Interaksi Antar Sel

Sel-sel di dalam tubuh organisme multisel wajib melakukan koordinasi perilakunya dengan berbagai macam cara. Selama perkembangan sel-sel pembentuk embrio saling bertukar isyarat (signal) untuk menentukan peran khusus setiap sel, kedudukan yang akan ditempati, akan mati, hidup atau membelah. Pada tumbuhan juga demikian, sel-sel selalu melakukan komunikasi satu dengan yang lain, untuk menanggapi keadaan terang, gelap, dan suhu yang memandu daur pertumbuhan, pembuangan, dan pembentukan buah serta menyesuaikan apa yang terjadi di satu bagian dengan bagi yang lain.

Untuk komunikasi diperlukan: pemberi informasi, informasi, dan penerima informasi. Pada komunikasi antar sel, informasi yang disebut isyarat atau signal berupa senyawa kimia. Pemberi informasi adalah sel yang menghasilkan molekul kimia tersebut. Penerima informasi disebut target menggunakan protein reseptor yang mengenali dan menanggapi molekul isyarat secara khusus. Protein reseptor melakukan langkah awal dalam rangkaian proses pengubahan (transduksi) isyarat ekstrasel menjadi isyarat intrasel yang menentukan perilaku sel.

Sel-sel organisme multisel menggunakan berbagai macam molekul sebagai signal (isyarat), misalnya protein, asam amino, nukleotid, steroid, dan lain-lain. Terdapat empat cara penyampaian isyarat: 

1. Yang paling umum melalui aliran darah, pada hewan, atau cairan tubuh pada tumbuhan. Isyarat yang dikirimkan lewat aliran darah adalah hormon. 
2. Isyarat yang dikirim disekresikan ke ruang antar sel. 
3. Isyarat neuronal, semula isyarat berupa impuls listrik, sesampai di akhiran akan diubah menjadi isyarat kimia yang disebut neurotransmitter. 
4. kontak antar sel, cara ini terjadi pada perkembangan embrio.

Di sekeliling sel tubuh organisme multisel terdapat beratus-ratus molekul isyarat. Molekul-molekul ini dapat bebas berada cairan ekstrasel, terikat pada MES (matriks ekstra sel) atau terikat pada permukaan sel tetangga. 

Sel wajib memilih isyarat-isyarat yang perlu ditanggapi sesuai fungsi khusus sel-sel tersebut. Sel dapat bereaksi dengan molekul isyarat ditentukan oleh ada tidaknya reseptor untuk isyarat tersebut. Tanpa reseptor sel tidak akan mengetahui adanya isyarat, sehingga tidak dapat menanggapinya. Untuk membatasi kisaran isyarat yang mempengaruhi, sel hanya membentuk beberapa paket reseptor. Meskipun isyarat yang mengenainya terbatas, tetapi tetap dapat digunakan untuk menegatur perilaku sel dengan beberapa cara yang rumit. Terdapat dua macam kerumitan:

1. Sebuah isyarat yang terikat pada sebuah reseptor dapat memberikan beberapa macam pengaruh pada sel target; bentuk, gerakan, metabolisme; ekspresi gen semuanya dapat diubah bersama-sama. Isyarat yang diterima reseptor pada permukaan sel, dipancarkan ke dalam sel lewat komponen-komponen intrasel yang berpengaruh luas. Sel yang berbeda menanggapi isyarat yang sama dengan jalan berbeda pula. Misalnya: neurotransmitter acetylcholine akan menurunkan kekerapan kontraksi sel otot jantung, tetapi sebaliknya akan meningkatkan sekresi saliva.
2. Sel memiliki beberapa reseptor, sehingga peka terhadap isyarat yang berbeda secara bersamaan (simultan). Sistem pancaran intrasel untuk setiap isyarat saling berinteraksi, sehingga tanggapan sel terhadap gabungan isyarat-isyarat tersebut berbeda dengan tanggapannya untuk masing-masing isyarat.

Molekul-molekul isyarat ekastrasel dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu: molekul makro hidrofilik dan molekul hidrofobik.

Molekul Isyarat Hidrofobik

Kelompok isyarat hidrofobik terdiri dari hormon-hormon steroid yaitu korlisol, estradiol, dan testosteron; hormon tiroid yaitu tiroksin; dan nitrogen oksida (NO). Reseptor untuk senyawa-senyawa tersebut berada di sitosol atau di nukleus. Reseptor untuk hormon-hormon ini merupakan protein pengatur gen. Semula reseptor dalam bentuk tidak aktif, pada saat terdapat isyarat yang terikat (bereaksi) berubah menjadi bentuk aktif. Komplek reseptor-isyarat yang aktif masuk ke dalam nukleus, mempengaruhi DNA. Terjadi hambatan atau picuan transkripsi gen tertentu.

Tanggapan yang menyangkut perubahan ekspresi gen dapat berlangsung lama, pada hal sel harus menanggapi dalam waktu pendek. Untruk keperluan ini diperlukan molekul isyarat yang dapat langsung mempengaruhi kerja enzim. Salah satu contoh adalah nitrogen oksida (NO). Gas terlarut ini berasal dari arginin dan bekerja sebagai perantara lokal (setempat). NO dilepas oleh sel-sel endotelium pembuluh darah setelah mendapat stimulasi akhiran saraf. NO ini menyebabkan relaksasi sel-sel otot polos pembuluh darah tersebut. Terjadilah dilatasi dinding pembuluh darah, sehingga darah dapat mengalir lebih mudah.

NO terlarut mudah merembes ke luar dari sel yang menghasilkannya dan masuk ke sel target. Target utama NO adalah guanylate cyclase yang berperan sebagai katalisator pembentuk GMP siklis. Kerja guanylate cyclase mirip adenylate cyclase, sedangkan GMP mirip AMP.

Molekul Isyarat Hidrofilik

Kelompok isyarat hidrofilik sebagian besar adalah molekul-molekul protein yang tidak dapat dengan mudah melintasi membran sel. Termasuk dalam kelompok ini adalah: zat tumbuh, neuro transmitter dan isyarat-isyarat yang berupa protein lainnya.

Reseptor untuk isyarat-isyarat hidrofilik ini merupakan glikoprotein atau protein transmembran. Terdapat tiga kelompok reseptor untuk isyarat hidrofilik yaitu: reseptor terkait celah ion, reseptor terkait protein G dan reseptor terkait enzim. Perbedaan antara tiga tipe reseptor ini terletak pada isyarat intrasel yang ditimbulkan pada saat isyarat ekstra sel bereaksi dengan reseptor tersebut. Reseptor-reseptor tersebut merupakan sasaran pula bagi senyawa asing pengganggu misalnya zat penenang (heroin atau nikotin). Senyawa-senyawa tersebut menempati tempat ligan asli pada daerah reaktif di reseptor atau bereaksi dengan reseptor di daerah reaktif lain.

Reseptor terkait celah ion

Mekanisme kerja reseptor tipe ini sederhana. Reseptor inilah yang digunakan untuk meneruskan neuro transmitter melintasi sinaps pada sistem saraf. Reseptor ini mengubah isyarat kimia menjadi isyarat listrik. Bila neuro transmitter bereaksi dengan reseptor, reseptor berubah susunan sehingga celah terbuka dan masuklah ion-ion.

Reseptor terkait protein G

Reseptor tipe ini merupakan reseptor terbanyak yang dijumpai pada sel-sel mamalia. Mereka menanggapi beraneka ragam molekul isyarat ekstra sel. Molekul-molekul ini sangat bervariasi dapat protein, peptid, asam amino, atau asam lemak.

Walaupun molekul isyarat yang berikatan dengan reseptor terkait protein G sangat bervariasi, tetapi struktur reseptor ini sangat mirip satu dengan yang lain. Protein transmembran pembentuk reseptor terbagi menjadi tiga daerah yaitu: 

1. Daerah yang tersembul di permukaan nonsitosolik sel disebut daerah penerima atau pemilah. Daerah ini merupakan tempat terikatnya ligan atau isyarat ke reseptor. 
2. Daearah yang terbenam dalam dwilapisan fosfolipid, terdiri dari rantai polipeptid tunggal yang melintasi dwilapisan fosfolipid sebanyak tujuh kali. Daerah ini merupakan daerah pengubah isyarat. 
3. Daerah yang tersembul di permukaan sitosolik dwilapisan fosfolipid disebut daerah pelaksana atau efektor. Derah ini merupakan bagian yang akan mengaktifkan protein G.

Protein G terdiri dari tiga subunit yaitu α, β, dan γ. Pada keadaan tidak aktif subunit α berikatan dengan GDP. Pada keadaan aktif subunit α berikatan dengan GTP (Gambar      ). Beberapa protein G mengatur membuka dan menutupnya celah. Protein G yang lain dapat mengaktifkan enzim yang terikat pada membran. Mekanisme kerja reseptor terkait protein G dapat dipelajari dari gambar-gambar yang tertera.

Sejumlah isyarat ekstra sel (= ligan = duta pertama) yang mengenai reseptor terkait protein G mempengaruhi kegiatan (aktivitas) adenylate cyclase sehingga mengubah konsentrasi AMP siklis di dalam sitosol. Subunit α protein G yang aktif menyebabkan dengan mendadak peningkatan sintesis AMP siklis. Enzim lain yang berada di sitosol yaitu AMP siklis fosfodiesterase yang selalu aktif dengan cepat merombak AMP siklis menjadi AMP alifatis. Akibatnya konsentrasi AMP siklis dapat berubah dengan cepat apabila ada isyarat ekstrasel yang mengenai reseptor. AMP siklis merupakan molekul yang larut dalam air, sehingga mudah berpindah tempat dari membran sel ke sitosol, nukleus.

Selain mengaktifkan adenylate cyclase banyak isyarat yang mengenai reseptor terkait protein G mengaktifkan enzim fosfolipase C. Fosfolipase C bekerja pada fosfolipid inositol yang berada di belahan sitosolik membran plasma. Jalur fosfolipase C dikenal dengan nama jalur fosfolipid inositol. Fosfolipase C menimbulkan dua molekul duta sekunder yaitu IP₃ (inositol 1, 4, 5 trifosfat) dan DAG (diacyl glycerol) yang tetap tinggal di membran plasma. Dua molekul tersebut berperan sangat penting dalam pemberian isyarat di dalam sel.

IP₃ merembes melalui sitosol menuju RE sesampai di RE berikatan dengan protein pembentuk celah dan membuka celah Ca²⁺ yang tersimpan di dalam RE ke luar ke sitosol sehingga konsentrasi Ca²⁺ di dalam sitosol naik.

            

DAG tetap berada di membran plasma dan membantu mengaktifkan protein kinase yang disebut protein kinase C. Sekali teraktivasi protein kinase C mengaktifkan serentetan protein intra yang sangat bervariasi sesuai tipe selnya. Mekanisme kerja mirip dengan protein kinase A, hanya target yang berbeda.

Sebagai duta intrasel ion Ca²⁺ memiliki peran penting dan luas. Meningkatnya kadar ion Ca²⁺ bebas di sitosol merupakan tanggapan dari berbagai isyarat yang berbeda-beda, tidak hanya yang mengenai reseptor terkait protein C saja. Pada sel telur meningkatnya konsentrasi ion Ca²⁺ dengan tiba-tiba sesudah fertilisasi memicu awal perkembangan embrional. Pada sel otot ion Ca²⁺ memicu kontraksi.

Sumber https://www.generasibiologi.com/

Bagikan Artikel ini