Signal Transduction

Signal Transduction
Dr. Sri Mulyaningsih, Apt
Konsep umum signal transduction
• Komunikasi sel
• Tipe-tipe reseptor
• Molecular signaling
Komunikasi antar sel
• Umumnya diperantarai oleh molekul sinyal ekstraseluler
– Memberi sinyal pada sel yang jauh
– Sel yang berdekatan
• Target: protein efektor yang akan berubah jika jalur sinyal
diaktivasi.
• Efektor: dapat berupa protein pengatur, ion channel, jalur metabolik
atau bagian sitoskeleton
Jalur signaling intraseluler yang diaktivasi
oleh molekul sinyal ekstraseluler
Molekul pemberi sinyal
umumnya berikatan
dengan protein reseptor
yang terletak pada
membran plasma dari sel
target dan mengaktivasi
satu atau beberapa jalur
signaling yang diperantarai
oleh protein signaling .
Akhirnya akan merubah
aktivitas dari protein
efektor dan perilaku sel
Pengikatan molekul sinyal ekstraseluler pada reseptor
permukaan sel dan reseptor intraseluler
A. Reseptor permukaan sel
Kebanyakan molekul sinyal:
hidrofilik, tidak dapat menembus
membran plasma secara langsung
mengikat reseptor permukaan sel yang
menghasilkan sinyal di dalam sel target
B. Reseptor intraseluler
Beberapa sinyal molekul bersifat
hidrofobik (sangat sukar larut dalam air)
dapat berdifusi menembus membran
plasma dan mengikat pada protein
reseptor dalam sel target baik di
sitoplasma atau di dalam nukleus
4 Cara pemberian sinyal antar sel
A. Melalui kontak:
sel harus kontak membran dengan
membran
B. Parakrin:
tergantung pada sinyal yang
dilepaskan ke ruang ekstraseluler
dan beraksi secara lokal pada sel
tetangga
C. Sinaptik
dilakukan oleh syaraf yang
menyampaikan sinyal elektrik
sepanjang akson dan melepaskan
neurotransmiter pada sinapsis yang
kadang terletak jauh dari tubuh sel
syaraf.
D. Endokrin:
tergantung pada sel endokrin yang
mensekresikan hormon ke dalam
pembuluh darah untuk
didistribusikan ke seluruh tubuh
Sinyal ekstraseluler dapat bereaksi lambat atau
cepat untuk merubah kondisi dari sel target
Pertumbuhan sel dan pembelahan melibatkan perubahan dalam
ekspresi gen dan sintesis protein baru, sehingga terjadi secara pelan
(1 jam atau lebih)
Respon pergerakan, sekresi atau metabolisme sel tidak melibatkan
perubahan pada transkripsi gen sehingga terjadi dalam waktu lebih
cepat (detik atau menit).
Tiga kelas reseptor permukaan sel
Berdasarkan mekanisme transduksi:
A. Ion-channel-coupled receptor
B. G-protein-coupled receptor
C. Enzyme-coupled receptor
Ion-channel- coupled receptor
Terlibat pada pemberian sinyal sinaptis antara sel syaraf dan sel
target yang dapat tereksitasi secara elektrik semacam sel syaraf
dan otot
Dimediasi oleh sejumlah neurotransmiter yang membuka atau
menutup ion chanel dibentuk oleh protein yang diikat, akhirnya
merubaha permeabilitas membran plasma dan tereksitasinya sel
target postsinapsis.
G-protein-coupled receptors bertindak mengatur secara tidak langsung
aktivitas protein target terikat membran plasma.
GTP-binding protein (G protein) memediasi interaksi antara reseptor
teraktivasi dengan protein target .
Aktivasi protein target dapat merubah konsentrasi mediator intraseluler
atau merubah permeabilitas membran plasma.
Mediator intraseluler bertindak untuk merubah perilaku dari protein
signaling dalam sel.
Enzyme-coupled receptors dapat berfungsi langsung sebagai enzim
atau bergabung dengan enzim yang teraktivasi
G-protein-coupled receptor (GPCR)
Semua eukariot menggunakan GPCR.
Famili terbanyak dari reseptor permukaan sel
>700 GPCR pada manusia
molekul sinyal yang berikatan dengan GPCR bervariasi: protein, peptida,
hormon
> setengah obat bekerja melalui GPCR
GPCR mempunyai domain ekstraseluler yang berikatan dengan
molekul pemberi sinyal (warna hijau muda)
Struktur G-protein
tersusun atas polipeptida α,β,γ
Subunit α mempunyai ikatan GDP
Aktivasi protein kinase A. Pengikatan cAMP pada PKA subunit
regulator menginduksi perubahan konformasi, menyebabkan
terjadi dissosiasi. Subunit katalitik menjadi teraktivasi.
Bermigrasi ke nukleus untuk melakukan fosforilasi.
GPCR mengaktivasi signaling
pathway cAMP
Pengikatan molekul sinyal
intraseluler pada GPCR mengaktivasi
adenilat siklase dan meningkatkan
konsentrasi cAMP dalam sitosol.
Selanjutnya mengaktivasi PKA dan
melepaskan subunit katalitik PKA
dan memasuki nukleus, yang
memfosforilasi protein pengatur gen
CREB.
CREB mengambil koaktivator CBP
yang menstimulasi transkripsi gen.
Jalur pemberi sinyal mengkontrol
banyak proses dalam sel, mulai dari
sintesis hormon dalam sel endokrin
sampai pada produksi protein.
GPCR mengaktivasi signaling pathway phospholipase C
6 kelas enzyme-coupled receptors
1. Receptor tyrosine kinases directly phosphorylate specific tyrosines
• 2. Tyrosine-kinase-associated receptors have no intrinsic enzyme
activity.
• 3. Receptor serine/threonine kinases directly phosphorylate specific
serines or threonines on themselves and on latent gene regulatory
proteins with which they are associated.
• 4. Histidine-kinase-associated receptors activate a two-component
signaling pathway in which the kinase phosphorylates
• 5. Receptor guanylyl cyclases directly catalyze the production of
cyclic GMP in the cytosol, which acts as a small intracellular
mediator in much the same way as cyclic AMP.
• 6. Receptorlike tyrosine phosphatases remove phosphate groups
from tyrosines of specific intracellular signaling proteins. (They are
called “receptorlike” because their presumptive ligands have not
yet been identified, and so their receptor function is unproven.)