Top Banner
CELL SIGNALING Dr. Dwi Winarni, M.Si. Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya
54

CELL SIGNALING

Feb 12, 2016

Download

Documents

Hashim

CELL SIGNALING. Dr. Dwi Winarni , M.Si . Departemen Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Surabaya. - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: CELL SIGNALING

CELL SIGNALING

Dr. Dwi Winarni, M.Si.Departemen BiologiFakultas Sains dan TeknologiUniversitas Airlangga Surabaya

Page 2: CELL SIGNALING

BERDASAR KAJIAN FOSIL DIPERKIRAKAN BAHWA ORGANISME UNISELULAR ADA SEKITAR 3,5 MILYAR TAHUN YANG LALU, SEDANGKAN ORGANISME MULTISELULAR ADA SEKITAR 2,5 MILYAR TAHUN YANG LALU

?ORGANISME MULTISELULAR MEMERLUKAN WAKTU UNTUK MENGEMBANGKAN MEKANIS-ME YANG MENGATUR AGAR SEL-SEL SALING DAPAT BERKOMUNIKASI UNTUK DAPAT BER-PERAN SEBAGAI ORGANISME UTUH DENGAN PERILAKU YANG TERKOORDINASI

Page 3: CELL SIGNALING

CELL SIGNALING PADA YEAST UNTUK MATING

ORGANISME UNISELULAR MENGGUNAKAN SINYAL UNTUK MEMBERIKAN INFORMASI KEPADA INDIVIDU LAIN

Page 4: CELL SIGNALING

PADA ORGANISME MULTISELULAR, SINYAL INTERSELULAR DIINTERPRETASI OLEH PERANGKAT KOMPLEKS YANG DIMILIKI OLEH SEL SEHINGGA TIAP SEL DAPAT

MENENTUKAN POSISI DAN PERAN KHASNYA DI DALAM TUBUH ORGANISME

MULTISELULAR DAN MEMASTIKAN BAHWA HASIL INTERPRETASI MERUPAKAN RESPONS

YANG SESUAI TERHADAP SINYAL YANG DITERIMA

KEGAGALAN SEL MENANGGAPI SINYAL DAPAT MERUGIKAN BAHKAN MEMBUNUH

ORGANISME

Page 5: CELL SIGNALING

CELL SIGNALING MEMUNGKINKAN TERJADINYA INTERAKSI ANTAR SEL

HUBUNGAN SOSIAL SEL

PERANGKAT UTAMA DALAM CELL SIGNALING

MOLEKUL SINYAL PROTEIN RESEPTORPROTEIN-PROTEIN INTRASELULAR

Page 6: CELL SIGNALING

Sel pengirim sinyal

Molekul sinyal(signaling molecules)

Sel target

reseptor(receptors)

protein-proteinintraseluler

Page 7: CELL SIGNALING

Sinyal ??Pengirim sinyal ??

reseptor ??Target ???

Page 8: CELL SIGNALING

Tahapan dalam cell signaling1. Reception pengenalan molekul signal oleh sel target ikatan antara molekul

sinyal (first messenger) dengan reseptor

2. Transduction perubahan reseptor karena terikatnya molekul signal menyebabkan

perubahan pada kadar protein intraselular tertentu yang umumnya dikuti oleh serangkaian perubahan lebih dari 1 protein (cascade) mengubah sinyal ekstraselular menjadi sinyal intraselular

3. Response perubahan perilaku sel yang timbul sebagai akibat timbulnya sinyal

intraselular

Page 9: CELL SIGNALING

Tahapan dalam cell signaling

Page 10: CELL SIGNALING

Cascade reaction104mM

108mM

Page 11: CELL SIGNALING

Ligan ekstraselular

Kontak antar sel

Aktivasi enzim

Perubahan organisasi sitoskeleton

Perubahan permeabilitas ion

Aktivasi sintesis DNA

Aktivasi sintesis RNA

JALUR PENYEBAB TIMBULNYA SINYAL INTRASELULAR DAN RESPONS SEL TERHADAPNYA

matriks ekstraselular

Page 12: CELL SIGNALING

BERDASAR SINYAL YANG DIGUNAKAN, CELL SIGNALING DAPAT MELALUI

Page 13: CELL SIGNALING

CELL SIGNALING by secreted molecules according to the distance between the

source of signaling molecule and target cell

PARACRINE

SYNAPTIC

ENDOCRINE

Page 14: CELL SIGNALING
Page 15: CELL SIGNALING

PARACRINE (cont..)

Page 16: CELL SIGNALING

PARACRINE (cont..)

Page 17: CELL SIGNALING
Page 18: CELL SIGNALING

LAJU TRANSMISI INFORMASI MELALUI IMPULS 10-100 m/detik

JARAK SEL PRA KE PASCASINAPSIS < 100 NM DENGAN PROSES TRANSMISI < 1ms

Page 19: CELL SIGNALING

JENIS NEUROTRANSMITER DAN RESEPTORNYA

Jenis neurotransmiter Jenis reseptor Efek Dopamin

D1, D2, D3, D4, D5

eksitasi

Norepinefrin dan epinefrin

eksitasi

Serotonin

5 HT

eksitasi

Asetilkolin

Muskarinik, nikotinik

Inhibisi eksitasi

Endorfin dan enkefalin

Glutamat

NMDA, AMPA

eksitasi

GABA

A, B

Inhibisi (otak)

Glisin

Inhibisi (SSP)

Page 20: CELL SIGNALING

Pada hub. sinaptik, signaling molecules kadar tinggi (karena relatif tidak terencerkan oleh cairan tubuh di celah sinapsis terikat dengan reseptor dg afinitas rendah mudah lepas dan mengalami degradasi

Page 21: CELL SIGNALING

No Nama bahan Mekanisme kerja

1.

bungarotoksin

Memblok reseptor nikotinik

2

Curare

Memblok reseptor nikotinik (tidak untuk muskarinik) relaksasi otot selama pembedahan

3.

Transquilizer (valium, librium, barbiturat)

Aksi pada sinaps GABA

4.

Amfetamin dan derivatnya

Menghambat aktivitas MAO

5.

Botulinum-B

Degradasi synaptobrevin (protein yang berperan dalam fusi vesikula sinaptik)

Beberapa jenis bahan yang bekerja pada sinaps

Page 22: CELL SIGNALING

C. ENDOCRINE

Page 23: CELL SIGNALING

Sumber Jenis hormon Peran utama dalam

Adenohipofisis ACTH (adrenocorticotropic hormone)

Menstimulasi korteks adrenal

TSH (thyrotropic hormone) Menstimulasi tiroid

FSH (follicle-stimulating hormone)

Menstimulasi folikulogenesis ovarium, perkembangan tubulus seminiferus testis

LH (luteinizing hormone) Menstimulasi perubahan folikel menjadi corpus luteum; menstimulasi produksi progesteron dan testosteron

Prolaktin Menstimulasi produksi air susu; osmoregulasi pada ikan

MSH (Melanocytes-stimulating hormone)

Menstimulasi dispersi melanin pada kulit t.u. Amphibia

Growth hormone Menstimulasi pertumbuhan (bekerja melalui hepar)

Hipotalamus Menghasilkan releasing dan release-inhibiting hormones yang bekerja pada adenohipofisis

Hormon disekresikan melalui sirkulasi portal ke adenohipofisis

Hipotalamus (melalui neurohipofisis)

ADH (antidiuretic hormone)

Menstimulasi reabsorbsi di ginjal

Oksitosin Menstimulasi kontraksi uterus; sekresi air susu

Page 24: CELL SIGNALING
Page 25: CELL SIGNALING

BERDASAR LOKASI RESEPTOR CELL SIGNALING DAPAT MELALUI

RESEPTOR PADA UMUMNYA

Signaling molecules hidrofilik atau berukuran cukup besar

Signaling molecules berukuran kecil atau hidrofobik

Page 26: CELL SIGNALING
Page 27: CELL SIGNALING
Page 28: CELL SIGNALING

PERBEDAAN DASAR JALUR SIGNALING UNTUK SIGNALING MOLECULES HIDROFILIK DAN HIDROFOBIK adalah pada:

Lama waktu keberadaannya dalam cairan darah maupun cairan jaringan

Mediator lokal dan neurotransmitter didegradasi dalam hitungan detik setelah disekresi

Hormon-hormon larut air dalam hitungan menit setelah masuk sirkulasi

Hormon steroid beberapa jamHormon tiroid beberapa hari

Page 29: CELL SIGNALING

CELL-SURFACE RECEPTORTERIKAT CHANNEL ION (ION-CHANNEL-LINKED RECEPTORS)

TERIKAT PROTEIN G (G-PROTEIN-LINKED RECEPTORS)

TERIKAT ENZIM(ENZYME-LINKED RECEPTORS)

Page 30: CELL SIGNALING

Animal physiology 30

Transmission of an action potential across a chemical synapse at myoneural junctionWhen an action potential depolarizes the membrane of synaptic , it trigger an influx of Ca2+ (1) that causes synaptic vesicles to fuse with the presynaptic membrane (2). The vesicles release neurotransmitter (i.e. acetylcholine) into the synaptic cleft. The binding of acetylcholine molecule to the specific receptors opens sodium ion channel, causing a sodium influx that depolarizes the postsynaptic membrane

RESEPTOR TERIKAT CHANNEL ION (ION CHANNEL-LINKED RECEPTORS)

Page 31: CELL SIGNALING

RESEPTOR TERIKAT PROTEIN G (G-PROTEIN-LINKED RECEPTORS)

INTERAKSI ANTARA RESEPTOR DENGAN PROTEIN TARGET DIPERANTARAI OLEH PROTEIN-G (TRIMERIC GTP-BINDING REGULATORY PROTEIN) TARGET PROTEIN DAPAT BERUPA:1.Enzim mengubah kadar satu atau lebih

mediator intraselular yang dikatalisis enzim (=2nd messenger)

2. Channel Ion mengubah permeabilitas membran

plasma terhadap ion tertentu

Page 32: CELL SIGNALING
Page 33: CELL SIGNALING
Page 34: CELL SIGNALING
Page 35: CELL SIGNALING

INTERAKSI ANTARA RESEPTOR DENGAN PROTEIN TARGET BERUPA ENZIM

YANG DIPERANTARAI OLEH PROTEIN-G

Page 36: CELL SIGNALING

Target enzim

Page 37: CELL SIGNALING
Page 38: CELL SIGNALING
Page 39: CELL SIGNALING

Generalized diagram of G protein-gated ion channel: (A) Typically, the activated effector protein begins a signaling cascade which leads to the eventual opening of the ion channel. (B) The GTP-

bound α-subunit in some cases can directly activate the ion channel. (C) In other cases, the activated βγ-complex of the G protein may interact with the ion channel.

Page 40: CELL SIGNALING

Stimulus Reseptor Efektor Respon fisiologiEpinefrin B-adrenergik Adenylyl

cyclasePemecahan glikogen

Asetilkolin Muskarinik Channel potasium

Memperlambat aktivitas pacemaker

Kompleks antigen Ig-E

Reseptor Ig-E di permukaan sel mast

Fosfolipase-C Sekresi histamin

BEBERAPA CONTOH MEKANISME FISIOLOGI YANG DIPERANTARAI OLEH PROTEIN-G

Page 41: CELL SIGNALING

RESEPTOR TERIKAT ENZIM(ENZYME-LINKED RECEPTORS)

ADALAH RESEPTOR PERMUKAAN YANG SAAT TERAKTIVASI BERFUNGSI SEBAGAI ENZIM ATAU BERASOSIASI DENGAN ENZIM

PADA UMUMNYA MERUPAKAN SINGLE-PASS TRANSMEMBRANE PROTEINS DENGAN TAPAK PENGIKATAN LIGAN DI LUAR DAN TAPAK KATALITIK DI DALAMDIBANDINGKAN DENGAN 2 (DUA) KELOMPOK YANG LAIN, LEBIH HETEROGEN, TETAPI KELOMPOK TERBESAR ADALAH PROTEIN KINASE ATAU YANG BERASOSIASI DENGAN PROTEIN KINASE

Page 42: CELL SIGNALING

PROTEIN KINASEADALAH ENZIM YANG MEMINDAHKAN GUGUS FOSFAT KE RANTAI SAMPING ASAM AMINO SUATU PROTEIN

SERINE/THREONINE KINASE (memfosforilasi protein pada serin atau treonin)

TYROSINE KINASE (memfosforilasi pada tirosin)

SEKITAR 1 % GEN MANUSIA MENGKODE PROTEIN KINASE, TETAPI SEL MAMALIA TUNGGAL DAPAT MENGANDUNG LEBIH DARI 100 JENIS PROTEIN KINASE PERAN SANGAT KRUSIAL DALAM CELL SIGNALING

Page 43: CELL SIGNALING
Page 44: CELL SIGNALING
Page 45: CELL SIGNALING

JARINGAN/ SEL RESPONSKEPING DARAH PELEPASAN SEROTONIN

SEL MAST SEKRESI HISTAMIN

MEDULA ADRENAL SEKRESI EPINEFRIN

PANKREAS SEKRESI INSULIN

SEL-SEL KELENJAR HIPOFISIS ANTERIOR

SEKRESI GH DAN LH

TIROID SEKRESI KALSITONIN

TESTIS SINTESIS TESTOSTERON

NEURON PELEPASAN DOPAMIN

OTOT POLOS PENINGKATAN KONTRAKSI

HEPAR HIDROLISIS GLIKOGEN

JARINGAN ADIPOSA SINTESIS LIPID

BEBERAPA RESPONS SEL/ JARINGAN YANG DIPERANTARAI OLEH PROTEIN KINASE C

Page 46: CELL SIGNALING

CELL SIGNALING : MEMBEDAKAN SELF DAN NON SELFCELL SIGNALING

by plasma-membrane-bound molecules

Page 47: CELL SIGNALING

Cell signaling khusus

• Autocrine• Cell signaling by gap junction

Page 48: CELL SIGNALING
Page 49: CELL SIGNALING
Page 50: CELL SIGNALING

SEL MEMPUNYAI KEMAMPUAN UNTUK MENANGGAPI KOMBINASI SIGNALING MOLECULES SPESIFIK

Page 51: CELL SIGNALING

SIGNALING MOLECULES YANG SAMA DAPAT MENIMBULKAN RESPONS BERBEDA JIKA JENIS SEL TARGET BERBEDA

Page 52: CELL SIGNALING

GANGGUAN PADA CELL SIGNALING

Page 53: CELL SIGNALING

A hypothetical model of paracrine versus autocrine signaling in mammary epithelial cells. Normal mammary epithelial cells expressing estrogen receptor (ER)α and progesterone receptor (PR) are restrained from proliferating, mediated by the growth-inhibitory actions of transforming growth factor (TGF)-β signaling, active in this population. The steroid receptor-positive cells secrete local-acting growth factors to induce neighboring cells to divide in a paracrine fashion. In early breast cancer progression, this normal paracrine mechanism may switch to an autocrine loop, allowing steroid receptor-positive cells to proliferate, possibly through the downregulation of active TGF-β signaling, leading to an upregulation of cell-cycle molecules such as cdc25A, cyclin E and cyclin-dependent kinase (cdk)2. IGF, insulin-like growth factor.

Page 54: CELL SIGNALING

Figure 2. Oncogenic Ras–stimulated paracrine signaling promotes tumor growth. Oncogenic Ras (Ras-GTP) promotes the transcription of cytokine genes (double helix), leading to elevated levels of secreted cytokines (blue spheres) that act to modulate the immune system (yellow cells), promote angiogenesis (purple capillaries) and activate tumor stroma (brown cells)