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.

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 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.

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 3

Pensinyalan Sel

d. Sinyal otokrin

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

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 4

Pensinyalan Sel

2.2 Respon Seluler Terhadap Sinyal

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

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 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 : hormon-

hormon 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

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 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

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 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

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 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 histidin.

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).

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 9

Pensinyalan Sel

Di dalam sel terdapat molekul-molekul yang me-relay 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,

Protein adaptor, mengikat suatu protein sinyal ke protein sinyal

lainnya

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 10

Pensinyalan Sel

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 sebagai

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 adalah 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

dari neurotransmitterantara lain asetil kolin, epinefrin, dopamine, GABA,

Asam glutamate, dll.

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 11

Pensinyalan Sel

BAB III

KESIMPULAN

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 12

Pensinyalan Sel

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.

DAFTAR PUSTAKA

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 13

Pensinyalan Sel

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 2nded.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

Signaling<http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/Biologypages/c/

Cellsignaling.html>last 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.

Kelompok 1 – Basic Science Related to Nursing 1 14