Sel melakukan kontak dengan lingkungannya · PDF fileawal, transport ion dan gula, kontraksi otot dan metabolisme glukosa. Jalur ini terdistribusi diantara organisme eukariot termasuk

Sel melakukan kontak dengan

lingkungannya menggunakan permukaan

sel, meliputi:

1. Membran plasma, yakni protein dan lipid

2. Molekul-molekul membran yang

menonjol ke luar sel

Melalui permukaan sel ini, sel mengenali

bagian dari sel lain sebagai bagian dari individu

yang sama atau asing, mengirim dan menerima

sinyal kimia dan fisik dan menempel pada sel

lain atau materi ekstraseluler

Sinyal, reseptor permukaan, dan mekanisme

respon internal → elemen utama dalam

pertumbuhan dan aktivitas sel hewan.

Reseptor Permukaan dan Sinyal Antar Sel

Molekul sinyal dapat berjumlah ratusan yang

meliputi : hormon, protein, asam amino, peptida,

steroid, derivat asam lemak, faktor pertumbuhan,

dan neurotransmiter yang dilepaskan oleh satu

kelompok sel → diikat oleh reseptor pada sel yang

lain → respon internal.

Walau banyak jenis molekul sinyal, namun cara

merespon sinyal hanya ada beberapa:

1.Yang paling umum pada sel hewan mengirim

sinyal keseluruh tubuh melalui aliran darah →

hormon. Selnya disebut sel endokrin.

2. Sinyal paracrine: molekul sinyal berdifusi secara

lokal ke medium ekstraseluler dan tetap ada di

sekitar sel yang menghasilkannya.

3. Signal Neuronal: Sinyal terkirim dengan cepat

dan spesifik ke sel target individual.

4.Sel berkontak langsung melalui molekul sinyal

yang ada di membran plasma dan mengikat ke

reseptor di membran plasma dari sel target

Molekul sinyal yang sama dapat menginduksi

respon yang berbeda pada sel target yang

berbeda

Suatu sel dapat memiliki beberapa tipe reseptor

untuk signal yang sama (gambar c). Manfaatnya:

1.Menghasilkan signal intraseluler yang berbeda

2.Simultan sensitif terhadap signal ekstraseluler

Bentuk respon meliputi: kenaikan dan

penurunan laju transport, sekresi,

metabolisme oksidatif, inisiasi

pembelahan sel dan pergerakan sel.

Mekanisme inisiasi respon reseptor pada

permukaan sel mempunyai beberapa karakteristik

penting dalam operasinya.

1. Hormon peptida, faktor pertumbuhan, dan

neurotransmitter yang bertindak sebagai

sinyal ekstraseluler tidak melakukan penetrasi

ke dalam sel, tetapi cukup mengikat reseptor

pada permukaan sel.

2. Respon tidak dihasilkan bila molekul sinyal

diinjeksikan

3. Reseptor tetap berada pada membran

sitoplasma saat respon seluler terinisiasi,

dan tidak masuk ke dalam sel

Reseptor permukaan sel dibagi dalam 3 kelas

1.Reseptor ion-channel linked : menutup dan

membuka sebagai respon pengikatan molekul

sinyalnya

2. Reseptor G-protein linked: sinyal akan

melewati protein terikat GTP (protein G) yang

berasosiasi dengan reseptor

3. Reseptor enzyme linked: bila terikat

molekul sinyalnya akan mengaktifkan

ensim pada bagian akhir reseptor di

dalam sel atau juga ensim yang

terasosiasi

Reseptor dengan Aktivitas Protein Kinase Integral

Contoh: reseptor hormon insulin (uptake glukosa

dan tingkat reaksi metabolisme pada sel target),

epidermal growth factor (EGF) atau platelet

derivate growth factor (PDGF) berguna mengatur

pertumbuhan dan pembelahan sel.

Pengikatan molekul sinyal ke domain ekstra-

seluler dari reseptor tirosin kinase membuat 2

molekul reseptor membentuk dimer →

mengaktifkan kinase dan mengautofosforilasi

beberapa tirosin. Setiap tirosin yang

terfosforilasi merupakan situs pengikatan

untuk protein signal intraseluler yang berbeda.

Reseptor dengan aktivitas Protein Kinase terpisah

Pengikatan molekul sinyal ekstraseluler

(messenger pertama lintasan) → mengaktivasi

situs enzimatik pada bagian akhir reseptor pada

sisi sitoplasma → langkah pertama dari

serangkaian reaksi yang mengarah ke aktivasi

satu atau lebih protein kinase.

Reaksi reaksi pertama yang dipicu oleh

reseptor teraktivasi akan mengikuti satu dari

dua lintasan berbeda namun serupa.

Pada keduanya dimulai dengan mengaktifkan

protein G, protein G akan mengaktifkan enzim

(efektor).

Efektor berperanan menghasilkan satu atau

lebih messenger ke dua yaitu protein kecil yang

mengaktifkan protein kinase

Messenger ke 2 dari lintasan adalah cAMP atau

insP3/DAG.

1. cAMP

cAMP dihasilkan dari ATP oleh efektor adenilat

siklase. cAMP berukuran relatif kecil, larut

dalam air dan segera berdifusi melalui

sitoplasma untuk aktivasi suatu seri protein

kinase.

2. InsP3/DAG

Lintasan lain menghasilkan 2 messenger ke 2

melalui pemecahan fosfolipida membran, yaitu

fosfatidil inositol. Reaksi pemecahan ini dikatalisis

oleh efektor fosfolipase C menghasilkan inositol

trifosfat (insP3) dan Diacylglycerol (DAG).

lnsP3 (molekul yang relatif kecil), larut dalam air

(karena mengandung 3 gugus fosfat).

DAG (unit gliserol dengan 2 residu asam

lemak), mempunyai segmen polar dan non-

polar, dan ada di membran bilayer.

Ca2+ beraksi sebagai messenger ke 2

tambahan pada lintasan itu.

Fosfolipase C akan mengaktifkan 2 messenger : IP3 yang memicu pelepasan Ca2+ dari RE dan DAG yang bersama Ca2+ mengaktifkan protein kinase C → memfosforilasi protein target

Pengikatan molekul sinyal

→ akan mengaktifkan

adenylyl cyclase dan

meningkatkan cAMP. cAMP

akan mengaktifkan protein

kinase bergantung cAMP

(PKA). PKA ke nukleus dan

memfosforilasi protein

regulator gen → transkripsi

gen

Mekanisme Kerja cAMP dan InsP3/DAG dalam

Jalur Reseptor-Respon

1. Jalur cAMP

Reseptor yang memicu lintasan cAMP pada

mamalia dan vertebrata tingkat tinggi adalah:

adrenalin (epinephrin), adenocorticotropic

hormon (ACTH), glukagon, luteinizing hormon,

parthormon dan asetilkolin.

Glukagon (hormon peptida, disekresikan

pankreas), akan terikat pada reseptor bila

kadar gula dalam darah menurun (rendah) →

akan memicu reaksi yang melibatkan protein G

dan adenilat siklase, menghasilkan messenger

ke 2 cAMP → akan mengaktifkan kelompok

famili protein kinase A ( A= cAMP) → akan

mengaktifkan fosforilase kinase →.

menambahkan gugus fosfat → mengaktifkan

glikogen fosforilase → mengkonversi glikogen

menjadi glukosa

Protein kinase A justru menginaktifkan glikogen

sintase → pembentukan glikogen dan glukosa

dihambat.

2. Jalur insP3/DAG

Sekitar 40 pembawa pesan pertama dalam jalur

ini telah diidentifikasi, contoh vasopressin,

angiotensin dan norepinephrine.

Jalur insP3/DAG mengontrol respon berbagai

sekresi hormon dan neurotransmitter oleh sel

saraf dan kelenjar, pembelahan sel, fertilisasi

awal, transport ion dan gula, kontraksi otot dan

metabolisme glukosa.

Jalur ini terdistribusi diantara organisme eukariottermasuk vertebrata dan invertebrata, fungi dantumbuhan.Ion Ca+2 mempunyai peranan sebagai(a) ko-aktivator bersama-sama DAG dalam

mengaktifkan protein kinase C(b) pengontrol berbagai mekanisme seluler (secara

langsung maupun tidak langsung) yaitusebagai pembawa pesan kedua tambahan bagiInsP3.

Tugas utama DAG mengaktifkan protein kinase

C yang berasosiasi dengan lintasan → ini

terjadi saat protein kinase teraktivasi parsial

oleh kombinasi Ca2+ di sitoplasma dengan DAG

di membran plasma.

Protein kinase yang sudah teraktivasi sempurna

memfosforilasi protein target, dikontrol oleh

lintasan InsP3/DAG.

Ringkasan

lintasan sinyal