Bab I-III Makalah Pensinyalan Sel (Kelompok 1)

Pensinyalan Sel

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pensinyalan sel merupakan system yang kompleks dari komunikasi yang mengatur kegiatan seluler dasar dan mengkoordinasikan tingkatan sel. Kemampuan sel untuk melihat dan benar menanggapi mikro mereka adalah dasar dari pembangunan, memperbaiki jaringan, dan kekebalan serta jaringan normal

homeostatis.

Kesalahan

dalam

pengolahan

informasi

selular

bertanggung jawab atas penyakit seperti kanker, automunitas dan diabetes. Dengan memahami sinyal pada sel, penyakit dapat diobati secara efektif dan secara teoritis, jaringan buatan dapat dibuat. 1.2 Maksud dan Tujuan Penulisan

Adapun maksud dan tujuan penulisan antara lain : 1. Untuk memenuhi salah satu tugas Basic Science Related to Nursing 1 2. Untuk menambah wawasan dan pengetahuan mengenai persinyalan sel 3. Untuk menambah wawasan dan pengetahuan mengenai tranduksi sinyal 4. Untuk menambah wawasan dan pengetahuan mengenai respon seluler terhadap sinyal 5. Untuk menambah wawasan dan pengetahuan mengenai komunikasi sel 6. Untuk menambah wawasan dan pengetahuan mengenai penerimaan sel dan inisiasi sinyal 7. Untuk menambah wawasan dan pengetahuan mengenai contoh pensinyalan sel pada tubuh 1.3 Manfaat Penulisan

Adapun manfaat dalam penyusunan makalah ini, antara lain : 1. Manfaat bagi individu untuk menambah pengetahuan dan wawasan khususnya mengenai pensinyalan sel.

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1

1

Pensinyalan Sel

2. Manfaat bagi kelompok dapat memberikan stimulasi kerjasama tim dan kekompakan kelompok.


2

Pensinyalan Sel

BAB II PENSINYALAN SEL

2.1 Transduksi Sinyal

Transduksi sinyal selular adalah bagian sebuah sistem komunikasi yang sangat kompleks pada tingkat selular yang mengatur aktivitas dan koordinasi antar sel. a. Transduksi ekstraselular Sinyal komunikasi ekstraselular, umumnya meliputi 6 tahapan: sintesis, pelepasan molekul sinyal, transpor sinyal menuju sel target, deteksi molekul sinyal oleh protein pencerap khusus, perubahan pada metabolisme, fungsi dan perkembangan selular, peluruhan molekul sinyal yang seringkali disertai dengan terhentinya respon selular.

Pada eukariota, transduksi ekstraselular

terjadi oleh sekresi molekul tertentu yang diklasifikasikan menjadi tiga bagian endokrin,parakrin, dan otokrin berdasarkan jarak tempuh sinyal. b. Sinyal endokrin Sinyal endokrin secara khusus disebut hormon, mempunyai jarak tempuh yang sangat jauh dari organ endokrin tempat sintesis molekul dengan sel target. Pada hewan, hormon biasanya diusung oleh darah mengarungi jarak tempuh yang jauh tersebut. c. Sinyal parakrin Molekul sinyal parakrin yang dilepaskan oleh sebuah sel hanya berpengaruh terhadap sel target yang berada disekitarnya. Salah satu contoh sinyal parakrin adalah pulsa elektrik yang dilepaskan oleh neuron ke sel saraf yang lain, dan dari neuron ke sel otot, yang disebut sebagai neurotransmiter.

d. Sinyal otokrin


3

Pensinyalan Sel

Sinyal otokrin merupakan sinyal yang direspon oleh sel-sel sejenis dengan sel yang melepaskan molekul sinyal. Faktor pertumbuhanmerupakan sinyal jenis ini, yang merupakan stimulator bagi sel-sel sejenis untuk tumbuh berkembang dan melakukan proliferasi. Sinyal otokrin sangat umum ditemukan dalam kasus tumor Jalur transduksi sinyal

2.2 Respon Seluler Terhadap Sinyal


4

Pensinyalan Sel

Molekul Sinyal Ekstraseluler

Macam molekul sinyal ekstraseluler, dapat dibagi berdasarkan jarak yang harus ditempuh oleh molekul sinyal dan sifat dari molekul sinyal. a) Berdasarkan jarak yang harus ditempuh oleh molekul sinyal menuju sel target, ada beberapa macam; contact dependent,autokrin, parakrin, endokrin dan sinaptik.



Contact dependent, bila molekul sinyal ekstraseluler tetap terikat pada sel sinyal dan berinteraksi langsung dengan reseptor dari sel yang berdekatan. Tipe sinyal ini penting untuk proses-proses perkembangan dan respons sistem imun.



Autokrin, bila sel yang mensekresikan sinyal berikatan dengan proses reseptor dari sel target yang tipenya sama atau berikatan dengan reseptornya sendiri. Contoh sinyal autokrin misalnya pada proses diferensiasi / perkembangan jaringan tubuh. Sel kanker juga sering menggunakan mekanisme inin untuk proliferasi dan untuk ketahaan hidupnya.



Parakrin, bila sel yang mensekresikan sinyal terletak berdekatan dengan sel target. Sinyal disekresikan ke dalam ruang akstraseluler dan mempengaruhi sel-sel sekitarnya.



Endokrin, bila molekul sinyal yang disekresikan berbentuk hormone yang dialirkan melalui pembulu darah menuju ke sel target. Sinyal endokrin berjalan lebih lambat dari pada sinaptik juga konnsentrasi yang lebih kecil.



Sinaptik, merupakan sinyal yang disekresikan oleh saraf, biasa disebut neurotransmitter. Rangsangan dari neurotransmitter disebut impuls saraf, dikirimkan ke ujung akson melalui sinaps menuju ke sel target, yang dapat berupa sel saraf lain / sel otot. Sel-sel saraf memindahkan informasi dengan kecepatan diatas


5

Pensinyalan Sel

100 meter/detik dan neutransmitter berdifusi ke sel target kurang dari 1 milidetik. b) Berdasarkan sifat molekul, ada dua macam molekul sinyal yaitu hidrofobik dan hidrofilik. 

Molekul sinyal hidrofobik(lipofilik),merupakan molekul atau bagian dari molekul non polar(tidak berinteraksi dengan air) yang dapat berdifusi langsung melalui membrane sel target kemudian berikatan dengan reseptor instraseluler untuk dibawa ke nucleus sehingga dapat mempengarui transkripsi gen. Contoh molekul sinyal hidrofobik antara lain adalah : hormonhormon steroid, tiroid, retinoid,vid D.



Molekul sinyal hidrofilik, merupakan molekul / bagian dari molekul polar (larut dalam air), sehingga masuk ke dalam sel target memerlukan reseptor khusus yang disebut reseptor ekstraseluler/transmembran atau reseptor permukaan, yang terletak pada membran sel. Cotoh molekul sinyal hidrofilik antara

lain

adalah

hormone-hormon,

factor

tubuh

dan

neurotransmitter.

2.3 Komunikasi Sel

Pada organisme multiseluler, komunikasi antar sel dari bermacam – macam jaringan maupun organ memegang peranan penting, antara lain untuk koordinasi seluruh perilaku sel. Perilaku sel meliputi pertumbuhan,diferensiasi,metaboisme,dan kematian. Komunikasi sel dapat terjadi melalui kontak fisik,senyawa-senyawa yang disekresikan, atau melalui gap junction. Komunikasi pada umumnya berjalan melalui beberapa tahapan, yang pertama sintesis molekul sinyal , kemudian dilepaskan dibawa menuju ke sel target dan dapat dideteksi oleh reseptor sel target sehingga terjadi perubahan perilaku sel, yang dilanjutkan dengan proses


6

Pensinyalan Sel

penghilangan sinyal. Secara singkat tahapan transduksi (penyampaian) sinyal meliputi reception,transduction,dan response. Proses transduksi sinyal melibatkan rangkaian reaksi biokimia yang dilakukan oleh enzim-enzim dan diaktifkan oleh second messenger atau protein. Proses tersebut menyebabkan kaskade sinyal yang dapat meningkatkan (amplifikasi) atau menekan respons seluler. Prinsip transduksi sinyal yang terjadi di dalam sel adalah sebagai berikut : 

Respons sel target terhadap sinyal disebabkan oleh sel target yang mempunyai reseptor spesifik terhadap sinyal tertentu, yang dating pada sel tersebut.



Perilaku sel merupakan responsdari kombinasi sinyal sehingga sel bisa bertahan hidup, atau mengalami apoptosis.



Sinyal tunggal dapat memberikan respons yang berbeda terhadap beberapa sel target, bergantung pada reseptor yang dimiliki, faktor lingkungan, dan kondisi sel.

Faktor-faktor yang menyebabkan komunikasi sel yaitu: 

Molekul sinyal ekstraseluler (ligan, first messenger), merupakan molekul

yang

disekresikan

oleh

suatu

sel,

yang

dapat

mempengaruhi sel lain atau sel itu sendiri. Letak molekul sinyal bisa berdekatan atau sangat jauh dari sel target. Mayoritas ligan adalah hidrofilik sehingga perlu berikatan dengan reseptor permukaan pada membrane plasma yang akan merangsang terjadinya

perubahan

perilaku

sel.

Molekul

sinyal

bisa

membentuk : protein, peptide,asam amino, nukleotida, steroid, retinoid, vitamin-vitamian A,D,E,K, senyawa anorganik seperti CO,NO dan sebagainya. 

Reseptor permukaan (protein transmembran) merupakan reseptor ekstraseluler yang terletak pada permukaan sel target dan mengikat molekul sinyal ekstraseluler, sehingga mencetuskan


7

Pensinyalan Sel

kaskade sinyal. Reseptor permukaan biasanya adalan hindrofilik, yang mengikat molelul sinyal hidrofilik. 

Reseptor intraseluler: ada dua macam reseptor intraseluler yaitu reseptor nucleus dan sitoplasma.



Protein target dan faktor-faktor lainnya yang terdapat di dalam sel.

2.4 Penerimaan Sinyal dan Inisiasi Sel

Sel menerima informasi dari lingkungan mereka melalui kelas protein yang dikenal sebagai reseptor . Notch adalah protein permukaan sel yang berfungsi sebagai reseptor. Hewan memiliki satu set kecil gen yang kode untuk sinyal protein yang berinteraksi spesifik dengan reseptor Notch dan merangsang

respon

dalam

sel

yang

mengekspresikan

Notch

pada

permukaannya. Molekul yang mengaktifkan (atau, dalam beberapa kasus, menghambat)

reseptor

dapat

diklasifikasikan

sebagai hormon, neurotransmitter, sitokin, faktor pertumbuhan namun semua ini disebut ligan reseptor. Rincian ligan-reseptor interaksi yang penting untuk sel sinyal. A. Reseptor Ekstraseluler

Reseptor ekstraseluler terdiri atas tiga kelompok utama yaitu reseptor yang berikatan dengan channel ion, reseptor yang berikatan dengan protein G, dan reseptor yang berikatan dengan enzim. 

Reseptor yang berpasangan dengan channel ion, disebut juga transmitter-gated ion channel. Reseptor ini me3rupakan protein yang berperan sebagai pintu gerbang untuk masuknya ion-ion ke dalam sitosol. Channelini akan terbuka bila berikatan dengan sinyal.



Reseptor yang berpasngan dengan protein G (trimeric GTP-binding protein), merupakan reseptor yang bekerja secara tidak langgsung untuk mempengaruhi sel target. Reseptor inin juga disebut sebagai


8

Pensinyalan Sel

iontropic receptors yaitu reseptor yang dapat merespons ligan ekstraseluler maupun intraseluler. Setelah molekul sinyal berikata dengan reseptor, protein G dapat bergabung, menjadi aktif dan melakukan aktifitas di dalam sel. Bila protein target berupa enzim (misalnya adenil siklase dan fosfolipase) akan timbul perubahaan konsentrasi mediator intra seluler. Bila protein target berupa channel ion, akan terjadi perubahaan permeabilitas pada macam membrane plasma. 

Reseptor yang berpasangan dengan enzim, merupakan tipe reseptor yang sangat bervariasi, tetapi mayoritas tipe ini adalah protein kinase / yang berhubungan dengan protein kinase. Ikatan yang terjadi antara ligan dan reseptor menyebabkan perubahan konfirmasi resepor sehingga terjadi fosforilasi protein dari sel target. Bagian yang mengikat ligan / sinyal terletak di luar sel sedangkan bagian yang mengikat enzim (bagian katalitik), terletak di dalam sel. Reseptor ini terdapat dalam dua tipe, yang pertama berfungsi langsung merespons suatu gen dan yang kedua berasosiasi dulu dengan suatu protein (enzim) kemudian baru merespons suatu gen.

Hingga saat ini telah diidentifikasi enam kelompok yang berikatan dengan enzim yaitu reseptor tirosin kinase, reseptor yang berasosiasi dengan tirosin kinase, reseptorlike phosphatase, reseptor serin/treonin kinase, reseptor guanilil siklase dan reseptor yang berasosiasi dengan kinase hist idin. B. Reseptor Dan Protein Sinyal Intraseluler

Molekul sinyal setelah masuk ke dalam sel mengalami perubahaan, yang disebabkan oleh serangkaian reaksi biokimia dengan melibatkan enzim-enzim dan factor-faktor lainnya. Proses ini menyebabkan transduksi sinyal, yang bisa berjalan sangat cepat dalam hitungan milidetik (misalnya air ion), dalam menit (misalnya aktivitas protein), dalam jam bahkan hari (misalnya ekspresi gen).


9

Pensinyalan Sel

Di dalam sel terdapat molekul-molekul yang me-rela y sinyal yang diterima darireseptor permukaan dengan target sitosol / nucleus. Molekul ini terdapat dalam dua ukuran ,yang kecil disebut mediator intraseluler / second messenger sadangkan yang berukuran basardisebut protein sinyal intraseluler. Terdapat tiga kelompok utama second messenger, yaitu: 

Cyclic nucleotide (misalnya cAMP dan cGMP)



Inositosol trifosfat(IP3) dan diasilgliserol (DAG)



Ion kalsium(Ca2+)

Reseptor intraseluler yang berikatan dengan molekul sinyal diatas yaitu : 

Cyclic

nucleotide-gated

ion

channel,

digunakan

untuk

cGMP,cAMP,dan cGPT 

Reseptor IP3 digunakan untuk IP3



Reseptor ryanodine, untuk ion Ca2+

Reseptor nucleus merupakan factor transkripsi yang menyebabkan transkripsi gen-gen tertentu. Beberapa reseptor yang berfungsi sebagai factor transkrisi antara lain adalah hormone : 

Reseptor hormon steroid : misalnya reseptor estrogen a’ dan a^



Reseptor hormone tiroid



Reseptor asam retinoid (vitamin A), dan lain-lain

Protein sinyal intraseluler, terdapat di sepanjang jalur sinyal antara reseptor permukaan hingga nucleus. Terdapat beberapa tipe protein sinyal, yaitu : 

Protein relay, berfungsi mengirimkan sinyal ke komponen sinyal berikutnnya



Protein messenger, membawa sinyal dari satu bagian sel ke bagian lainnya,


10

Pensinyalan Sel



Protein adaptor, mengikat suatu protein sinyal ke protein sinyal lainnya



Protein amplifier, meningkatkan sinyal yang diterima dengan memproduksi mediator intraseluler dalam jumlah banyak atau mengaktifkan protein sinyal intraseluler. Bila amplifikasi terjadi beberapa kali,maka tahap-tahap tersebut disebut kaskade sinyal.



Protein bifurcation, merupakan protein sinyal menyebarkan sinyal dari satu jalur sinyal ke jalur lainnya.



Protein transducer,mengubah sinyal menjadi bentuk yang berbeda, misalnya enzim

yang membentuk cAMP dapat

mengubah sinyal dan mengamplifikasi sehingga berperan seb agai transducer maupun amplifier. 

Protein integrator, menerima sinyal dari dua atau lebih jalur sinyal kemudian mengintegrasikan sebelum menyalurkan sinyal kebagian yang lain.



Protein pengatur gen latent, merupakan protein yang diaktifkan pada permukaan sel oleh reseptor yang aktif kemudian bermigrasi ke nucleus untuk merangsang transkripsi gen.

2.5 Contoh Pensinyalan Sel pada Tubuh

Contoh yang paling nyata dalam sistem pensinyalan seperti ini adal ah pada sistem imun. Ketika suatu patogen masuk ke dalam tubuh manusia, akan banyak sitokin yang dilepaskan seperti interleukin, interferon, serta tumor necrotic factor . Sitokin pada umumnya merupakan protein yang berperan dalam menstimulasi komponen sel dalam sistem imun. Pensinyalan jarak dekat juga terjadi pada sistem saraf, terutama pada celah sinaps. Celah sinaps memungkinkan suatu neuron berhubungan dengan neuron lain atau dengan suatu efektor seperti endokrin dan otot. Hubungan melalui celah sinaps ini terjadi dengan perantara neurotransmitter . Neurotransmitter ini merupakan senyawa kimia yang dapat ditangkap oleh reseptor pada neuron lain atau suatu efektor dan memberikan efek pada neuron atau reseptor tersebut. Contoh


11

Pensinyalan Sel

dari neurotransmitter antara lain asetil kolin, epinefrin, dopamine, GABA, Asam glutamate, dll.


12

Pensinyalan Sel

BAB III KESIMPULAN

Pensinyalan adalah

bagian

sebuah

sistem komunikasi yang

sangat

kompleks pada tingkat selular yang mengatur aktivitas dan koordinasi antar sel. Adapun yang terkait dalam pensinyalan sel antara lain, transduksi sinyal, respon seluler terhadap sinyal, komunikasi sel dan penerimaan sinyal. Dengan sistem pensinyalan inilah sel-sel dalam tubuh kita dapat berkomunikasi satu dengan lainnya. Komunikasi antar sel inilah yang mengharmonisasikan komponen dalam tubuh, mulai dari tingkatan sel, untuk dapat mencapai suatu tujuan tertentu terkait dengan sistem regulasi, pertahanan tubuh, serta pertumbuhan.


13

Pensinyalan Sel

DAFTAR PUSTAKA

Albert B. Johnson A. Lewis J. Raff M, Roberts K. Walter P. 2002. Molecular Biology of the cell. 4th ed . New York: Garland Science. Anonymous Cell Communication. <(http:/Fig.cox.miami.edu/cmallery/150/memb/cellcomm.htm)>.last update 26-4-2006. (upload pukul 18.22 WIB) Bickenbach J.2006. Principles in molecular and cell biology. Biology Kenyon.2008.Plasmodesmata. Biology ultranet.2005.Junction between cells. , N.A.;J.B.Reece and L.G. Mitchell.2000. Biologi Edisi Kelima Jilid I .Penerbit Erlangga, Jakarta:438p. Goodman SR.2000. Medical Cell Biology 2nd ed .Lippincott Williams and Wilkns. http://id.wikipedia.org/wiki/Fagosit (upload pukul 21.00 WIB) http://id.wikipedia.org/wiki/imunitas (upload pukul 21.15 WIB) http://id.wikipedia.org/wiki/interaksi_sel_dan_lingkungannya (upload pukul 21.34 WIB) http://id.wikipedia.org/wiki/otot (upload pukul 21.51 WIB) Lodish H. Berk, Zipursky SL. Matsudaria P. Baltimore D. Darnell J.2001. Molecular Cell Biology.4th ed.New York:W.H.Freeman and CO.Kimaball JW.Cell Signalinglast update 1-6-2004. (upload pukul 19.00 WIB) Miami.edu.2008. How do cells communicate. Schultz GS, Ladwig G, Wysocki A.2005. Extracelullar matrix:review of its roles in acute and chronic wounds. Sugiono.2004. Asam Nukleat dan SIntesis Protein.Bahan kuliah,Fakultas Biologi UNSOED, Purwokerto.


14

Bab I-III Makalah Pensinyalan Sel (Kelompok 1)

Recommend Documents