SIGNAL TRANSDUKSI DALAM ILMU BIOLOGI, SIGNAL TRANSDUKSI ADALAH PROSES DIMANA SEL MERUBAH SUATU SIGNAL ATAU STIMULUS MENJADI BENTUK LAIN, BERUPA REAKSI BIOKIMIA YANG MELIBATKAN ENZIM DAN SECOND MASSANGER. DALAM BEBERAPA PROSES TRANSDUKSI, BERUPA PENINGKATAN SEJUMLAH ENZIM DAN MOLEKUL LAINNYA MENJADI RANGKAIAN ALUR SIGNALING DALAM PROSES AWAL STIMULUS, SEPERTI DALAM TAHAP RANGKAIAN SIGNALING CASCADE, ATAU SUATU ALUR SECOND MASSANGER, SERING MENGHASILKAN SUATU RANGSANGAN KECIL TETAPI MENGHASILKAN

RESPON YANG BESAR. SEBELUM MEMBAHAS TENTANG SIGNAL TRANSDUKSI LEBIH LANJUT PERLU MENGENAL BEBERAPA ISTILAH SBB: 1. Signal Transduksi Adalah kemampuan sel dalam merubah signal atau stimulus menjadi bentuk lain, berupa rangkaian reaksi biokimia yang melibatkan enzim dan second massanger.

Second massanger Adalah senyawa dengan berat molekul rendah , bersifat diffucible, yang berguna bagi signal massanger sebagai pemroses signal. Second massanger mensintesis dan melepaskan reaksi enzimatis yang menghasilkan signal eksternal, yang diterima oleh suatu transmembran reseptor. Ada tiga bentuk dasar second massanger: 1. Hidrophobik molekul contoh : Diacyl gliserol, IP3, sebagai efektor protein.

2. Hidrofilik molekul contoh : cAMP; cGMP, Ca 2+ yang terdapat pada sitosol . 3. Gas NO dan CO dapat melakukan diffusi menembus sitosol dan membran sel. Reseptor Adalah suatu protein, pada sel membran sitoplasma atau nukleus yang mengikat protein tertentu (ligand). Struktur dan fungsi membran sel mengandung protein yang berperan sebagai reseptor, kanal ion dan enzim.

Ligand Dalam bidang biologi, ligand adalah suatu efektor (penyebab/ pembawa pengaruh). Suatu molekul yang menempel pada sisi permukaan makromolekul dengan intermolekuler force, sehingga terjadi konformasi makromolekul. Apabila terjadi konformasi dapat mengaktifkan molekul lain. Ligand mempengaruhi perubahan reseptor (protein). Reseptor mengalami konformasi menghasilkan perubahan fisiologi (agones) dan perubahan biologi.

KOMBINASI RESPON TERHADAP SIGNAL 1. Paracrine Signaling : Signal yang bersifat sebagai lokal mediator terjadi signal secara cepat. 2. Endocrine signaling : Kel. Endokrin hormon aliran darah target sel. 3. Synap signaling : Signaling yang terjadi pada sel syaraf Sel syaraf neurotransmiter axon contact

KOMUNIKASI ANTAR SEL UJUNG SELSARAF AUTOCRINE NEROTRANSMITTER PARACRINE ENDOKRIN MOLEKUL ADHESI

Gambar : dua alur saat G protein terikat reseptor permukaan membran. Signal molekul Receptor permukaan G Protein Enzim cAMP Intra selluler Ca++ Mediator ( Second Massanger) Target Sel

FUNGSI cAMP dan Ca++ Sebagai intra seluler mediator ( second massanger). Konsentrasi secara normal (10-7 M) . Untuk dapat merespon ekstra seluler signal, perlu ada stimulus hormon. cAMP disintesis dari ATP, atas kerja ezim adenalyl siclase, dan secara cepat cAMP dapat dihancurkan oleh cAMP Phospodiesterase. Pada alur Ca++ enzim menghasilkan mediator Inositol triphospat, yangmendorong pelepasan Ca++ dari endoplasma retikulum.

BEBERAPA ISTILAH PENTING Protein Kinase : Enzim yang menggunakan ATP untuk fosforilasi protein dalam sel : Ada beberapa golongan protein kinase : 1. Protein kinase A 2. Protein kinase B 3. PKC Heksokinase : Suatu enzim yang menggunakan ATP untuk fosforilasi heksose. Apabila suatu protein difosforilasi oleh kinase , maka gugus fosfat dipisahkan oleh fosfatse, melalui reaksi hidrolisa.

Hubungan sinyal molekul dengan Aktivitas PKA, PKB dan PKC

RINGKASAN DAN PRINSIP MEKANISME SIGNAL TRANSDUKSI

signal transduction refers to any process by which a cell converts one kind of signal or stimulus into another, most often involving ordered sequences of biochemical reactions inside the cell, that are carried out by enzymes, activated by second messengers resulting in what is thought of as a "signal trandusction pathway". Such processes are usually rapid, lasting on the order of milliseconds in the case of ion flux, minutes for the activation of protein and lipid mediated kinase cascades, or hours and days in terms of gene expression

. In many signal transduction processes, the number of proteins and other molecules participating in these events increases as the process emanates from the initial stimulus, resulting in a "signal cascade" and often results in a relatively small stimulus eliciting a large response. This is referred to as amplification of the signal.

In bacteria and other single-cell organisms, the variety of a signal transduction a processes of which the cell is capable influences how many ways it can react and respond to its environment. In multicellular organisms, a multitude of different signal transduction processes are required for coordinating the behavior of individual cells to support the function of the organism as a whole. As may be expected, the more complex the organism, the more complex the repertoire of signal transduction processes the organism must posses

Thus, sensing of both the external and internal environment at the cellular level, relies on signal transduction. Many disease processes such as diabetes, heart disease, autoimmunity and cancer arise from defects in signal transduction pathways, further highlighting the critical importance of signal transduction to biology as well as medicine.

GLUKOSA DARAH Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan tubuh, disimpan : * hati dan otot Glikogen * jaringan lemak Triasilgliserol ( TG ) Sumber glukosa darah : 1. Karbohidrat Makanan 2. Glikogenolisis hepar 3. Glukoneogenesis Hormon yg mengatur glukosa darah : * Insulin * Hormon dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone * Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon

PENGARUH HORMON : * Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon glukagon * Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon insulin * Keadaan darurat merangsang sekresi hormon adrenalin

Glukagon (hati) Pembentukan cAMP Epinefrin (otot) 1. cAMP menghambat Glikogen sinta- se menghambat glikogenesis 2. cAMP memacu fosforilase memacu glikogenolisis INSULIN : 1. Memacu glikogen sintase 2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah cAMP menjadi 5’AMP efek : memacu glikogenesis menghambat glikogenolisis

Sistim enzimatis terganggu LATAR BELAKANG Formaldehid Sistim enzimatis terganggu Proses Respirasi Sitokrom IKB-NFKB inaktif Produksi ROS Penambahan Yoghurt Degradasi IKB-NF-kB O2* + NO* ONOO¯ Stress Oksidatif NFKB Aktif SOD, GSH iNOS Gene iNOS Protein .OH- Peroksidasi Lemak Ekspresi Gen Keradangan MDA iNOS Profil Protein Kerusakan Sel Hepar Perubahan Profil Protein

FORMALDEHID SEBAGAI SENYAWA TOKSIK DAN SUMBER ROS EKSOGEN NADH + ½ O2 + H+ + 3 ADP + Pi NAD+ + H2O + 3 ATP NADH + 2O2 2 .O-2 + NAD+ + H+ Muller et al., 2006

ALUR KERUSAKAN OKSIDATIF JALUR NF-κB NFKB AKTIF TRANSLOKASI KE INTI MENEMPEL PADA GENE TARGET TRANSKRIPSI/EKSPRESI GEN iNOS/ iNOS PROTEIN NO, SIKTOKIN PROINFLAMASI AKTIVASI PATOLOGIS KLINIK Ca++ H2o2 Pi Asidosis Bray, TM., 2006

MENINGKATNYA ION Ca++ DALAM SITOSOL DAPAT MENGAKTIVASI ENDONUKLEASE DALAM INTI SEL, YANG MENYEBABKAN TERJADINYA FRAGMENTASI DNA DAN MENDO- RONG TERJADINYA APOPTOSIS ( HALLIWELL AND GUTTERIDGE, 1999) ADA EMPAT TAHAP TERJADINYA APOPTOSIS : 1. ADANYA PENDORONG ATAU SINYAL APOPTOSIS,2. ADANYA AKTIVASI KASPASE DAN ENDONUKLEASE,4. ADANYA PHAGO- SITOSIS APOPTOTIC BODI, 4. DEGRADASI PHAGOSITISID BODI DALAM MAKROFAG – ATAU SEL- SEL TETANGGA.

LATIHAN 1. GAMBARKAN SECARA LENGKAP SUATU MEMBRAN SEL. SEBUTKAN APA SAJA PERAN PROTEIN MEMBRAN SEL. 2. JELASKAN APA YANG DIMAKSUD DENGAN SECOND MASSANGER. SEBUTKAN PENGGOLONGAN SECOND MASSANGER. BERILAH CONTOH MASING- MASING. 3. JELASKAN APA YANG DIMAKSUD DENGAN SIGNAL TRANSDUKSI. GAMBARKAN SECARA GARIS BESAR ALUR MEKANISME SIGNAL TRANDUKSI.

4. JELASKAN APA YANG DIMAKSUD DENGAN LIGAND 4. JELASKAN APA YANG DIMAKSUD DENGAN LIGAND. JELASKAN BAGIMANA MEKANISMENYA LIGAND DAPAT MENGAKTIFKAN MOLEKUL LAIN. 5. SEBUTKAN MACAM RESEPTOR YANG SUADRA KETAHUI. DAN PILIH SALAH SATU JENIS RESEPTOR, DAN JELASKAN MEKANISMENYA. 6. JELASKAN APA YANG DIMAKSUD DENGAN : ENDOCRINE SIGNALING; PARACRINE SIGNALING DAN AUTOCRINE SIGNALIN. 7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan istilah istilah dibawah ini : a. cAMP b. CREB c. Adinylate Cyclase d. agones