Pertautan dan Komunikasi Antar Sel

35
PERTAUTAN DAN KOMUNIKASI ANTAR SEL Dr. Bambang Heru B., MS.

description

Biologi Sel Farmasi

Transcript of Pertautan dan Komunikasi Antar Sel

PERTAUTAN DAN KOMUNIKASI ANTAR SEL

Dr. Bambang Heru B., MS.

PERTAUTAN ANTAR SEL

• Pada jaringan hewan, antar sel-selnya dipisahkan oleh suatu lapisan ekstraseluler atau disebut matriks.

• Selain itu, membrane plasma sel sejaringan dan dengan sel jaringan tetangga atau antar sel dengan matriks ekstraseluler dihubungkan dengan suatu pertautan (junction).

• Junction interseluler membantu mengintegrasikan sel-sel ke dalam tingkatan struktur dan fungsi yang lebih tinggi

• Pertautan ini banyak dijumpai khususnya pada jaringan epithelium.

• Pertautan ini diperlukan untuk komunikasi dan penyaluran zat.

Serabut kolagen

Mol. proteoglikanfibronektin

integrin

• Pada jaringan vertebrata ada 4 jenis pertautan yaitu : tight junctions, adherens junctions, gap junctions dan desmosomes.

• Sedangkan pada jaringan tumbuhan, kontak antar membrane plasma berlangsung melalui celah pada dinding sel yang disebut plasmodesmata.

Tight junction (zonula occludens = pertautan ketat)• Dua sel yang membran-membrannya melekat erat

membentuk suatu penghalang cairan. Titik pertautan bersusun membentuk pita, dan biasanya terletak dekat ke rongga atau membrana basalis. Pertautan ini termasuk dalam kompleks pertautan.

• Pertautan ini dibentuk oleh protein claudin, yang bergabung bersama dengan sitoskeleton dari sel-sel berbatasan.

• Epithelium dikelompokkan sebagai “ketat” atau “lemah” bergantung pada kemampuan pertautan ketat untuk mencegah pergerakan air dan zat-zat larut (makromolekul).

Pertautan ini mempunyai fungsi penting : • Memegang dua sel bersama-sama • Memblokir pergerakan protein integral membran antara

permukaan apikal dengan basolateral dari sel. Jadi mempunyai fungsi khusus pada setiap permukaan, misalnya :

Endositosis diperantarai receptor pada bagian permukaan apical

Menjaga proses eksositosis pada permukaan basolateral Pertautan ini mencegah melintasnya molekul dan ion

sepanjang ruang antar sel. Jadi, bahan harus masuk sel melalui diffusi atau transport aktif supaya dapat melewati jaringan. Jalur ini memberikan kontrol pada setiap jenis substansi yang lewat.

Adherens junctions• Adherens junctions memberi perlekatan mekanis yang

kuat antar sel-sel berbatasan. Pertautan ini melekatkan sel-sel otot jantung bersama-sama sehingga memudahkan organ jantung berkontraksi. Selain itu, pertautan ini juga melekatkan sel-sel epithelium dan bertanggung jawab terhadap adanya inhibisi kontak.

• Adherens junctions dibentuk dari : cadherins — protein transmembrane yang mana :

– segmen ektrasellular dapat melekat satu sama lain dan bagian intraseluler dapat berikatan dengan

catenins. Catenins dihubungkan dengan filament actin • Hilangnya fungsi adherens junctions dapat mengarah

pada metastasis suatu tumor.

(catenins)

Gap Junctions (pertautan celah)

• Pertautan ini merupakan saluran antar sel dengan diameter sekitar 1,5 – 2 nm. Pertautan ini penting untuk lalu lintas bebas antar sel dari ion-ion dan molekul-molekul kecil (berat molekul sampai 1000 dalton).

• Gap junction dibangun dari 4 (kadang-kadang 6) Gap junction dibangun dari 4 (kadang-kadang 6) protein transmembran yang disebut protein transmembran yang disebut connexinsconnexins atau atau hemichannels. hemichannels.

• Pertautan celah penting khususnya pada otot jantung Pertautan celah penting khususnya pada otot jantung yang melalukan sinyal secara efisien sehingga sel-sel yang melalukan sinyal secara efisien sehingga sel-sel otot jantung berkontraksi. Meskipun demikian, kini otot jantung berkontraksi. Meskipun demikian, kini telah diketahui bahwa pertautan celah penting untuk telah diketahui bahwa pertautan celah penting untuk seluruh jaringan tubuh, kecuali sel-sel yang motil seluruh jaringan tubuh, kecuali sel-sel yang motil seperti sperma atau eritrosit.seperti sperma atau eritrosit.

DesmosomesDesmosomes• Desmosomes penting untuk melekatkan atau untuk Desmosomes penting untuk melekatkan atau untuk

terjadinya adhesi antar sel sepopulasi agar menjadi terjadinya adhesi antar sel sepopulasi agar menjadi kompak dan rapat. Umum dijumpai pada epithelium kompak dan rapat. Umum dijumpai pada epithelium (misal : epithelium kulit). Desmosomes melekat pada (misal : epithelium kulit). Desmosomes melekat pada filament intermediate dari keratin dalam sitoplasma. filament intermediate dari keratin dalam sitoplasma. Kehilangan fungsi perlekatan (desmosom) antar sel-Kehilangan fungsi perlekatan (desmosom) antar sel-sel yang menyusun epithelium kulit dapat sel yang menyusun epithelium kulit dapat menyebabkan blistering disease (melepuh).menyebabkan blistering disease (melepuh).

HemidesmosomesHemidesmosomesSama dengan desmosom, Sama dengan desmosom, namun melekatkan sel-sel namun melekatkan sel-sel epithelium pada bagian epithelium pada bagian lamina basalis (membrane lamina basalis (membrane dasar). dasar).

PlasmodesmataPlasmodesmataPlasmodesmata penting Plasmodesmata penting untuk pergerakan ion-ion, untuk pergerakan ion-ion, molekul-molekul kecil seperti molekul-molekul kecil seperti gula dan asam amino bahkan gula dan asam amino bahkan makromolekul seperti RNA makromolekul seperti RNA dan protein, antar sel . dan protein, antar sel . Bahkan molekul-molekul Bahkan molekul-molekul besar dapat melintasinya besar dapat melintasinya dengan bantuan filament dengan bantuan filament actin. actin.

Komunikasi SelularKomunikasi Selular Sel pada organisma multiseluler harus berkomunikasi Sel pada organisma multiseluler harus berkomunikasi

satu sama lain dalam rangka mengarahkan dan satu sama lain dalam rangka mengarahkan dan mengatur pertumbuhan, perkembangan dan organisasi. mengatur pertumbuhan, perkembangan dan organisasi.

Komunikasi antar sel dapat dibedakan menjadi 3 yaitu :Komunikasi antar sel dapat dibedakan menjadi 3 yaitu : komunikasi melalui molekul yang disekresikomunikasi melalui molekul yang disekresi Pada cara ini, suatu sel mensekresi suatu molekul yang Pada cara ini, suatu sel mensekresi suatu molekul yang

kemudian ditangkap oleh sel lain. Molekul yang kemudian ditangkap oleh sel lain. Molekul yang disekresi disebut molekul sinyal (disekresi disebut molekul sinyal (signaling moleculesignaling molecule). ). Contoh molekul sinyal adalah hormon, neurotransmitter, Contoh molekul sinyal adalah hormon, neurotransmitter, faktor pertumbuhan, sitokin dan lain-lain.faktor pertumbuhan, sitokin dan lain-lain.

Komunikasi melalui molekul terpapar membranKomunikasi melalui molekul terpapar membran Salah satu contoh komunikasi jenis ini adalah komunikasi Salah satu contoh komunikasi jenis ini adalah komunikasi

antar sel limfosit T dan makrofag melalui pengikatan antar sel limfosit T dan makrofag melalui pengikatan T-T-cell receptorcell receptor (TCR) dan HLA ( (TCR) dan HLA (Human Leucocyte AntigenHuman Leucocyte Antigen).).

Komunikasi melalui hubungan celah (Komunikasi melalui hubungan celah (gap junctiongap junction)) Dua sel terletak berdampingan dapat saling Dua sel terletak berdampingan dapat saling

berhubungan melalui suatu ”lubang” yang dapat berhubungan melalui suatu ”lubang” yang dapat berfungsi sebagai saluran senyawa-senyawa berfungsi sebagai saluran senyawa-senyawa tertentu untuk berdiffusitertentu untuk berdiffusi

Komunikasi melalui molekul yang disekresiKomunikasi melalui molekul yang disekresi Tergantung letak sel sasaran, maka komunikasi Tergantung letak sel sasaran, maka komunikasi

melalui molekul yang disekresi terdiri atas :melalui molekul yang disekresi terdiri atas : Modus endokrin : sel sasaran terletak jauh dari sel Modus endokrin : sel sasaran terletak jauh dari sel

yang mensekresi sinyal sehingga hanya dapat yang mensekresi sinyal sehingga hanya dapat dicapai melalui aliran darah. Hormon merupakan dicapai melalui aliran darah. Hormon merupakan molekul sinyal yang menggunakan modus ini. molekul sinyal yang menggunakan modus ini.

Modus sinaptik : bagian sel yang menjulur jauh atau Modus sinaptik : bagian sel yang menjulur jauh atau komunikasi antar sel syaraf (neuron). Komunikasi komunikasi antar sel syaraf (neuron). Komunikasi antar neuron pada mulanya terjadi melalui impuls antar neuron pada mulanya terjadi melalui impuls aliran listrik sampai mencapai sinapsis. Bila impuls aliran listrik sampai mencapai sinapsis. Bila impuls sudah mencapai sinapsis, impuls ini akan memicu sudah mencapai sinapsis, impuls ini akan memicu sekresi molekul sinyal khusus (neurotransmitter) sekresi molekul sinyal khusus (neurotransmitter) yang akan ditangkap oleh neuron berikutnya.yang akan ditangkap oleh neuron berikutnya.

Modus parakrin : sel sasaran terletak berdekatan. Modus ini digunakan berbagai molekul sinyal seperti faktor pertumbuhan, berbagai sitokin (misalnya : interleukin, interferon, prostaglandin dan lain-lain). Molekul sinyal yang menggunakan modus parakrin sering disebut hormon lokal atau hormon parakrin.

Modus otokrin : molekul sinya disintesis dan kemudian ditangkap oleh sel itu sendiri. Salah satu senyawa yang menggunakan modus ini adalah IL-4 (interleukin-4) yang disekresi oleh limfosit B dan ditangkap oleh sel itu sendiri.

• Selain itu, suatu molekul sinyal dapat menggunakan lebih dari satu modus. Misalnya, adrenalin, bila disekresi oleh kelenjar adrenal akan bertindak sebagai hormon dan menggunakan modus endokrin. Adrenalin juga dapat disekresi oleh neuron-neuron tertentu (neuron adrenergik). Dalam hal ini, adrenalin bertindak sebagai neurotransmitter dan menggunakan modus sinaptik.

Modus Parakrin

Modus endokrin

Modus Sinaps

a. Gap junction b. Terpapar membran

• The origins of our understanding of cell signaling were pioneered by E.W. Sutherland and his colleagues.– Their work investigated how the animal hormone

epinephrine stimulates breakdown of the storage polysaccharide glycogen in liver and skeletal muscle.

– Breakdown of glycogen releases glucose derivatives that can be used for fuel in glycolysis or released as glucose in the blood for fuel elsewhere.

– One effect of the release of epinephrine from the adrenal gland is mobilization of fuel reserves.

The three stages of cell signaling are reception, transduction, and response

Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

• The process must involve three stages.– In reception, a chemical signal binds to a

cellular protein, typically at the cell’s surface.– In transduction, binding leads to a change in

the receptor that triggers a series of changes along a signal-transduction pathway.

– In response, the transduced signal triggers a specific cellular activity.

Copyright © 2002 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

RESEPTOR MOLEKUL SINYAL• Suatu sel dapat bertindak sebagai sel sasaran untuk

molekul sinyal tertentu, karena sel tersebut memiliki suatu reseptor yang dapat menangkap molekul sinyal tersebut. Setiap molekul sinyal memiliki reseptor yang spesifik untuk molekul tersebut.

• Menurut lokasinya, dapat dibedakan dua kelompok reseptor, yaitu reseptor sitosolik (terletak di dalam sitosol) dan reseptor transmembran (terletak pada permukaan membrane sel).

• Molekul sinyal yang bersifat hidrofobik dapat menembus membrane sel. Untuk molekul sinyal jenis ini, reseptor terdapat di dalam sitosol. Sebaliknya, yang hidrofilik memerlukan reseptor pada permukaan sel karena tidak dapat menembus membran sel.

• Molekul sinyal yang hidrofilik dapat larut di dalam Molekul sinyal yang hidrofilik dapat larut di dalam plasma darah, sebaliknya yang hidrofobik, untuk plasma darah, sebaliknya yang hidrofobik, untuk transportasinya perlu diikatkan pada suatu transportasinya perlu diikatkan pada suatu protein, misalnya albumin atau protein khusus protein, misalnya albumin atau protein khusus yang disebut protein pengangkut (yang disebut protein pengangkut (carrier proteincarrier protein). ). Karena molekul sinyal yang hidrofilik tidak dapat Karena molekul sinyal yang hidrofilik tidak dapat menembus membrane sel, maka pesan yang menembus membrane sel, maka pesan yang dibawa harus dialihkan (ditransduksi) kepada dibawa harus dialihkan (ditransduksi) kepada molekul lain yang terdapat di dalam sel. molekul lain yang terdapat di dalam sel.

• Fenomena ini melahirkan konsep Fenomena ini melahirkan konsep first messenger-first messenger-second messengersecond messenger yang pertama kali yang pertama kali dikemukakan oleh Sutherland pada tahun 1960. dikemukakan oleh Sutherland pada tahun 1960. First messengerFirst messenger berupa molekul sinyal ekstrasel berupa molekul sinyal ekstrasel (misalnya hormone hidrofilik), sedangkan (misalnya hormone hidrofilik), sedangkan second second messengermessenger adalah molekul sinyal intrasel seperti adalah molekul sinyal intrasel seperti misalnya cAMP (cyclic Adenosine Mono Phosphate) misalnya cAMP (cyclic Adenosine Mono Phosphate) dan Ca2+. dan Ca2+.

Penyampaian pesan dengan cara transduksi melibatkan Penyampaian pesan dengan cara transduksi melibatkan reseptor transmembran yang merupakan bagian dari reseptor transmembran yang merupakan bagian dari molekul transduktor membrane (hormone hidrofilik) serta molekul transduktor membrane (hormone hidrofilik) serta reseptor sitosolik yang merupakan bagian dari molekul reseptor sitosolik yang merupakan bagian dari molekul transduktor sitosol (cAMP dan Ca2+). transduktor sitosol (cAMP dan Ca2+).

Reseptor transmembran dapat dibagi dalam 4 kelompok Reseptor transmembran dapat dibagi dalam 4 kelompok yaitu :yaitu :

Reseptor terkait saluran (Reseptor terkait saluran (channel-linked receptorchannel-linked receptor)) Berupa saluran ion yang akan membuka bila reseptor Berupa saluran ion yang akan membuka bila reseptor

mengikat ligan. Reseptor jenis ini digunakan oleh mengikat ligan. Reseptor jenis ini digunakan oleh berbagai neurotransmitter dan hormone.berbagai neurotransmitter dan hormone.

Reseptor terkait protein-G (Reseptor terkait protein-G (G-protein-linked receptorG-protein-linked receptor)) Transduksi sinyal melalui jenis reseptor ini melibatkan 3 Transduksi sinyal melalui jenis reseptor ini melibatkan 3

molekul terkait membrane yaitu reseptor itu sendiri, molekul terkait membrane yaitu reseptor itu sendiri, protein G dan suatu molekul efektor.protein G dan suatu molekul efektor.

Istilah “G-protein” merupakan singkatan dari Istilah “G-protein” merupakan singkatan dari guanosin-binding protein. Reseptor terkait guanosin-binding protein. Reseptor terkait protein-G tidak hanya digunakan oleh hormon, protein-G tidak hanya digunakan oleh hormon, tetapi juga digunakan oleh senyawa sinyal lain tetapi juga digunakan oleh senyawa sinyal lain seperti neurotransmitter dan hormone-hormon seperti neurotransmitter dan hormone-hormon parakrin. Ion Ca2+ dapat dianggap sebagai parakrin. Ion Ca2+ dapat dianggap sebagai molekul sinyal intrasel yang terlibat dalam molekul sinyal intrasel yang terlibat dalam berbagai proses seperti kontraksi otot, sekresi berbagai proses seperti kontraksi otot, sekresi neurotransmitter dan aktivasi berbagai enzim. neurotransmitter dan aktivasi berbagai enzim.

Reseptor katalitik (Reseptor katalitik (catalytic receptorcatalytic receptor)) Reseptor ini apabila mengikat ligan akan Reseptor ini apabila mengikat ligan akan

menunjukkan aktivitas enzim. Sebagian besar menunjukkan aktivitas enzim. Sebagian besar reseptor katalitik yang dikenal saat ini reseptor katalitik yang dikenal saat ini menunjukkan aktivitas protein kinase yang menunjukkan aktivitas protein kinase yang khusus memfosforilasi gugus tirosin dalam khusus memfosforilasi gugus tirosin dalam rantai polipeptida (protein) dan oleh karena rantai polipeptida (protein) dan oleh karena itu disebut reseptor protein tirosin kinase itu disebut reseptor protein tirosin kinase (RPTK). (RPTK).

RPTK kebanyakan digunakan oleh faktor-faktor pertumbuhan misalnya EGF (epidermal growth factor), PDGF (platelet-derived growth factor) dan lain-lain. Satu-satunya hormone yang menggunakan RPTK adalah insulin.

Reseptor terkait enzim (enzyme-associate receptor)Reseptor ini tidak menunjukkan aktivitas enzimatik, tetapi terikat pada suatu protein yang akan menunjukkan aktivitas bila reseptor mengikat ligannya. Reseptor jenis ini lebih banyak digunakan oleh berbagai sitokin seperti berbagai jenis interleukin (IL) dan interferon (IFN). Satu-satunya hormone yang menggunakan reseptor jenis ini adalah hormone pertumbuhan (growth hormone, GH) yang dikenal juga dengan nama somatotropin.