TRANSDUKSI SINYAL PADA TINGKAT SEL

1. TRANSDUKSI SINYAL PADA TINGKAT SEL Asmarinah Departemen Biologi Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia

2. Overview jalur sinyal dari molekul sinyal sampai respon pada sel • Molekul sinyal ekstraseluler • Reseptor • Domain sitoplasma dari reseptor • Effektor/suatu enzim • Caraka ke 2/second messenger • Jalur sinyal yg teraktivasi • Seri protein yg terlibat • Protein target • Proses seluler yg terjadi

3. Molekul sinyal ekstraseluler, terdiri atas golongan/jenis : • Molekul kecil, spt asam amino dan turunannya • Cth: glutamat, glisin, asetilkolin, epineprin • Bertindak sbg hormon dan neurotransmiter • 2. Steroid • Mengatur perkembangan seksual, kehamilan, metabolisme karbohidrat, ekskresi ion Na dan K • 3. Eicosanoid • Cth: prostaglandin, tromboksan, lekotrin • Mengatur proses inflamasi, tekanan darah, dll • 4. Berbagai macam polipeptida dan protein, spt protein transmembran

4. Molekul sinyal yang sama, pada sel yang berbeda akan memberikan respon yang berbeda Contoh: Asetilkolin

5. Kombinasi molekul sinyal yang berbeda, yang diterima oleh suatu sel, akan memberikan respon yang berbeda

6. Transduksi sinyal pada tingkat sel • Melalui: • Reseptor permukaan sel: • * Ion channel-linked receptor • * G protein-linked receptor • * Enzyme-linked receptor • -Reseptor intraseluler

7. Reseptor permukaan sel Molekul sinyal ekstraseluler menimbulkan perubahan pada reseptor, tanpa harus masuk ke dalam sel. Ada 3 klas reseptor permukaan sel: A.Reseptor yang mengikat ion kanal (Ionotropic Receptor) Sinyal + Reseptor Kanal terbuka Masuk dan keluarnya ion pengaruh yang bersifat elektris

8. Sinyal/ligan + Reseptor mengikat G-protein aktifasi G-protein Aktifasi enzim Aktifasi kanal ion Perubahan konsentrasi mediator intraseluler Perubahan permeabilitas ion pada membran plasma B. Reseptor yang mengikat “GTP-binding Protein” (G-Protein)

9. G protein-linked receptor Human genome mengkode + 2000 molekul ini

10. G protein-linked receptor • Ketika tidak ada stimulus, reseptor dan G protein inaktif dan terpisah • Ketika signal ekstraseluler terikat dgn reseptor, terjadi perubahan konformasi pada reseptor; G protein terikat reseptor • Perubahan pada α-subunit menyebabkan GDP digantikan oleh GTP, selanjutnya menyebabkan α-subunit terpisah dari βγ-subunit

11. Target molekul dari G-protein • Kanal ion • Contoh: Asetilkolin  menyebabkan disosiasi α dan ßγ aktif Kanal terbuka 2. Enzim yang terikat pada membran plasma a. Adenil siklase merubah ATP cAMP b. Fosfolipase C akan merubah Inositolfosfolipid menjadi: - Inositol trifosfat (IP3), berfungsi membuka kanal Ca 2+ pada membran Retikulum Endoplasma (RE), sehingga terjadi peningkatan konsentrasi ion Ca 2+ di sitoplasma. - Diacylglycerin (DAG), akan megaktifasi protein kinase C (PKC) untuk variasi respon

13. Mekanisme transduksi sinyal yang diperantarai oleh cAMP sebagai meditor sinyal Protein kinase A inaktif cAMP Protein kinase A aktif

14. Mekanisme transduksi sinyal yang diperantarai oleh Inositol Fosfolipid

15. 3 grup G protein:

16. Terminasi respon • = desensitisasi, memblok aktifitas reseptor, melalui 2 tahap, yaitu: • Fosforilasi G protein-linked receptor oleh G protein-linked receptor kinase (GRK), yang berada di permukaan sitoplasma dari membran plasma • Fosforilasi G protein-linked receptormenyebabkan protein arrestin dapat terikat padanya, yang merupakan kompetitor dari G-protein.

17. Kekuatan dan lamanya proses “signaling”, • Ditentukan oleh: • Kecepatan proses hidrolisis GTP pada subunit Gα inaktivasi subunit tsb • Adanya interaksi antara Regulators of G protein signaling (RGS) dan G protein  hidrolisis GTP  Gα-GDP ber-reasosiasi dengan Gβγ  trimerik G protein inaktif

20. Sinyal/ligan + reseptor mengikat enzim Aktifasi unit katalitik dari bagian ujung reseptor, yang berbeda di dalam sel C. Reseptor yang mengikat enzim (Enzym-linked receptor)

21. Signaling melalui Enzyme-linked receptor • Berperan dalam respons terhadap sinyal ekstraseluler yg memacu pertumbuhan(= growth factor), proliferasi (mitotic factor), diferesiasi dan ketahanan sel (survival fator). Responsnya lambat (hitungan jam) dan biasanya membutuhkan tahap2 signaling intraseluler yang mengarah pada perubahan ekspresi gen. • Seperti G protein-linked receptor, merupakan protein transmembran, yg terdiri dari ligand binding domain di luar membran sel, transmembran domain dan domain sitosolik di dalam sel. • Domain sitosolik mempunyai aktifitas enzim intrinsik atau berasosiasi langsung dengan suatu enzim • Ada 6 kelas enzyme-linked receptor, yg telah teridentifikasi

22. 2 atau lebih untaian reseptor bergabung membentuk dimer atau oligomer. - Pada beberapa kasus, pengikatan ligan pada reseptornya menginduksi oligomerisasi, pada kasus lain oligomerisasi terjadi sebelum pengikatan ligan ligan menyebabkan reorientasi untaian reseptor di dalam membran

23. Ada 6 kelas enzyme-linked receptor, yg telah teridentifikasi : • Receptor tyrosine kinases, memfosforilasi tirosin spesifik pada suatu intracellular signaling protein • Tyrosine kinase-associated receptor, berasosiasi dengan protein intraseluler yg mempunyai aktifitas tirosin kinase • Receptorlike tyrosine phosphatase, menghilangkan gugus fosfat pada tirosin dari suatu intracelluler signaling protein yang spesifik • 4. Receptor serine/threonine kinases, memfosforilasi serin • atau treonin spesifik pada gene regulatory protein • 5. Receptor guanylyl cyclases, mengkatalis secara langsung • produksi cGMP dalam sitosol • 6. Histidine kinases-assosiated receptors, mengaktivasi • komponen dalam jalur signaling, dimana kinase • memfosforilasi histidin dan kemudian mentransfer gugus • fosfat ke intracellular signaling protein yg kedua

24. Receptor tyrosine kinases • Paling banyak jenisnya • Protein sinyal ekstraseluler yg bekerja melalui reseptor ini bervariasi, spt growth factor dan hormon

26. 3 cara protein sinyal dapat me”cross-link” untaian reseptor • secara langsung ber cross-link dengan reseptornyaPDGF, dimer yg dihubungkan oleh ikatan kovalen dgn 2 binding sites • terikat pada proteoglikan dalam suatu cluster, shg ligand dpt ber”cross-link” dengan reseptornya • terikat pada membran plasma, kmdn ber”cross-link’ dgn reseptornya

27. Setelah ligan terikat pada reseptornya, yg menyebabkan reorientasi atau rearrangment dari untaian reseptor  selanjutnya menyebabkan domain kinase yg ada di sitoplasma me”cross phosphorilate” tirosin dari untaian reseptor pasangannya autophosphorylation Autophosphorylation, menyebabkan proses aktivasi, dgn 2 cara: -meningkatkan aktivitas enzim kinase -menghasilkan docking site untuk banyak ikatan dari intracellular signaling protein

29. Reseptor intraseluler • merupakan protein regulator yang mengaktifkan ge • Contoh molekul sinyal: hormon steroid, hormon tiroid, • retinoids, vitamnin D, dll