dr.Syazili Mustofa, M. BiomedLektor mata kuliah ilmu biomedik

Departemen biokimia dan biologi molekulerFK Unila

Hormon dan fungsinyadalam transduksi sinyal

Pendahuluan

Transduksi sinyal merupakan suatu proses perubahan suatu jenis sinyal menjadi jenis yang lain

Cell communication 2003 Garland Science

Pendahuluan

Transduksi sinyal merupakan komunikasi secara biokimiawi antara lingkungan ekstra dan intra sel

Pendahuluan

Komunikasi sel penting bagi kehidupan terjadi mulai fase yg sangat awal dari kehidupan, perkembangan embrionik hingga fungsi fisiologis dari sel tersebut

Komunikasi sel tsb dilaksanakan oleh molekul pembawa sinyal (ligan)

Sinyal dapat bersifat elektrik maupun kimiawi

Pendahuluan

Sinyal elektrik, misalnya yang ditimbulkan oleh perbedaan potensial membran sel saraf, dapat ditransformasi menjadi sinyal kimiawi

Sinyal kimiawi dapat bersifat larut air (ligan hidrofilik) interaksi

dengan reseptor permukaan sel larut lemak (ligan hidrofobik) interaksi

dengan reseptor sitoplasmik / nuklear

PendahuluanBerbagai jenis sinyal berperan pada respon sel

Pendahuluan

Beberapa molekul sinyal dapat memberi respon yang berbeda pada sel yang berbeda, mis. asetilkolin pd sel otot jantung: kontraksi, pd sel kelenjar saliva: sekresi

Pendahuluan

Transduksi sinyal memastikan terjadinya respon sel yg sesuai pada setiap rangsang ekstraseluler

Gangguan transduksi sinyal dapat mengakibatkan berbagai penyakit, antara lain kanker

Fungsi Jalur Sinyal

Komunikasi antar sel koordinasi reaksi biokimiawi pd berbagai sel

Berbagai bentuk komunikasi antar sel: Otokrin, parakrin, endokrin hormon Sinaptik Kontak antar sel melalui protein

permukaan Caraka (messenger) kimiawi Gap junction

Bentuk komunikasi antar sel

Otokrin: sinyal dan reseptor terdapat pada sel yang sama

Bentuk komunikasi antar sel

Parakrin: sel mensekresi sinyal ke lingkungan di sekitarnya. Sel penghasil dan sel penerima sinyal berada pada lingkungan yang sama

Bentuk komunikasi antar sel

Endokrin: sel endokrin sekresi sinyal (hormon) aliran darah sel sasaran

Bentuk komunikasi antar sel

Sinaptik: komunikasi antara neuron dan sel sasaran yang letaknya berdekatan

Bentuk komunikasi antar sel

Kontak antar sel melalui protein permukaan sel: protein permukaan pd sel yg satu berinteraksi dengan protein komplementernya pada sel yang lain

Bentuk komunikasi antar sel

Gap junction: merupakan kontak langsung antar sel, dibantu oleh protein permukaan pertukaran molekul sinyal dan metabolit secara langsung, antar sel

Fungsi Jalur Sinyal

Sinyal interseluler memastikan tipe sel yg sama berespon secara sinkron terhadap suatu sinyal

Sinyal interseluler berperan penting pada koordinasi dan pengaturan pembelahan sel

Sinyal inter- dan intraseluler selalu terlibat pada proses transkripsi genetik

Struktur Jalur Sinyal

Komunikasi interseluler Komunikasi intraseluler

Komunikasi Interseluler

Komunikasi ini tergantung pada pembentukan sinyal spesifik yang dipicu oleh pemicu eksternal

Kemudian sinyal diterima oleh sel sasaran ditransmisikan dan diproses lebih lanjut dengan bantuan rantai sinyal intraseluler

Komunikasi Interseluler Tahap-tahap pada komunikasi interseluler:

1.Pembentukan sinyal akibat adanya pemicu eksternal

2.Transpor sinyal ke sel sasaran3.Pengenalan sinyal oleh sel sasaran4.Transmisi sinyal masuk ke sel sasaran5.Transformasi sinyal menjadi reaksi

elektris atau biokimiawi dalam sel sasaran

6.Pengakhiran sinyal

Komunikasi Interseluler

Sinyal ekstraseluler disintesis dan dilepaskan oleh suatu sel pemberi sinyal

Sel dapat menerima sinyal dalam bentuk rangsang kimiawi, elektrik, optik dan lain-lain

Sinyal diterima oleh suatu protein khusus, yang disebut reseptor

Komunikasi Interseluler

Komunikasi Interseluler

Setelah berikatan dengan ligan aktivasi reseptor transmisi sinyal intraseluler memicu proses biokimiawi spesifik

Pengaturan sinyal intrasel mengakibat-kan melemahnya atau berhentinya sinyal

Jalur sinyal yang berbeda dapat saling berkomunikasi crosstalk

Komunikasi Intraseluler

Transduksi sinyal intrasel melibatkan protein dan caraka kedua (second messenger)

Protein pada transduksi sinyal intrasel: Enzim pembentukan caraka kedua Adaptor: protein penghubung untuk

merekrut protein lain Caraka kedua mengaktifkan dan merekrut

enzim untuk transduksi sinyal selanjutnya

Komponen Transduksi Sinyal Molekul sinyal

ekstraseluler Reseptor Molekul sinyal

intraseluler (second messenger)

Protein-protein lain: Transducer Adaptor Scaffold Efektor/modulator

Molekul Sinyal Ekstraseluler

Sel sekresi molekul sinyal dalam bentuk caraka kimiawi sel sasaran transmisi menjadi respon biokimiawi

Secara kimiawi, molekul sinyal dapat berupa: turunan asam amino, peptida, steroid, eikosanoid, gas

Molekul Sinyal Ekstraseluler

Turunan asam amino:

Molekul Sinyal Ekstraseluler

Steroid:

Molekul Sinyal Ekstraseluler

Eikosanoid: prostaglandin, prostasiklin, tromboksan, leukotrien

Molekul Sinyal Ekstraseluler

Peptida: Hormon hipofisis (ADH, ACTH Hormon hipotalamus (CRF, GnRF) Hormon tiroid Hormon pencernaan (gastrin, kolesistokinin) Hormon pankreas (insulin, glukagon) Hormon plasenta

Gas: Karbonmoniksida (CO), nitric oxide (NO)

Reseptor

Protein ini menerima sinyal dalam bentuk ligan

Reseptor memiliki afinitas terhadap suatu molekul kimiawi yang spesifik

Dapat dibagi menjadi dua: Reseptor permukaan sel Reseptor intraseluler/nuklear

Reseptor

Efek konsentrasi ligan (messenger) pada pengikatan reseptor-ligan

Reseptor

Pengaruh konsentrasi reseptor dan afinitas reseptor

Reseptor Permukaan Sel

Sebagian besar molekul sinyal adalah hidrofilik tidak dapat menembus membran plasma harus berikatan dengan reseptor membentuk sinyal intraseluler

Reseptor Permukaan Sel

Dapat dibagi menjadi 3 kelas: Kanal ion G-protein coupled receptor Enzyme linked receptor

Reseptor Permukaan Sel

Reseptor yang mempengaruhi kanal-kanal ion (ligand gated ion channels)

Reseptor Permukaan Sel

Reseptor yang terikat pada protein G (G-protein coupled receptors-GPCR) Memiliki 7 transmembrane spanning

domain reseptor serpentine

Reseptor Permukaan Sel

Reseptor terkait dengan enzim tyr kinase aktivasi tirosin kinase

Reseptor Permukaan Sel

Reseptor dengan aktivitas enzim intrinsik

Exterior

Cytosol

Reseptor Intraseluler

Molekul sinyal hidrofobik (hormon steroid) melalui membran plasma terikat pada reseptor intraseluler

Reseptor Intraseluler

Konstruksi umum nuclear receptor superfamily: Domain pengikat ligan Domain pengikat DNA Daerah variabel

Reseptor Intraseluler

Setelah mengikat ligan bergerak ke inti sel (reseptor steroid dan tiroid) dalam bentuk faktor transkripsi mempengaruhi transkripsi gen

Reseptor Intraseluler

Mekanisme aktivasi reseptor intraseluler

Beda endokrin dan

eksokrinA. Kelenjar Eksokrin

Mempunyai saluran Lumen and

surfaces

B. Kelenjar endokrin Tidak punya

saluran Pesan kimia Melalui aliran darah

Hormon

Pesan kimia Disekresikan

kelenjar endokrin Spesifik pada sel

target Mengaktivasi

perubahan seluler Secara kimiawi

terdiri dari 4 jenis

Klasifikasi hormon

1. Peptida/ Protein2. Steroid3. Amin4. Eikosanoid

Hormone + Receptor

Hormon hormon Protein/ peptida

Hidrofilik Berukuran besar Tidak dapat menembus membran sel Mempunyai aktivitas melalui mekanisme

caraka kedua (Second messenger) Kebanyakan hormon adalah hormon

peptida Contoh : Insulin

Hormon hormon Steroid

Berat molekul kecil Hidrofobik/lipofilik Diangkut oleh protein pembawa untuk

larut bersama darah Reseptornya terdapat di sitoplasma atau

nukleus Merubah sintesis protein Contoh : estradiol

Hormon Amin

Dibuat dari asam amino tunggal Contoh

Melatonin dibuat dari triptofan

Hormon Tiroid dari tirosin Katekolamin (epfinefrin )

dari tirosin

Eikosanoid

Dibuat dari asam arakidonat (asam lemak berkarbon 20)

Diproduksi oleh semua sel kecuali sel darah merah

Mekanisme 2nd messenger Contoh : Prostaglandin and

leukotrien Berperan dalam prose inflamasi Kebanyakan reseptornya

merupakan protein integral G protein-coupled receptors (GPCRs)

Fig. 45-10Major endocrine glands:

Adrenalglands

Hypothalamus

Pineal gland

Pituitary gland

Thyroid glandParathyroid glands

Pancreas

KidneyOvaries

Testes

Organs containingendocrine cells:

ThymusHeart

Liver

Stomach

KidneySmallintestine

Klasifikasi Reseptor

Finding receptor

(hormon Steroid, Retinoid and Tiroidmempunyai beberapa bagian fungsional)

Bagian pengikat ligan Bagian pengikat DNA Bagian pengikat protein koregulator Bagian pengikat lain Binding of other

proteins that specify intr