Bagaimanakah Komunikasi Sel Internal dan Eksternal

By On Friday, February 17th, 2017 Categories : Sains

Studi tentang komunikasi sel berfokus pada bagaimana sel memberi dan menerima pesan dengan lingkungannya dan dengan dirinya sendiri. Memang, sel tidak hidup dalam isolasi.

Kelangsungan hidup mereka tergantung pada menerima dan mengolah informasi dari lingkungan luar, apakah informasi yang berkaitan dengan ketersediaan unsur hara, perubahan suhu, atau variasi dalam tingkat cahaya. Sel juga dapat berkomunikasi langsung dengan satu sama lain – dan mengubah kerja internal mereka sendiri dalam menanggapi – dengan cara berbagai sinyal kimia dan mekanik.

Pada organisme multiseluler, sinyal sel memungkinkan untuk spesialisasi kelompok sel. Beberapa jenis sel kemudian dapat bergabung bersama untuk membentuk jaringan seperti otot, darah, dan jaringan otak. Dalam organisme bersel tunggal, sinyal memungkinkan populasi sel untuk berkoordinasi dengan satu sama lain dan bekerja seperti sebuah tim untuk menyelesaikan tugas-tugas tidak ada sel tunggal dapat melakukan sendiri.

Studi tentang sinyal sel menyentuh berbagai disiplin ilmu biologi, seperti biologi perkembangan, neurobiologi, dan endokrinologi. Akibatnya, relevansi komunikasi sel cukup luas, tetapi bidang utama penelitian fundamental sering dibagi antara studi sinyal pada membran sel dan studi sinyal dalam dan di antara kompartemen intraseluler. Membran sinyal melibatkan protein reseptor dibentuk menjadi tertanam dalam membran sel biofisik yang menghubungkan pemicu dalam lingkungan eksternal dengan kimia dinamis yang sedang berlangsung di dalam sel. Sinyal pada membran juga melibatkan saluran ion, yang memungkinkan bagian langsung dari molekul antara kompartemen eksternal dan internal sel. Ilmuwan bertanya: Bagaimana struktur reseptor yang memungkinkan untuk bereaksi terhadap sinyal eksternal (seperti ligan atau bahkan kekuatan mekanik)? Lainnya bertanya: Setelah dipicu, bagaimana sinyal diproses dalam sel?

Sel telah berkembang untuk berbagai mekanisme sinyal sehingga mencapai transmisi informasi biologis penting. Beberapa contoh varietas ini adalah reseptor yang memungkinkan arus untuk mengalirkan ion yang merespon foton, yang secara efektif menerjemahkan cahaya menjadi messenger kimia di dalam sel-sel kerucut dan batang retina, faktor pertumbuhan yang berinteraksi dengan membran sel dan dapat memicu reseptor yang kuat mempengaruhi struktur kromatin dan modulasi ekspresi gen, metabolit dalam darah yang dapat memicu reseptor sel menyebabkan pelepasan hormon yang diperlukan untuk regulasi glukosa, reseptor adhesi yang dapat menyampaikan kekuatan ketegangan yang dihasilkan yang mengarahkan sel untuk tetap tinggal atau mengubah arah gerakan, dan perkembangan diatur reseptor yang ketat dapat memandu jalan sel bermigrasi, akhirnya mengendalikan bagaimana seluruh organisme ditransfer bersama-sama.

Bagaimana ilmuwan masuk mempelajari interaksi seperti anyaman rumit di persilangan kimia, fisika, dan biologi? Salah satu metode adalah reduksionis, dimana sel-sel diisolasi dan dikultur in vitro sehingga sinyal tertentu dapat secara hati-hati diuji dengan bahan kimia dan respon seluler dapat diukur. Metode lain yang lebih holistik melibatkan pengukuran sinyal selular dalam organisme utuh (in vivo) dengan menerapkan bahan kimia tertentu yang memblokir reseptor atau mengaktifkan di daerah jaringan yang dipilih dengan cermat dan kemudian mengukur respon melalui elektroda yang relay aktivitas arus ion atau melalui cairan sampling daerah teraktivasi.

Untuk kedua pendekatan, pengukuran respon sangat penting, dan mengukur entitas seluler kecil memang sebuah tantangan. Para ilmuwan menggunakan mikroskop canggih berselang waktu untuk melacak molekul berlabel yang melakukan perjalanan antara kompartemen subselular setelah peristiwa sinyal atau untuk melacak konformasi reseptor yang telah pergi dari tidak aktif ke keadaan aktif. Selanjutnya, teknik spektrometri massa memungkinkan pengukuran jumlah picomolar, memungkinkan pelacakan molekul messenger kedua intraseluler yang sangat penting dalam regulasi sinyal di lingkungan intraseluler.

Meskipun kemajuan teknis, pemahaman global transduksi sinyal, hierarki internal, dan sifatnya sangat terintegrasi dan sangat dinamis sebagian besar masih misterius. Sebuah potensi terobosan di lapangan muncul baru-baru ini ketika para ilmuwan menyadari bahwa ada analogi yang mencolok antara jaringan sinyal dalam sistem biologi dan sirkuit elektronik, keduanya melibatkan hirarki, switch, modularitas, redundansi, dan adanya mekanisme umpan balik yang kuat. Kesadaran semacam itu memberikan dorongan untuk bidang biologi komputasi yang diterapkan pada sinyal selular.

Hari ini, studi tentang sinyal sel tidak terbatas pada ahli biologi, dengan kontribusi insinyur dan biofisika, para ilmuwan sekarang dapat membuat algoritma komputasi bahwa model struktur jaringan sinyal berdasarkan pengukuran biologis, dan model ini dapat digunakan untuk memprediksi hasil kondisi eksperimental secara fisik tidak mungkin. Ternyata, kita baru mulai menghargai bahwa banyak dari desain dan strategi telah kita dikembangkan untuk memanipulasi informasi, khususnya dalam dunia digital, benar-benar hadir dalam jaringan biologis, karena telah diciptakan selama seratus juta tahun evolusi.

8339507, 8339508, 8339509, 8339510, 8339511, 8339512, 8339513, 8339514, 8339515, 8339516, 8339517, 8339518, 8339519, 8339520, 8339521, 8339522, 8339523, 8339524, 8339525, 8339526, 8339527, 8339528, 8339529, 8339530, 8339531, 8339532, 8339533, 8339534, 8339535, 8339536, 8339537, 8339538, 8339539, 8339540, 8339541, 8339542, 8339543, 8339544, 8339545, 8339546