Interaksi Sel dan Lingkungannya Interaksi antar sel dimaksudkan untuk perkembangbiakan sel dan juga supaya sel d apat berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Interaksi sel dan lingkungannya men cakup hubungan antar sel, hubungan antar sel dan matriks ekstraseluler, dan komu nikasi antar sel. Hubungan antar sel Cell junctions Cell junctions merupakan situs hubungan yang menghubungkan banyak sel dalam jari ngan dengan sel lainnya dan dengan matriks ekstraseluler. Cell junctions merupak an suatu struktur dalam jaringan organisme multiseluler. Cell junctions dapat di klasifikasikan ke dalam 3 grup fungsional yaitu occluding junctions (menempelkan sel bersama-sama dalam epitel dengan cara mencegah molekul-molekul kecil dari k ebocoran satu sisi sel ke sel lainnya), anchoring junctions (melekatkan sel-sel (dan sitoskeleton) ke sel tetangga atau ke matriks ekstraseluler), communicating junctions (memerantarai jalan lintasan sinyal-sinyal kimiawi atau elektrik dari satu sel yang sedang berinteraksi ke sel lainnya), dan channel-forming junction s (mencipkankan lorong-lorong yang menghubungkan dari sel-sel yang berdekatan), serta signal-relaying junctions (memungkinkan sinyal akan diteruskan dari sel ke sel melintasi membran plasma mereka di situs dari sel untuk menghubungkan sel). Klasifikasi fungsional cell junctions: Occluding junctions 1. Tight junctions (hanya vertebrata) 2. Septate junctions (invertebrata) Anchoring junctions Situs-situs pelekatan filamen aktin 1. Cell-cell junctions (adherens junctions) 2. Cell-matrix junctions (focal adhesions) Situs-situs pelekatan intermediate filament 1. Cell-cell junctions (desmosom) 2. Cell-matrix junctions (hemidesmoso) Communicating junctions Channel forming junctions 1. Gap junctions ( di hewan) 2. Plasmodesmata ( di tumbuhan) Signal relaying junctions 1. Chemical synapses ( in the nervous system) 2. Immunological synapses ( in the immune system) Transmembrane ligand-receptor cell-cell signaling contacts (delta-notch,ephrin-e ph,etc,). Anchoring,occluding,and channel-forming junctions can all have signali ng functions in additions to their stuctural roles Occluding junctions Fungsi occluding junctions adalah menghubungkan sel epitel yang satu dengan sel epitel yang lain, membagi sel atas 2 domain yaitu domain apikal dan basolateral, mencegah protein membran di domain apikal bergerak ke domain basolateral, dan m enyegel ruang antar 2 sel serta mencegah lalu lintas molekul di ruang antar sel. Tight junctions merupakan occluding junctions yang penting dalam mempertahankan perbedaan konsentrasi molekul-molekul hidrofilik kecil diseberang lembaran-lemba ran sel epitel. Protein transmembran utama pada tight junctions adalah claudin y ang penting untuk pembentukan tight junctions dan fungsinya berbeda dalam tight junctions yang berbeda. Protein transmembran utama yang kedua pada tight junctio ns adalah occludin, fungsinya tidak jelas. Claudin dan occludin berikatan dengan protein membran periferal intraseluler yang disebut protein ZO. Claudin, occlud in, dan protein ZO ditemukan dapat berikatan dengan tight junctions. Septate junctions merupakan occluding junctions yang utama pada invertebrata. Mo rfologinya berbeda dengan tight junctions. Protein yang disebut Discs-large, yan g dibutuhkan untuk pembentukan septate junctions pada Drosophila, secara struktu r berhubungan dengan protein ZO yang ditemukan dalam tight junctions vertebrata.

Anchoring junctions Anchoring junctions menghubungkan sitoskeleton suatu sel ke sitoskeleton sel tet angganya atau ke matriks ekstraseluler. Anchoring junctions tersebar luas dalam jaringan-jaringan hewan dan paling melimpah dalam sel-sel jantung, otot, dan epi dermis. Fungsi anchoring junctions adalah menghubungkan sel dengan sel, menghubu ngkan sitoskeleton 2 sel yang berdampingan, menyatukan sel dalam satu kesatuan k okoh, dan menghubungkan sel dengan matriks ekstraseluler. Protein penyusun anchoring junctions adalah intracellular anchor proteins dan tr ansmembrane adhesion proteins. Anchoring junctions terdapat dalam 4 bentuk yang berbeda secara fungsional yaitu adherens junctions dan desmosom (memegang sel bersama-sama dan dibentuk oleh tr ansmembrane adhesion proteins yang termasuk dalam famili cadherin), focal adhesi ons dan hemidesmosom (mengikat sel-sel pada matriks ekstraseluler dan dibentuk o leh transmembrane adhesion proteins pada famili integrin). Communicating junctions Gap junctions merupakan celah sempit diantara membran 2 sel atau dinding sel (se kitar 2-4 nm) yang dihubungkan oleh channel protein. Gap junctions disusun oleh connexon (12 satuan protein), connexon tersusun atas 6 subunit connexin transmem bran. Komunikasi gap junctions juga dapat diregulasi oleh sinyal-sinyal ekstraseluler. Contohnya adalah neurotransmitter dopamine yang mengurangi komunikasi gap junct ions diantara kelas neuron dalam retina sebagai jawaban atas peningkatan dalam i ntensitas cahaya. Fungsi gap junctions adalah membolehkan jalan lintasan ion-ion dan molekul-molek ul kecil yang dapat larut dalam air. Desmosom Desmosom menghubungkan intermediate filaments dari sel ke sel. Desmosom biasanya ada di epitel (misalnya kulit). Desmosom juga ditemukan dalam jaringan otot dim ana mereka mengikat sel-sel otot ke sel yang lainnya. Protein pelekatan sel pada desmosom, desmoglein dan desmokolin, merupakan anggot a famili cadherin pada molekul-molekul pelekatan sel yang merupakan protein tran smembran yang menjembatani ruang antara sel-sel epitel yang berdekatan dengan ca ra pengikatan homofilik pada domain ekstraseluler ke cadherin desmosom lainnya p ada sel yang berdekatan. Kedua protein tersebut memiliki 5 domain ekstraseluler dan memiliki domain pengikatan kalsium. Penyakit-penyakit blistering (melepuh) seperti Pemphigus vulgaris dapat berkenaa n dengan cacat genetik dalam protein desmosom atau berkenaan dengan respon autoi mun. Plasmodesmata Plasmodesmata merupakan hanya junction interseluler dalam tumbuhan. Suatu sel tu mbuhan mungkin memiliki antara 103 dan 105 plasmodesmata yang menghubungkannya d engan sel-sel yang berdekatan. Di tumbuhan, plasmodesmata melakukan banyak fungs i yang sama seperti gap junctions. Plasmodesmata berfungsi menghubungkan sel yan g satu dengan sel lainnya melalui retikulum endoplasma dengan celah yang disebut desmotubul; memberikan suatu rute yang mudah untuk pergerakan ion-ion, molekulmolekul kecil seperti gula dan asam amino, dan makromolekul seperti RNA antar se l. Hubungan antara sel dan matriks ekstraseluler Matriks ekstraseluler merupakan komponen paling besar pada kulit normal dan memb erikan sifat yang unik pada kulit dari elastisitas, daya rentang dan pemadatanny a. Matriks ekstraseluler merupakan komponen paling besar pada lapisan kulit derm is. Matriks ekstraseluler dapat mempengaruhi bentuk sel, kelangsungan hidup sel, perkembangbiakan sel, polaritas dan kelakuan sel. Sebagian besar sel perlu mele kat ke matriks ekstraseluler untuk tumbuh dan berkembangbiak. 2 kelas utama makromolekul yang menyusun matriks ekstraseluler: Rantai-rantai po lisakarida pada kelas yang disebut glikosaminoglikans (GAGs), yang biasanya dite

mukan terhubung secara kovalen dengan protein dalam bentuk proteoglikan dan Fibr ous proteins, yang meliputi kolagen, elastin, fibronektin, dan laminin, yang mem iliki fungsi struktural dan adhesif. Glikosaminoglikans (GAGs) GAGs merupakan rantai-rantai polisakarida tidak bercabang yang tersusun atas uni t-unit disakarida berulang dan merupakan grup heterogenus pada rantai-rantai pol isakarida yang bermuatan negatif yang terhubung secara kovalen dengan protein un tuk membentuk molekul proteoglikan. Disebut GAGs karena satu dari 2 gula pada di sakarida yang berulang selalu merupakan gula amino (N-acetylglucosamine/N-acetyl galactosamine). Gula kedua biasanya asam uronat (glukuronat atau iduronat). GAGs sangat bermuatan negatif karena ada grup sulfat atau karboksil pada sebagian be sar gulanya. 4 grup utama GAGs dibedakan berdasarkan gulanya, tipe hubungan diantara gula, da n jumlah serta lokasi grup sulfat: (1) hyaluronan, (2) chondroitin sulfat dan de rmatan sulfat, (3) heparan sulfat, dan (4) keratan sulfat. Contoh GAGs: hyaluron an dan proteoglikan. Hyaluronan merupakan GAGs yang paling sederhana. Hyaluronan tidak mengandung gul a yang bersulfat, semua unit disakaridanya sama, panjang rantainya sangat besar (ribuan monomer gula), dan umumnya tidak terhubung secara kovalen dengan beberap a protein inti. Proteoglikan tersusun atas rantai-rantai GAG yang terhubung seca ra kovalen dengan protein inti. Proteoglikan dianggap memiliki sebuah peranan ut ama dalam pemberian isyarat kimiawi diantara sel. Kolagen Kolagen merupakan protein utama pada matriks ekstraseluler dan merupakan sebuah famili fibrous protein yang ditemukan dalam semua hewan multiseluler. Tipe utama kolagen yang ditemukan pada jaringan penghubung adalah tipe I, II, III, V, dan XI. Rantai polipeptida kolagen disintesis pada ribosom yang terikat membran dan dimasukkan ke dalam lumen retikulum endoplasma sebagai prekursor besar, yang dis ebut rantai pro-. Setiap rantai pro- lalu bergabung dengan dua yang lainnya untuk me mbentuk molekul heliks yang terikat hidrogen dan triple-stranded yang dikenal se bagai prokolagen. Setelah sekresi, molekul prokolagen fibrillar dipotong menjadi molekul kolagen, yang berkumpul menjadi fibril.Dalam pemanfaatannya, kolagen di gunakan untuk bahan kosmetik agar kulit menjadi kencang karena sifatnya yang len tur. Fibronektin Fibronektin merupakan protein ekstraseluler yang membantu sel melekat dengan mat riks dan merupakan glikoprotein besar yang ditemukan dalam semua vertebrata. Fib ronektin adalah dimer yang tersusun atas 2 subunit yang sangat besar yang terhub ung dengan ikatan disulfida pada satu ujungnya. Tipe utamanya disebut ulangan fi bronektin tipe III, berikatan dengan integrin. Tipe ini memiliki panjang sekitar 90 asam amino. Fibronektin muncul dalam bentuk yang dapat larut dan fibrillar. Ada banyak isofo rm fibronektin yaitu fibronektin plasma dan fibril fibronektin. Pentingnya fibro nektin pada perkembangan hewan ditunjukkan dengan eksperimen inaktivasi gen. Fibronektin tidak hanya penting untuk pelekatan sel ke matriks tapi juga untuk m enuntun migrasi sel dalam embrio vertebrata. Fibronektin memiliki banyak fungsi, yang membolehkannya berinteraksi dengan banyak zat ekstraseluler, seperti kolag en, fibrin dan heparin, dan dengan reseptor membran yang spesifik pada sel-sel y ang responsif.