INTERAKSI ANTAR SEL-SEL DAN LINGKUNGANNYA 1) Sel

INTERAKSI ANTAR SEL-SEL DAN
LINGKUNGANNYA
Biologi Sel Dasar
BI-100A
2005,RRE/AB,SITH ITB
INTERAKSI ANTAR SEL-SEL DAN LINGKUNGANNYA :
1) Sel – Sel
2) Sel - Matriks ekstraselular(Jaringan)
2005,RRE/AB,SITH ITB
2005,RRE/AB,SITH ITB
Tipe penyampaian molekul sinyal
• Endokrin
sel target jauh Æ hormon
dibawa melalui pembuluh darah
• parakrin
Mediator local Æmempengaruhi
sel target sekitar/ tetangga
• dirusak
oleh
suatu
enzim
ekstraselular atau diimobilisasi
oleh ECM
• Autokrin / (contact dependent)
sel responsif terhadap substansi
yang dihasilkan oleh sel itu
sendiri atau sel sekitarnya
• Sinaptik(neuronal)
Penyampaian sinyal dapat
dilakukan dengan cara protein
dari suatu sel berikatan langsung
dengan protein lain pada sel lain.
2005,RRE/AB,SITH ITB
2005,RRE/AB,SITH ITB
Sel berkomunikasi secara kimiawi : Signal-Reseptor
Molekul sinyal bekerja dengan konsentrasi rendah <10-8M &
reseptor berikatan dengan afinitas yang tinggi, menimbulkan suatu
kaskade 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 merangsang
disekresikannya gas NO shg
pemb.darah relax /melebar
2005,RRE/AB,SITH ITB
Epinefrin berikatan dengan Reseptor
terikat protein G
• epinefrinberikatan ke reseptor
b-adrenergik pada permukaan
sel hati dan adiposa.
• Epinefrin yang berikatan dengan
reseptor menimbulkan efek
berbeda :
– Epinefrin yang berikatan dengan
b-adrenergik pada sel otot jantung
Æ peningkatan kontraksi otot
Æ supply darah meningkat
– Pada sel otot polos intestin Æ relaksasi otot
– Pada sel otot polos saluran darah di ginjal, kulit, intestinÆ
reseptor lain receptor a2-adrenergik Æ 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 larut
lemak (steroid spt estrogen,
progesteron, testosteron), asam
retinoat,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 Æ aktifasi protein G Æ aktivasi/hambat suatu enzim Æ
mengaktivasi ion channel atau second messenger. Contoh : reseptor untuk
epinefrin (B-adrenergic), serotonin, glukagon
2. reseptor ion channel
Ligand – reseptor Æ perubahan konformasi reseptor Æ aliran ion tertentu
(K,Na,Ca,ClÆ ubah potensial elektris pada membran sel. eg reseptor asetilkolin
3. reseptor yang berikatan dengan tirosin kinase
Reseptor tidak memiliki aktivitas katalitik.
Ligand – reseptor Æ stimulasi dimerisasi reseptor Æ interaksi dengan protein
tirosin kinase pada sitosol. Contoh : faktor tumbuh
4. Reseptor yang memiliki aktivitas enzimatik intrinsik
Reseptor memiliki aktivitas katalitik intrinsik.
Ligand – reseptor Æ katalisasi GTP Æ cGMP atau berperan sebagai protein
fosfatase Æ mengkatalisasi pelepasan fosfat dari dari fosfotirosin (reseptor
2005,RRE/AB,SITH
tirosin
kinase).ITB
Contoh : reseptor insulin
Penyampaian sinyal/informasi ke dalam sel
Sinyal disampaikan ke sel target
melalui molekul intrasel dalam
jalur kaskade sinyal :
• Inisiasi
– Sinyal berikatan dengan reseptor
/ligan : “Enzyme-linked” & Protein G
– SinyalÅÆ ligand Î 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 Æ 1 tipe reseptor
Î aneka efek pada berbagai sel:
bentuk sel, pergerakan,
metabolisme, ekspresi gen
B.
Setiap sel punya beraneka
ragam reseptor spesifik
untuk aneka sinyal Î sel
memberi respon Æ
misalkan efek untuk
kelulusan 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 menyebabkan
aktivasi reseptor tersebut
• Inisiasi satu atau lebih jalur transduksi sinyal intrasel
• Perubahan spesifik fungsi, metabolisme, atau perkembangan
sel
• Pembuangan sinyal yang mengakhiri respon sel
2005,RRE/AB,SITH ITB
ANIMASI :
•
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.NOguanylyl cyclase-catalyze
synthesis. of GMP
2005,RRE/AB,SITH ITB
Steroid
hormone
1
TARGET
CELL
NUCLEUS
2
Receptor
protein
3
Hormonereceptor
complex
DNA
4
mRNA
Cellular response:
activation of a gene
and synthesis of
new protein
Transcription
New
protein
(1) A hormone binds to a receptor
protein in the plasma membrane
Hormone
(epinephrine)
(2) The receptor protein activates a signaltransduction pathway in the cell
(3) A series of relay molecules
transmits the signal to a protein
that carries out the cell’s
response
RECEPTOR
PROTEIN
1
2
TARGET
CELL
Plasma
membrane
Signaltransduction
pathway
Relay
molecules
3
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 Î Jaringan :
misal darah dan otot
• Tiap sel memiliki molekul
marker : menentukan
identitas “cell-tissue
specific”, sehingga sel lain
yang kontak dapat mengenali
marker tersebut.
• Macam marker :
1. Glikolipid : umum pada
permukaan sel, mis: gol.darah
2005,RRE/AB,SITH ITB
2. Protein
“Majorhistocompatibility
complex”(MHC) untuk
membedakan “self” dengan
“non-self”,eg. imunoglobulin
Adhesi antar sel pada jaringan dan matrik : “Cell Junction”
Tiga kelompok cell junction :
1. occluding junctions: i.e. tight junctions Æ 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 junctions
b. Chemical synapses
c. Plasmodesmata (pada tumbuhan)
2005,RRE/AB,SITH ITB
Tight junctions : menghubungkan mbr plasma sel yg bersebelahan
1. barier selektif permeabilitas:mempertahankan perbedaan
komposisi cairan pada sisi sel yang berbeda
2. transmembran protein : claudin & ocludin
3. fungsi : -Menjaga komposisi seny. dlm rongga saluran / lumen
-Transport nutrisi secara selektif
Tight junction antara sel epitel berperan untuk mencegah difusi :
1. barrier untuk difusi protein membr antara domain apical
dan membran basolateral
2. mencegah kebocoran
molekul larut air
2005,RRE/AB,SITH ITB
Anchoring junctions :
1. banyak pada sel yang mendapatkan stress mekanik ie.kulit/otot
2. menghubungkan sitoskelet sel dengan sel lain atau dengan ECM
Ada 3 jenis :
1. Adherens junctions Æ Filamen aktin
2. Desmosom Æ filamen intermediate
3. 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 : cadherinÆmol.
adhesi bergantung Ca2+ : gen yg mengatur “nasib” sel
- protein pelekatan intracellular: catenin, vinculin, αactinin, 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 kuat
penyebaran 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
Communicating Junctions :
komunikasi sitoplasma langsung dgn sel sekitar
Gap junctions : antara sel-sel
- transmembran protein: connexonÆtdr
atas 6 connexin
- dapat dilalui oleh ion anorganik dan
molekul larut air < 1000 Da, mis.gula
sederhana, as amino
- menyampaikan sinyal elektris dan
kimiawi : mis kerusakan sel & sinaps
Pd tumbuhan : plasmodesmata
Synaptic junction
- sel saraf
- diperantarai oleh protocadherin
2005,RRE/AB,SITH ITB
Summary : Junction & non junction
2005,RRE/AB,SITH ITB
Extracellullar matrix :
• suatu matriks di luar sel
yang berbatasan dengan
membran plasma.
• materi pengemas yang inert
• ECM eg. Tendon, tulang lunak,
stroma kornea
• berperan dalam menentukan
bentuk dan aktivitas sel.
• mempertahankan kondisi sel
yang telah terdiferensiasi
dan mempertahankan
kemampuan sel untuk
menghasilkan produknya
2005,RRE/AB,SITH ITB
Basal membran (BM):
Mengelilingi sel otot dan sel
lemak & di bawah jar. epitel,
serta sel-sel endotelium
· tempat pelekatan sel;
· substrat untuk migrasi sel
· membatasi jaringan dalam
suatu organ,
· sebagai suatu barier
makromolekul & untuk invasi
sel ke suatu jaringan
2005,RRE/AB,SITH ITB