KOMUNIKASI INTERSELULAR 2024 PDF

07/10/2024 KOMUNIKASI INTERSELULAR OCTOBER 2024 dr. Johana P. Dwi pratiwi, M.Sc. [email protected] 1 LEARNING OBJECTIVE MAHASISWA MAMPU MEMAHAMI CELL-CELL SIGNA...

07/10/2024 KOMUNIKASI INTERSELULAR OCTOBER 2024 dr. Johana P. Dwi pratiwi, M.Sc. [email protected] 1 LEARNING OBJECTIVE MAHASISWA MAMPU MEMAHAMI CELL-CELL SIGNALING 2 1  07/10/2024 DEFINITION Cells use signal molecules to communicate with other cells Signaling cell menghasilkan Signal molecule (ligand) Target cell memiliki receptor SIGNAL RECEPTION : reseptor mengenali & berikatan dengan ligand spesifik SIGNAL TRANSDUCTION : Perubahan signal extracell ke signaling molekul intracell CELL SIGNALING : SIGNAL RECEPTION + SIGNAL TRANSDUCTION  intercellular communication 3 GENERAL PRINCIPLE 1. Spesifik : Kesesuaian Ligand & Receptor Masing-masing jenis sel memiliki reseptor tertentu  Respon spesifik Ct: ligand acetylcholine (Ach), berikatan dengan cardiomyocyte  ↓ denyut jantung berikatan dengan sel epitel kelenjar ludah  ↑ sekresi saliva Berikatan dengan otot skelet ↑ kontraksi 4 2  07/10/2024 GENERAL PRINCIPLE 2. Sel terekspos ke berbagai ligand dari lingkungan 3. Kombinasi signal yang diterima  respon berbeda 5 GENERAL PRINCIPLE 4. Ligand dapat mencapai reseptor jauh/dekat: ENDOCRINE SIGNALING: ligand mencapai target jauh lewat aliran darah, ct: hormon PARACRINE SIGNALING: ligand mencapai target dekat lewat cairan ekstraselular, ct: mediator inflamasi lokal 6 3  07/10/2024 GENERAL PRINCIPLE NEURONAL SIGNALING: ligand (neurotransmitter) mencapai target lewat sinapsis CONTACT DEPENDENT: ligand & reseptor berada di membrane plasma masing- masing sel 7 EXAMPLES OF LIGAND Jenis ligand : protein, peptide, amino acid, nucleotide, steroid, fatty acid, dissolved gases 8 4  07/10/2024 LIGAND – RESEPTOR INTRASELULAR Small ligand / hydrophobic: berikatan dengan reseptor intraselular  nuclear receptor  mengaktifkan regulator transkripsi mengaktifkan gen tertentu untuk diekspresikan Ct: hormon steroid (kortisol, estradiol, testosterone, dll.) & hormon thyroid 9 LIGAND molekul ekstrasel : molekul besar / hidrofilik berikatan dengan reseptor permukaan molekul kecil / hidrofobik menembus membrane plasma, berikatan dengan reseptor intraselular Gas Nitric Oxide (NO) dilepaskan oleh sel endotel berdifusi menembus membrane plasma, merubah aktivitas protein intraselular  relaksasi otot polos di pembuluh darah vasodilatasi 10 5  07/10/2024 LIGAND- RESEPTOR EKSTRASELULAR Ligand besar / hidrofilik : Berikatan dengan reseptor permukaan  menimbulkan intracellular signaling untuk mengaktifkan protein efektor  respon sel Ct: protein, peptide 11 intracellular signaling proteins act as molecular switches (inactive – active state) A : Protein Kinase proteins : Phosphorylates other protein (serine, threonine, tyrosine) B : GTP-binding protein : alter protein activity Figure 16–15 Essential Cell Biology 12 6  07/10/2024 RESEPTOR PERMUKAAN 1. ION CHANNEL COUPLED RECEPTORS 2. G PROTEIN COUPLED RECEPTORS (GPCR) 3. ENZYME COUPLED RECEPTORS 13 ION CHANNEL COUPLED RECEPTORS 1. Ion channel-coupled receptors : ikatan ligand – reseptor merubah bentuk channel sehingga terbuka  memperbolehkan ion tertentu (Na+, K+, Ca2+) melewati membrane plasma merubah potensial membrane Sering ditemukan pada sel yang teraktivasi impuls elektrik seperti neuron & sel otot Ct: Acetylcholine binds to ion channel coupled receptors on skeletal muscle cells increase contraction Figure 15-16 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 14 7  07/10/2024 G PROTEIN COUPLED RECEPTORS (GPCRs) 2. G-Protein coupled receptors (GPCR) : mengaktifkan GTP-binding proteins (G Proteins)  aktivasi/ inhibisi ion channel / enzyme di membrane plasma  intracellular signaling pathway GPCR activates target proteins (Ion channels & enzymes) Merupakan reseptor penting bagi semua sel 15 GPCR G proteins (Gs) mengaktifkan ion channel Ct: ikatan Ach – GPCR mengaktifkan G protein  βγ kompleks mengikat & membuka kanal K+  ↓ denyut jantung 16 8  07/10/2024 GPCR G proteins (Gs) mengaktifkan enzim untuk memproduksi molekul second messenger: Enzim Adenylyl cyclase : produksi cyclic AMP (cAMP) Enzim Phospholipase-C : produksi Inositol triphosphate (IP3) and diacylglycerol (DAG) 17 Cyclic AMP (cAMP) mengaktivasi enzim kinase : Adrenalin – adrenergic GPCR  Aktivasi G protein  aktivasi adenylyl cyclase  produksi cAMP aktivasi protein kinase (PKA)  PKA fosforilasi enzim glycogen phosphorylase yang mengkatalisis pemecahan glikogen 18 9  07/10/2024 phospholipase C menghasilkan kenaikan Ca2+ intraselular aktivasi G protein  aktivasi phospholipase C  memotong inositol phospholipid pada membrane menjadi IP3 + DAG IP3 membuka Ca2+ channel di RE  meningkatkan Ca2+ di sitoplasma Ca2+ berikatan dng DAG mengaktifkan protein kinase C (PKC) 19 ENZYME COUPLED RECEPTORS Sisi sitoplasma reseptor merupakan enzim kinase yang memfosforilasi protein tyrosine  receptor tyrosine kinase (RTK) RTK bekerja dengan memanggil kelompok intracellular signaling proteins yang menempel di sisi sitoplasma 20 10  07/10/2024 ENZYME COUPLED RECEPTORS Aktivasi RTK  aktivasi phosphoinositide 3-kinase (PI 3 kinase) aktivasi inositol phospholipid aktivasi Akt  Akt melepaskan Bcl2 dari Bad  membatalkan apoptosis (programmed cell death)  sel bertahan hidup Ct. survival signal: IGF (Insulin like growth factor) 21 Signaling pathway can be interconnected Figure 15-66 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 22 11  07/10/2024 INTEGRATION OF SIGNALS 23 Extracellular signals can act slowly or rapidly 24 12  07/10/2024 CLINICAL APPLICATIONS GPCR includes rhodopsin & olfactory& gustatory receptors Cell surface receptors are large targets for drug development 25 WHAT ELSE?? Apa yang terjadi jika sel tidak memiliki reseptor? Apakah GPCR yang teraktivasi terus menerus menimbulkan efek buruk/ baik? (ex. Cholera toxin) Bagaimana jika enzyme coupled receptors yang bekerja melalui Akt teraktivasi terus menerus? Dst. 26 13  07/10/2024 REFERENCE Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. Essential Cell Biology, 4th ed. Chapter 16. 2014. Garland Science : New York. 27 14