1. CELL SIGNALING Dr. DwiWinarni, M.Si. DepartemenBiologi FakultasSainsdanTeknologi UniversitasAirlangga Surabaya

2. BERDASAR KAJIAN FOSIL DIPERKIRAKAN BAHWA ORGANISME UNISELULAR ADA SEKITAR 3,5 MILYAR TAHUN YANG LALU, SEDANGKAN ORGANISME MULTISELULAR ADA SEKITAR 2,5 MILYAR TAHUN YANG LALU ? ORGANISME MULTISELULAR MEMERLUKAN WAKTU UNTUK MENGEMBANGKAN MEKANIS-ME YANG MENGATUR AGAR SEL-SEL SALING DAPAT BERKOMUNIKASI UNTUK DAPAT BER-PERAN SEBAGAI ORGANISME UTUH DENGAN PERILAKU YANG TERKOORDINASI

3. ORGANISME UNISELULAR MENGGUNAKAN SINYAL UNTUK MEMBERIKAN INFORMASI KEPADA INDIVIDU LAIN CELL SIGNALING PADA YEAST UNTUK MATING

4. PADA ORGANISME MULTISELULAR, SINYAL INTERSELULAR DIINTERPRETASI OLEH PERANGKAT KOMPLEKS YANG DIMILIKI OLEH SEL SEHINGGA TIAP SEL DAPAT MENENTUKAN POSISI DAN PERAN KHASNYA DI DALAM TUBUH ORGANISME MULTISELULAR DAN MEMASTIKAN BAHWA HASIL INTERPRETASI MERUPAKAN RESPONS YANG SESUAI TERHADAP SINYAL YANG DITERIMA KEGAGALAN SEL MENANGGAPI SINYAL DAPAT MERUGIKAN BAHKAN MEMBUNUH ORGANISME

5. CELL SIGNALING MEMUNGKINKAN TERJADINYA INTERAKSI ANTAR SEL  HUBUNGAN SOSIAL SEL PERANGKAT UTAMA DALAM CELL SIGNALING MOLEKUL SINYAL PROTEIN RESEPTOR PROTEIN-PROTEIN INTRASELULAR

6. protein-protein intraseluler reseptor (receptors) Sel pengirim sinyal Sel target Molekulsinyal (signaling molecules)

7. reseptor ?? Target ??? Pengirimsinyal ?? Sinyal ??

8. Tahapandalam cell signaling • Reception pengenalanmolekulsignalolehsel target  ikatanantaramolekulsinyal(first messenger)denganreseptor • Transduction perubahanreseptorkarenaterikatnyamolekulsignalmenyebabkanperubahanpadakadar protein intraselulartertentu yang umumnyadikutiolehserangkaianperubahanlebihdari 1 protein (cascade)mengubahsinyalekstraselularmenjadisinyalintraselular • Response perubahanperilakusel yang timbulsebagaiakibattimbulnyasinyalintraselular

9. Tahapandalam cell signaling

10. Cascade reaction 104mM 108mM

11. JALUR PENYEBAB TIMBULNYA SINYAL INTRASELULAR DAN RESPONS SEL TERHADAPNYA Liganekstraselular Aktivasienzim Perubahanorganisasisitoskeleton Perubahanpermeabilitas ion Aktivasisintesis DNA Aktivasisintesis RNA Kontakantarsel matriksekstraselular

12. BERDASAR SINYAL YANG DIGUNAKAN, CELL SIGNALING DAPAT MELALUI

13. CELL SIGNALING by secreted molecules according to the distance between the source of signaling molecule and target cell PARACRINE SYNAPTIC ENDOCRINE

15. PARACRINE (cont..)

16. PARACRINE (cont..)

18. LAJU TRANSMISI INFORMASI MELALUI IMPULS 10-100 m/detik JARAK SEL PRA KE PASCASINAPSIS < 100 NM DENGAN PROSES TRANSMISI < 1ms

19. JENIS NEUROTRANSMITER DAN RESEPTORNYA

20. Pada hub. sinaptik, signaling molecules kadar tinggi (karena relatif tidak terencerkan oleh cairan tubuh di celah sinapsis terikat dengan reseptor dg afinitas rendah  mudah lepas dan mengalami degradasi

21. Beberapa jenis bahan yang bekerja pada sinaps

22. C. ENDOCRINE

25. BERDASAR LOKASI RESEPTOR CELL SIGNALING DAPAT MELALUI Signaling molecules berukuran kecil atau hidrofobik RESEPTOR PADA UMUMNYA Signaling molecules hidrofilik atau berukuran cukup besar

28. PERBEDAAN DASAR JALUR SIGNALING UNTUK SIGNALING MOLECULES HIDROFILIK DAN HIDROFOBIK adalah pada: Lama waktu keberadaannya dalam cairan darah maupun cairan jaringan • Mediator lokal dan neurotransmitter didegradasi dalam hitungan detik setelah disekresi • Hormon-hormon larut air  dalam hitungan menit setelah masuk sirkulasi • Hormon steroid  beberapa jam • Hormon tiroid  beberapa hari

29. CELL-SURFACE RECEPTOR

30. RESEPTOR TERIKAT CHANNEL ION (ION CHANNEL-LINKED RECEPTORS) Transmission of an action potential across a chemical synapse at myoneural junction When an action potential depolarizes the membrane of synaptic , it trigger an influx of Ca2+ (1) that causes synaptic vesicles to fuse with the presynaptic membrane (2). The vesicles release neurotransmitter (i.e. acetylcholine) into the synaptic cleft. The binding of acetylcholine molecule to the specific receptors opens sodium ion channel, causing a sodium influx that depolarizes the postsynaptic membrane

31. RESEPTOR TERIKAT PROTEIN G (G-PROTEIN-LINKED RECEPTORS) INTERAKSI ANTARA RESEPTOR DENGAN PROTEIN TARGET DIPERANTARAI OLEH PROTEIN-G (TRIMERIC GTP-BINDING REGULATORY PROTEIN) • TARGET PROTEIN DAPAT BERUPA: • Enzim •  mengubahkadarsatuataulebihmediator intraselular yang dikatalisisenzim (=2ndmessenger) • 2. Channel Ion •  mengubahpermeabilitasmembran plasma terhadap ion tertentu

35. INTERAKSI ANTARA RESEPTOR DENGAN PROTEIN TARGET BERUPA ENZIM YANG DIPERANTARAI OLEH PROTEIN-G

36. Target enzim

39. Generalized diagram of G protein-gated ion channel: (A) Typically, the activated effector protein begins a signaling cascade which leads to the eventual opening of the ion channel. (B) The GTP-bound α-subunit in some cases can directly activate the ion channel. (C) In other cases, the activated βγ-complex of the G protein may interact with the ion channel.

40. BEBERAPA CONTOH MEKANISME FISIOLOGI YANG DIPERANTARAI OLEH PROTEIN-G

41. ADALAH RESEPTOR PERMUKAAN YANG SAAT TERAKTIVASI BERFUNGSI SEBAGAI ENZIM ATAU BERASOSIASI DENGAN ENZIM RESEPTOR TERIKAT ENZIM (ENZYME-LINKED RECEPTORS) PADA UMUMNYA MERUPAKAN SINGLE-PASS TRANSMEMBRANE PROTEINS DENGAN TAPAK PENGIKATAN LIGAN DI LUAR DAN TAPAK KATALITIK DI DALAM DIBANDINGKAN DENGAN 2 (DUA) KELOMPOK YANG LAIN, LEBIH HETEROGEN, TETAPI KELOMPOK TERBESAR ADALAH PROTEIN KINASE ATAU YANG BERASOSIASI DENGAN PROTEIN KINASE

42. PROTEIN KINASE • ADALAH ENZIM YANG MEMINDAHKAN GUGUS FOSFAT KE RANTAI SAMPING ASAM AMINO SUATU PROTEIN • SERINE/THREONINE KINASE (memfosforilasi protein padaserinatautreonin) • TYROSINE KINASE (memfosforilasipadatirosin) SEKITAR 1 % GEN MANUSIA MENGKODE PROTEIN KINASE, TETAPI SEL MAMALIA TUNGGAL DAPAT MENGANDUNG LEBIH DARI 100 JENIS PROTEIN KINASE  PERAN SANGAT KRUSIAL DALAM CELL SIGNALING

45. BEBERAPA RESPONS SEL/ JARINGAN YANG DIPERANTARAI OLEH PROTEIN KINASE C

46. CELL SIGNALING by plasma-membrane-bound molecules CELL SIGNALING : MEMBEDAKAN SELF DAN NON SELF

47. Cell signaling khusus • Autocrine • Cell signaling by gap junction

50. SEL MEMPUNYAI KEMAMPUAN UNTUK MENANGGAPI KOMBINASI SIGNALING MOLECULES SPESIFIK