Memahami Konsep Mekanisme Stres Pada Sel

Ilustrasi | Pixabay

Sel merupakan unit terkecil dari struktur penyusun suatu makhluk hidup. Setiap proses metabolisme yang berlangsung pada tubuh makhluk hidup, sel turut andil dalam mempengaruhi mekanismenya. Maka ketika tubuh mengalami masalah, maka unit bagian yang paling pertama menerima respon tersebut adalah sel. Segala penyakit yang dialami makhluk hidup juga akan dimulai dari proses pada tingkat sel. 

Sel merespon terhadap setiap perubahan yang terjadi dalam lingkungan tubuh makhluk hidup. Adapun respon yang dilakukan sel terhadap setiap stimulus yaitu mulai dari bertahan hidup atau memprogram diri untuk mati. Sel yang mampu bertahan hidup umumnya dia dapat menghandel tekanan atau stres yang dialami. Misalnya memperbaiki produksi protein yang tidak normal ataupun memanfaatkan enzim untuk menetralisir faktor pemicu stres seperti za toksik. Ketika masalah tidak tertangani, maka sel melakukan serangkaian proses untuk mati. Sel yang mengalami kematian ada kalanya mengalami proses yang abnormal atau sering dikenal dengan istilah nekrosis. 

Mekanisme Stres Sel 

Ketika menghadapi stres, terdapat beberapa proses yang mungkin dilakukan sel untuk bisa mempertahankan homoestatis. Tetapi dalam tulisan ini akan kita akan bahas 2 proses: 

Respon Terhadap Panas

Respon terhadap panas menjadi salah satu respon sel untuk bertahan hidup terhadap kejutan panas. Beberapa stimulus yang dapat memicu respon ini selain suhu yang panas yaitu kondisi stres oksidatif atau toksisitas yang disebabkan oleh logam berat. Ketika berhadapan dengan suhu panas, sel akan meminimalisir produksi protein. Mekanisme yang dihambat sementara yaitu proses transkripsi dan transalasi. Hal ini dikarenakan kedua proses tersebut akan menghasilkan lipatan produk protein yang siap digunakan untuk bagian dari sel lain. Salah satu protein dalam sel yang berperan dalam respon panas yaitu Heat Shock Factors (HSFs). Secara umum, terdapat 4 jenis HSF yaitu HSF1 berperan dalam respon terhadap panas, HSF 2 dan 4 berperan dalam diferensiasi dan perkembangan dan HSF 3 banyak ditemukan pada makhluk hidup jenis unggas. Studi terbaru menjelaskan bahwa HSF yang banyak berperan terhadap respon panas adalah HSF 1 dan 2. Cara kerjanya saat panas menstimulus sel, HSF1 memediasi ekspresi gen yang merespon panas. Secara detail, HSF1 inaktif tersimpan dalam bentuk monomer di sitoplasma berinteraksi dengan Hsp90 dan Cochaperon. Suhu panas memicu proses aktivasi HSF1 dari komplek monomer berubah menjadi homotrimer yang bertranslokasi dari nukleus ke DNA mengikat area sekuens gen promoter yang merespon panas (HSPs). 

Pada gambar terlihat HSF1 berinteraksi dengan Hsp90, saat ada stimulus panas, HSF monomer berubah menjadi homotrimer (Hsp 27 dan Hsp 70). Hsp27 akan melakukan pelipatan ulang protein, meningkatkan aktivitas enzim GSH, modulasi aktin dan aktivasi Akt untuk bisa bertahan hidup. Sementara Hsp70 akan menghambat pelepasan sitokrom C, formasi apoptosome, aktivasi Caspase, Apoptossis Induction Factor (AIF) dan protein DAXX untuk mencegah apoptosis (Fulda et al., 2010)

Respon Terhadap Unfolded Protein

Secara normal, sel bekerja menghasilkan protein melalui proses translasi. Proses yang dihasilkan akan dikemas dalam bentuk lipatan dan siap digunakan untuk proses reaksi sel lainnya. Beberapa proses yang menghasilkan protein siap digunakan antara lain: glikosilasi, pembentukan ikatan disulfida, dan oligomerasi. Semua proses ini berlangsung di retikulum endoplasma (RE). Agar dapat menghasilkan protein yang matur, pengontrolan lingkungan dalam RE menjadi hal yang sangat esensial. Kondisi-kondisi seperti kekurangan glukosa, hambatan glikosilasi protein, gangguan kalsium (Ca2+) dan kekurangan oksigen sangat riskan menyebabkan protein yang tak tersusun baik (unfolded protein) di RE. Hal tersebut akan memicu respon jalur protein yang bertugas memperbaiki atau sering dikenal dengan unfolded protein response (UPR). Proses UPR diinisiasi oleh aktivasi serangkaian protein: inositol-requiring-protein 1(IRE1), protein kinase RNA like ER kinase (PERK) dan faktor transkipsi 6 (ATF 6). Beberapa sel atau jaringan melibatkan protein tambahan seperti: OASIS, CREB-H, Tisp40 dan Luman. UPR menargetkan gen yang mengendalikan protein Chaperon di RE, folding katalis, molekul RE-assicociate degradation (ERAD) dan antioksidan. IRE1 dan PERK berperan dalam menstimulus autofosforilasi dan aktivasi respon terhadap stres RE. IRE1 kemudian menargetkan gen yang akan mensupressi atau menghambat proses translasi. 

Dalam gambar terlihat bahwa pemicu stres RE akan menghasilkan unfolded protein (UP). Hadirnya UP menstimulus beberapa protein seperti IRE1, PERK dan ATF6 untuk mengaktifkan gen yang berperan dalam perbaikan UP, salah satunya Chaperon (Fulda, 2010)


Secara umum, pensinyalan UPR akan memberikan kelangsungan hidup pada sel dengan mempertahankan keseimbangan antara beban protein dan kapasitas produksi protein di RE. Selain itu akan meningkatkan sekresi growth factors. Namun, jika beban protein di RE melebihi kapasitas produsi, atau terdapat kecacatan pada UPR, maka sel cenderung mati melalui proses apoptosis (kematian yang diinduksi stres RE).

Dengan demikian dari kedua proses di atas dapat disimpulkan bahwa sel memiliki batas kapasitas dalam merespon tekanan dari lingkungan luar. Jika terjadi ketidakseimbangan, sel akan mengaktivasi proses pensyinyalan yang dapat memprogram sel untuk mati atau regenerasi. 

Jika terdapat informasi yang kurang jelas dari artikel di atas, silahkan memberikan komentar menggunakan kolom komentar di bawah. Terima Kasih. 

Referensi : 

  1. Poljšak B, Milisav I. Clinical implications of cellular stress responses. Bosn J Basic Med Sci. 2012;12(2):122-126. doi:10.17305/bjbms.2012.2510
  2. Samali A, Fulda S, Gorman AM, Hori O, Srinivasula SM. Cell stress and cell death. Int J Cell Biol. 2010;2010:245803. doi:10.1155/2010/245803
  3. Simone Fulda, Adrienne M. Gorman, Osamu Hori, Afshin Samali, "Cellular Stress Responses: Cell Survival and Cell Death", International Journal of Cell Biology, vol. 2010, Article ID 214074, 23 pages, 2010. https://doi.org/10.1155/2010/214074

Posting Komentar

0 Komentar