Cell Intercation presented on Cell Biology Mollecular's lecture

1. Cell
Interaction
Presented by: Yuningsih
15725251028

2. Overview
 Pada organisme uniseluler semua aktivitas sel
(irritabilitas, konduktivitas, kontraktilitas, respirasi dll)
dilakukan by themselves.
 Pada organisme multiseluler aktivitas tersebut
diorganisasi pada tingkat seluler dalam satu
kesatuan yang saling bekerjasama membentuk
jaringanorgansistem organ.
 Dalam membentuk jaringan, terdapat dua
mekanisme dasar untuk menjaga integritas sel-sel:
• Hubungan antarsel u/ mencapai integritas struktural
• Komunikasi antarsel u/ mencapai integritas
fungsional

3. Intercellular Adhesion
 Cells attach
themselves to
one another with
longlasting
bonds called cell
junctions.

4. Adesi Sel
 Integritas struktural yg didasarkan pada adesi sel
dilakukan dg 2 cara:
1. Menggunakan jejaring senyawa makromolekul di luar
sel  matrik ekstraseluler
2. Menggunakan hubungan antarsel (cell junction).
 Berdasarkan bentuk lawan interaksi, adesi sel
dibedakan menjadi:
1. Adesi antarsel (sel dengan sel)
2. Adesi sel dengan matriks ekstraseluler

6. Adesi Antarsel
 Terjadi “kontak” antarsel-sel yang berhadapan
 Daerah „kontak‟ merupakan modifikasi permukaan
sel sehingga sel dapat mengadakan hubungan
dengan sel di sekitarnya.
 Berdasarkan struktur dan fungsinya, adesi antarsel
dibedakan menjadi 3 yaitu:
1. Hubungan lekat (adhering junction) desmosom.
Misalnya pada: otot jantung, epidermis kulit, dan
epitel leher rahim
2. Hubungan tak tembus (impermeable junction)
tight junction, yaitu hubungan sel yang sangat erat
tanpa celah yang memisahkan. Misalnya pada
epitel selaput lendir usus

7. Adesi Antarsel
3. Hubungan berkomunikasi (communication junction)
gap junction dan sinapsis, hubungan ini sebagai
sarana melalukan molekul dari satu sel ke sel
sekitarnya sekaligus u/ komunikasi antarsel.

8. 3 type of Cell junction

9. Tight junctions connect the
plasma membranes of
adjacent cells into sheets.

10. Anchoring Junctions
Cadherin and Intermediate Filaments: Desmosomes

11. Cadherin and Actin Filaments
Anchoring Junctions

12. Anchoring Junctions
 Integrin-Mediated Links
Anchoring junctions attach
the cytoskeleton of a cell to
the matrix surrounding the
cell, or to the cytoskeleton of
another cell

13. Communicating Junctions
 Gap Junctions in Animals
 Plasmodesmata in Plants

14. Komunikasi antarsel
 Cells in a multicellular organism communicate with
others by releasing signal molecules that bind to
receptor proteins on the surface of the other cells.

15. Komunikasi antarsel
 2 basic of sell communication:
1. Electrical
2. Chemical
 Sel-sel dapat berkomunikasi melalui 3 cara:
1. Kontak langsung  melalui molekul khusus pd
membran sel
2. Mediator dg melepasan zat kimia
3. Gap junction  hubungan antarsitoplasma

16. Tiga tahap signaling cell

17. Tahapan komunikasi antarsel melalui
extracellular signaling
(1) Sintesis molekul pembawa sinyal oleh signaling cell
(2) Pelepasan molekul pembawa sinyal oleh signaling cell
(3) Transport sinyal ke sel target
(4) Deteksi sinyal oleh protein reseptor yang spesifik
(receptor-ligand specificity)
(5) Cellular responses:
 perubahan metabolisme sell (metabolic enzyme)
 Perubahan ekspresi gen (gen regulatory protein)
 Perubahan bentuk sel/pergerakan sel (cytoskeletal protein)
(6) Penghilangan sinyal, berakhir dengan adanya
tanggapan sel dan degradasi ligand

18. Komunikasi antarsel
 4 methods:
1. Gap juctions: direct between adjacent cells (chemical &
electrical)
2. Contact dependent signals: interaction between adjacent
membrane molecules
3. Local communication: autocrine & paracrine signaling
Autocrinesignal feed-back dan mempengaruhi sinnaling sel itu
sendiri
Paracrinemempengaruhi sel target yg dekat dg letak sintesis
hormon, dibantu dg neurotransmitter
4. Long distance communication (endocrine signaling) :
slowchemical (hormones): Dibawa melalui aliran darah
fast electrical signals

20. Type of
cell
signalling

21. Intercellular Receptors

22. Cell Surface Receptors
 Chemically
Gated Ion
Channels
 Enzymic
Receptors
 G-Protein-
Linked
Receptors

23. Receptors That Act as Gene
Regulators
Receptors That Act as Enzymes
Many target cells possess intracellular
receptors, which
are activated by substances that pass
through the
plasma membrane.

24. How G-Protein-Linked Receptors Work
 Most receptors are
located on the surface of
the plasma membrane.
 Chemically gated ion
channels open or close
when signal molecules
bind to the channel,
allowing specific ions to
diffuse through.
 Enzyme receptors
typically activate
intracellular proteins by
phosphorylation.
 G-protein-linked
receptors activate an
intermediary protein,
which then effects the
intracellular change.

26. Reseptor pada permukaan sel tergolong dalam 4 kelompok utama
• GPCRs terlibat dalam berbagai proses signaling pathways,
termasuk deteksi cahaya, bau, hormon-hormon lain dan
neurotransmitters
• Beberapa reseptor permukaan sel pada mamalia termasuk
GPCRs
– Terbentuk dari alpha, beta and gamma subunit complex
• Ligand binding mengaktifkan reseptor, kemudian mengaktifkan G
protein, dan akhirnya G protein mengaktifkan effector enzyme
untuk memunculkan intracellular second messenger
– Misalnya adenylyl cyclase – mengubah ATP menjadi cAMP
• Tergantung pada pengaturan effector enzyme – jalur ini dapat
diaktifkan atau dinon-aktifkan.
– Gs proteins result in stimulation of the effector enzyme
– Gi proteins result in inhibition of the effector enzyme
adenylyl cyclase (AC)

27. -ikatan ligand dengan binding site mengakibatkan perubahan
konformasi reseptor
sehingga ion-ion spesifik dapat melewati
-hasil pergerakan ion tersebut mengubah potensial elektris pada
membran
-banyak terdapat pada plasma membran sel neuron
misal : ligand-gated channels untuk sodium dan
potassium
-juga terdapat pada plasma membran sel-sel otot
-pengikatan asetilkolin mengakibatkan pergerakan ion
dan akhirnya ada kontraksi sel otot

28. -tidak memiliki aktifitas katalitik
-pengikatan ligand mengakibatkan pembentukan reseptor dimer (2 receptors)
-dimer kemudian mengaktifkan sekelompok protein yang disebut tyrosine
kinases
-aktivasi ini menyebabkan terjadinya fosforilasi senyawa target melalui
aktivitas tyrosine kinases (stick phosphate groups onto tyrosines
within
the target protein)

29. Tim Dosen Pengampu MK. Bio Sel & Mol F. Bio
UGM 2008
-disebut juga receptor tyrosine kinases atau ligand-triggered protein kinases
-serupa tyrosine-linked receptors - ligand binding : menghasilkan pembentukan
dimer
-BUT: berbeda dari tyrosine-linked receptors karena memiliki intrinsic catalytic
activity
-means that ligand binding activates it and the activated receptor acts as a
kinase
-merupakan hormon atau peptida terikat pada membran yang berperan sebagai
faktor tumbuh,
-pengikatan dengan ligan menstimulasi aktivitas reseptor tyrosine kinase
-mengakibatkan terjadinya fosforilasi beberapa residu asam amino misalnya serine
dan threonine residues
-fosforilasi ini mengaktifkan senyawa target berikutnya (downstream targets)
-target dapat berupa protein kinase yang lain ,yang juga melakukan
fosforilasi senyawa target berikutnya
Signal
transduction
Cascade

30. Initiating the
Intracellular Signal
 cAMP/G-protein
 Calcium (Ca++)
 Cyclic AMP and Ca++
often behave as second
messengers,
intracellular substances
that relay messages
from receptors to target
proteins.

32. Second messengers
 Diproduksi melalui aktivasi GPCRs and RTKs
 Stimulasi Hormone pada Gs protein-coupled receptors
mengakibatkan aktivasi adenylyl cyclase and synthesis of the
second messenger cAMP
 Merupakan second messenger yang telah banyak diteliti
 cAMP dan second messengers yang lain mengaktivasi protein kinase
spesifik (cAMP-dependent protein kinases or PKAs)
 cAMP has a wide variety of effects depending on the cell type and
the downstream PKAs and other kinases
 in adipocytes, increased cAMP activates a PKA that stimulates
production of fatty acids
 in ovarian cells another PKA will respond to cAMP by increase estrogen
synthesis
 second messenger systems allow for amplification of an
extracellular signal
 one epinephine molecule can bind one GPCR – this can result in the
synthesis of multiple cAMP molecules which can go on to activate and
amplified number of PKAs
 a blood level as low as 10-10M epinephrine can raise blood glucose levels by
50%

33. Second messengers
 second messengers yang lain meliputi:
 IP3 (inositol 1,4,5-triphosphate) and DAG (diacylglycerol)–
hasil perombakan phosphatidylinositol (PI)
 Dihasilkan melalui aktivasi berbagai reseptor hormon (GPCRs and
RTKs)
 produksi IP3 mengakibatkan membukanya calcium-channels
pada membran plasma retikulum endoplasma-akibatnya akan
dilepaskan kalsium
 Peningkatan kalsium dalam sel beta pancreas memacu
eksositosis insulin
 Peningkatan kalsium intraseluler juga memacu kontraksi sel otot
 much study has been done on the binding of calcium to a protein
called calmodulin and the effect of this complex on gene expression

34. Common signaling pathways are
initiated by different receptors in a class
• The effects of activation of GPCRs
and RTKs is more complicated than a
simple step-by-step cascade
• Stimulation of either GPCRs or RTKs
often leads to production of multiple
second messengers, and both types
of receptors promote or inhibit
production of many of the same
second messengers
• in addition, RTKs can promote a
signal transduction cascade that
eventually acts on the same target as
the GPCR
• therefore the same cellular
response may be induced by
multiple signaling pathways by
distinct mechanisms
• Interaction of different signaling
pathways permits fine-tuning of
cellular activities

36. Amplifying the Signal: Protein
Kinase Cascades

37. Signal transduction
cascades
 - phosphorylation/activation dari
beberapa kinases menghasilkan
serangkaian proses fosforilasi /
aktivasi
 -umumnya disebut signal-
transduction cascade
 -this cascade eventually leads to a
specific cellular response
 e.g. changes in cell physiology
and/or patterns of gene
expression
 -Receptor Tyrosine Kinase pathways
are involved in regulation of cell
proliferation and differentiation,
promotion of cell survival, and
 modulation of cellular metabolism
Signal
KINASE #2
KINASE #3
TARGET
EFFECT
KINASE #1
p
p
p
p

39. KAJIAN KOMUNIKASI SEL
 HORMON
 SINAPSIS DAN NEUROTRANSMITTER

40. Hormon yang mengalami sirkulasi dan
Hormon lokal
 sirkulasi
 Beraksi pada jarak jauh
 travel dalam aliran
darah
 hormon-hormon
endocrine
Local
 Hormon-hormon
paracrine & autocrine

41. Hormon
 Dua tipe
 Larut dalam lemak
 Larut dalam air

42. Hormon yang larut dalam lemak
 hormon-hormon yang larut
dalam lemak mudah
masuk ke dalam sel dg
berdifusi melalui plasma
membran
 hormon ditransport dalam
darah melalui protein
carier
 Hormon ini kemudian
masuk ke sel target dan
sel memunculkan respon

44. Hormon yang larut dalam air
 Hormon yang larut dalam air mudah tertransport bersama aliran
darah
 Hormon masuk ke dalam sel melalui pengikatan dengan reseptor
permukaan sel yang spesifik
 Pengikatan ini mengaktifkan reseptor dan menimbulkan serangkaian
reaksi seluler yang disebut second messenger system

45. Aksi hormon yang larut dalam
lemak
 Hormon berdifusi
melalui phospholipid
bilayer & masuk ke
dalam cell
 Terikat dengan
reseptor- turning on/off
specific genes
 mRNA baru terbentuk
dan menentukan
sintesis protein baru
 Protein baru merubah
aktivitas sel

46. Aksi hormon yang larut dalam air
 Tak dapat berdifusi melalui plasma
membran
 Protein receptor mengaktifkan G-protein
pada membran
 G-protein mengaktifkan adenylate
cyclase untuk mengubah ATP menjadi
cAMP di dalam sitosol
• Cyclic AMP merupakan “2nd messenger”
• Mengaktifkan kinase di dalam sitosol
untuk mempercepat/memperlambat
respon fisiologis
• Phosphodiesterase menginaktifkan cAMP
dengan cepat
• Tanggapan sel di hentikan (turned off)
kecuali jika molekul hormon baru ada lagi

48. Sinapsis dan neurotransmitter

51. Salamat
  