Jaringan :

misal darah dan otot

• Tiap sel memiliki molekulmarker : menentukanidentitas “cell-tissue specific”, sehingga sel lain yang kontak dapat mengenalimarker tersebut.

• Macam marker :

1. Glikolipid : umum padapermukaan sel, mis: gol.darah

2. Protein “Majorhistocompatibilitycomplex”(MHC) untukmembedakan “self” dengan“non-self”,eg. imunoglobulin

2005,RRE/AB,SITH ITB

Adhesi antar sel pada jaringan dan matrik : “Cell Junction”Tiga kelompok cell junction :

1. occluding junctions: i.e. tight junctions hanya vertebrata

2. anchoring junctions :A - berikatan dengan filamin aktin : i. sel-sel - (mis. Adhesion belts)ii. sel-ECM - (mis. focal contacts)

B. -berikatan dengan filamen intermediat : i. sel-sel (desmosom)ii. sel-matriks (hemidesmosom)

3. Communicating junction : a. Gap junctionsb. Chemical synapsesc. Plasmodesmata (pada tumbuhan)

2005,RRE/AB,SITH ITB

Tight junctions : menghubungkan mbr plasma sel yg bersebelahan1. barier selektif permeabilitas:mempertahankan perbedaan

komposisi cairan pada sisi sel yang berbeda2. transmembran protein : claudin & ocludin3. fungsi : -Menjaga komposisi seny. dlm rongga saluran / lumen

-Transport nutrisi secara selektifTight junction antara sel epitel berperan untuk mencegah difusi :1. barrier untuk difusi protein membr antara domain apical

dan membran basolateral2. mencegah kebocoran

molekul larut air

2005,RRE/AB,SITH ITB

Anchoring junctions : 1. banyak pada sel yang mendapatkan stress mekanik ie.kulit/otot2. menghubungkan sitoskelet sel dengan sel lain atau dengan ECM

Ada 3 jenis :1. Adherens junctions Filamen aktin2. Desmosom filamen intermediate3. Hemidesmosom

2005,RRE/AB,SITH ITB

Adherens junctions

adherens junctions sel/ sel : adhesion belt/zonula adherens

- dekat ujung apeks sel, di bawah tight junctions, Filamen : aktin

- protein pengikat trans membran : cadherin mol. adhesi bergantung Ca2+ : gen yg mengatur “nasib” sel- protein pelekatan intracellular: catenin, vinculin, α-actinin, platoglobin

adherens junctions sel / matriks: Focal contacts/adhesion plaques- protein pengikat trans membr: integrin(>20)

- protein pelekatan intraselular: talin,α-actinin, vinculin- Filamen : aktin

2005,RRE/AB,SITH ITB

Desmosom & hemidesmosom: menarik dan mengikat sangat kuatpenyebaran tekanan melalui epitel ke

ECM di bawahnya

2.Desmosom: sel – sel ,-anchoring sites untuk filamen

intermediate -trans membr linker protein:

cadherin

3.Hemidesmosom:sel– ECM- Filamen intermediate : keratin- Transmembran protein : integrin

2005,RRE/AB,SITH ITB

Gap junctions : antara sel-sel- transmembran protein: connexon tdratas 6 connexin- dapat dilalui oleh ion anorganik dan

molekul larut air < 1000 Da, mis.gulasederhana, as amino

- menyampaikan sinyal elektris dankimiawi : mis kerusakan sel & sinaps

Pd tumbuhan : plasmodesmata

Synaptic junction- sel saraf- diperantarai oleh protocadherin

Communicating Junctions : komunikasi sitoplasma langsung dgn sel sekitar

2005,RRE/AB,SITH ITB

Summary : Junction & non junction

2005,RRE/AB,SITH ITB

Extracellullar matrix :• suatu matriks di luar sel

yang berbatasan denganmembran plasma.

• materi pengemas yang inert• ECM eg. Tendon, tulang lunak,

stroma kornea• berperan dalam menentukan

bentuk dan aktivitas sel.• mempertahankan kondisi sel

yang telah terdiferensiasidan mempertahankankemampuan sel untukmenghasilkan produknya

2005,RRE/AB,SITH ITB

Basal membran (BM):

Mengelilingi sel otot dan sellemak & di bawah jar. epitel, serta sel-sel endotelium

· tempat pelekatan sel; · substrat untuk migrasi sel· membatasi jaringan dalamsuatu organ, · sebagai suatu bariermakromolekul & untuk invasisel ke suatu jaringan