SITOKIN: KARAKTERISTIK, JENIS, FUNGSI, CONTOH - BIOLOGI - 2025

The sitokin atau sitokin adalah protein atau glikoprotein larut sinyal yang dihasilkan oleh beberapa jenis sel dalam tubuh, terutama sel-sel sistem kekebalan tubuh sebagai leukosit: neutrofil, monosit, makrofag dan limfosit (sel B dan sel T).

Tidak seperti faktor pengikat reseptor spesifik lainnya yang memicu kaskade pensinyalan yang panjang dan kompleks yang sering melibatkan urutan protein kinase (jalur AMP siklik, misalnya), sitokin memberikan efek yang lebih langsung.

Struktur sitokin manusia rekombinan yang dikenal sebagai Interferon alpha (Sumber: Nevit Dilmen via Wikimedia Commons)

Faktor-faktor yang dapat larut ini mengikat reseptor yang secara langsung mengaktifkan protein yang memiliki fungsi langsung dalam transkripsi gen, karena mereka mampu memasuki nukleus dan menstimulasi transkripsi sekumpulan gen tertentu.

Sitokin pertama ditemukan lebih dari 60 tahun yang lalu. Namun, karakterisasi molekuler banyak dari mereka cukup terlambat. Faktor pertumbuhan saraf, interferon, dan interleukin 1 (IL-1) adalah sitokin pertama yang dijelaskan.

Nama "sitokin" adalah istilah umum, tetapi dalam literatur ada perbedaan terkait sel yang memproduksinya. Jadi, ada limfokin (diproduksi oleh limfosit), monokin (diproduksi oleh monosit), interleukin (diproduksi oleh leukosit dan bekerja pada leukosit lain), dll.

Mereka sangat melimpah pada hewan vertebrata, tetapi keberadaannya telah ditentukan pada beberapa invertebrata. Di dalam tubuh mamalia misalnya, mereka bisa memiliki fungsi aditif, sinergis, antagonis, atau bahkan bisa saling mengaktifkan.

Mereka dapat memiliki tindakan otokrin, yaitu, mereka bekerja pada sel yang sama yang memproduksinya; atau parakrin, yang berarti bahwa mereka diproduksi oleh satu jenis sel dan bekerja pada sel lain di sekitarnya.

Karakteristik dan struktur

Semua sitokin bersifat "pleiotropik", yaitu memiliki lebih dari satu fungsi di lebih dari satu jenis sel. Ini karena reseptor yang merespons protein ini diekspresikan dalam berbagai jenis sel.

Telah ditentukan bahwa ada beberapa redundansi fungsional di antara banyak dari mereka, karena berbagai jenis sitokin dapat memiliki efek biologis yang konvergen, dan telah disarankan bahwa hal ini terkait dengan kesamaan urutan dalam reseptornya.

Seperti banyak pembawa pesan dalam proses pensinyalan sel, sitokin memiliki aksi yang kuat pada konsentrasi yang sangat rendah, sangat rendah sehingga mereka dapat berada dalam kisaran nanomolar dan femtomolar berkat fakta bahwa reseptornya sangat terkait dengannya.

Beberapa sitokin bekerja sebagai bagian dari "kaskade" sitokin. Artinya, adalah umum bagi mereka untuk bertindak secara sinergi, dan regulasi mereka seringkali bergantung pada sitokin penghambat lain dan faktor regulasi tambahan.

Ekspresi gen pengkode sitokin

Beberapa sitokin berasal dari gen ekspresi konstitutif karena, misalnya, perlu untuk mempertahankan tingkat hematopoietik yang konstan.

Beberapa dari protein yang mengekspresikan secara konstitutif ini adalah erythropoietin, interleukin 6 (IL-6), dan faktor-faktor penstimulasi pertumbuhan koloni sel tertentu yang berkontribusi pada diferensiasi banyak sel darah putih.

Sitokin lain sudah disintesis sebelumnya dan disimpan sebagai butiran sitosol, protein membran, atau dikomplekskan dengan protein pengikat ke permukaan sel atau matriks ekstraseluler.

Banyak rangsangan molekuler secara positif mengatur ekspresi gen yang mengkode sitokin. Ada beberapa dari molekul ini yang meningkatkan ekspresi gen dari sitokin lain, dan ada juga banyak yang memiliki fungsi penghambatan yang membatasi kerja sitokin lain.

Kontrol dengan pemrosesan

Fungsi sitokin juga dikontrol oleh pemrosesan bentuk prekursor protein ini. Banyak dari mereka awalnya diproduksi sebagai protein membran aktif integral yang membutuhkan pembelahan proteolitik untuk menjadi faktor yang larut.

Contoh sitokin di bawah jenis kendali produksi ini adalah faktor pertumbuhan epidermal EGF (dari bahasa Inggris "E pidermal G rowth F actor"), faktor pertumbuhan tumor TGF (dari bahasa Inggris "T umoral G rowth F actor"), interleukin 1β (IL-1β) dan faktor nekrosis tumor TNFα (dari bahasa Inggris "Tumor N ecrosis F actor").

Sitokin lain disekresikan sebagai prekursor tidak aktif yang harus diproses secara enzimatis untuk mengaktifkannya dan beberapa enzim yang bertanggung jawab untuk pemrosesan sitokin tertentu ini melibatkan protein dari keluarga protease caspase sistein.

Gambaran struktural

Sitokin dapat memiliki bobot yang sangat bervariasi, sedemikian rupa sehingga kisarannya telah ditentukan antara sekitar 6 kDa dan 70 kDa.

Protein ini memiliki struktur yang sangat bervariasi, dan dapat terdiri dari barel heliks alfa, struktur kompleks lembaran lipat β paralel atau antiparalel, dll.

Jenis

Ada beberapa jenis famili sitokinin dan jumlahnya terus bertambah mengingat keanekaragaman protein yang sangat besar dengan fungsi dan karakteristik serupa yang ditemukan setiap hari di dunia ilmiah.

Nomenklaturnya jauh dari hubungan sistematis apa pun, karena identifikasinya didasarkan pada parameter yang berbeda: asalnya, bioassay awal yang mendefinisikannya dan fungsinya, antara lain.

Konsensus terkini untuk klasifikasi sitokin pada dasarnya didasarkan pada struktur protein reseptornya, yang terkandung dalam sejumlah kecil famili dengan karakteristik yang sangat terkonservasi. Jadi, ada enam famili reseptor sitokin yang dikelompokkan menurut kesamaan urutan bagian sitosolnya:

1. Reseptor tipe I (reseptor hematopoietin): termasuk sitokin interleukin 6R dan 12 R (IL-6R dan IL-12R) dan faktor-faktor lain yang terlibat dalam stimulasi pembentukan koloni sel. Mereka memiliki efek pada aktivasi sel B dan T.
2. Reseptor tipe II (reseptor interferon): Sitokin ini memiliki fungsi antivirus dan reseptor terkait dengan protein fibronektin.
3. Reseptor TNF (Tumor Necrosis Factor, bahasa Inggris "T umor N ecrosis F actor"): mereka adalah sitokin "pro-inflamasi" di antaranya adalah faktor yang dikenal sebagai p55 TNFR, CD30, CD27, DR3, DR4 dan lain-lain.
4. Reseptor seperti Tol / IL-1: Keluarga ini memiliki banyak interleukin proinflamasi, dan reseptornya umumnya memiliki daerah kaya leusin berulang di segmen ekstraselulernya.
5. Reseptor tirosin kinase: pada famili ini terdapat banyak sitokin dengan fungsi faktor pertumbuhan seperti faktor pertumbuhan tumor (TGF) dan protein lain yang mendorong pembentukan koloni sel.
6. Reseptor kemokin: sitokin dari keluarga ini pada dasarnya memiliki fungsi kemotaktik dan reseptornya memiliki lebih dari 6 segmen transmembran.

Reseptor untuk sitokin dapat larut atau terikat pada membran. Reseptor larut dapat mengatur aktivitas protein ini dengan bertindak sebagai agonis atau antagonis dalam proses pensinyalan.

Banyak sitokin menggunakan reseptor yang dapat larut, termasuk berbagai jenis interleukin (IL), faktor pertumbuhan saraf (NGF), faktor pertumbuhan tumor (TGF), dan lain-lain.

fitur

Penting untuk diingat bahwa sitokin berfungsi sebagai pembawa pesan kimiawi antar sel, tetapi tidak persis sebagai efektor molekuler, karena sitokin diperlukan untuk mengaktifkan atau menghambat fungsi efektor tertentu.

Salah satu karakteristik fungsional "pemersatu" di antara sitokin adalah partisipasinya dalam pertahanan tubuh, yang diringkas sebagai "pengaturan sistem kekebalan", yang sangat penting bagi mamalia dan banyak hewan lainnya.

Mereka berpartisipasi dalam kontrol perkembangan hematopoietik, dalam proses komunikasi antar sel dan dalam respons tubuh terhadap agen infeksi dan rangsangan inflamasi.

Karena mereka biasanya ditemukan dalam konsentrasi rendah, penghitungan konsentrasi sitokin dalam jaringan atau cairan tubuh digunakan sebagai penanda biologis untuk memprediksi kemajuan penyakit dan memantau efek obat yang diberikan kepada pasien. pasien yang sakit.

Secara umum, mereka digunakan sebagai penanda penyakit inflamasi, termasuk penolakan implan, Alzheimer, asma, arteriosklerosis, kanker usus besar dan kanker lainnya secara umum, depresi, beberapa penyakit jantung dan virus, Parkinson, sepsis, kerusakan hati, dll.

Dimana mereka ditemukan?

Sebagian besar sitokin disekresikan oleh sel. Yang lainnya dapat diekspresikan dalam membran plasma dan ada beberapa yang disimpan dalam apa yang dapat dianggap sebagai "cadangan" dalam ruang yang terdiri dari matriks ekstraseluler.

Bagaimana mereka bekerja?

Sitokin, seperti yang disebutkan, memiliki efek in vivo yang bergantung pada lingkungan tempat mereka ditemukan. Aksinya terjadi melalui kaskade pensinyalan dan jaringan interaksi yang melibatkan sitokin lain dan faktor lain yang memiliki sifat kimia berbeda.

Mereka biasanya berpartisipasi dalam interaksi dengan reseptor yang memiliki protein target yang diaktifkan atau dihambat setelah asosiasinya, yang memiliki kemampuan untuk bertindak secara langsung atau tidak langsung sebagai faktor transkripsi pada gen tertentu.

Contoh beberapa sitokin

IL-1 atau interleukin 1

Ia juga dikenal sebagai faktor pengaktif limfosit (LAF), pirogen endogen (EP), mediator leukosit endogen (EML), katabolin, atau faktor sel mononuklear (MCF).

Ia memiliki banyak fungsi biologis pada banyak jenis sel, terutama sel B, T, dan monosit. Ini menginduksi hipotensi, demam, penurunan berat badan, dan respons lainnya. Ini disekresikan oleh monosit, makrofag jaringan, sel Langerhans, sel dendritik, sel limfoid, dan banyak lainnya.

IL-3

Ia memiliki nama lain seperti faktor pertumbuhan sel mast (MCGF), faktor perangsang koloni ganda (multi-CSF), faktor pertumbuhan sel hematopoietik (HCGF), dan lain-lain.

Ini memiliki peran penting dalam merangsang pembentukan koloni eritrosit, megakariosit, neutrofil, eosinofil, basofil, sel mast, dan sel lain dari garis keturunan monositik.

Ini disintesis terutama oleh sel T yang diaktifkan, sel mast, dan eosinofil.

Angiostatin

Ini berasal dari plasminogen dan merupakan sitokin penghambat angiogenesis, yang memberikan fungsinya sebagai penghambat neovaskularisasi yang manjur dan pertumbuhan metastasis tumor in vivo. Ini dihasilkan oleh pembelahan proteolitik dari plasminogen yang dimediasi oleh adanya kanker.

Faktor pertumbuhan epidermis

Kerjanya dengan merangsang pertumbuhan sel epitel, mempercepat munculnya gigi dan pembukaan mata pada tikus. Selain itu, ia bekerja dalam menghambat sekresi asam lambung dan terlibat dalam penyembuhan luka.

Referensi

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologi Sel Esensial. Abingdon: Ilmu Garland, Taylor & Francis Group.
2. Dinarello, C. (2000). Sitokin proinflamasi. CHEST, 118 (2), 503–508.
3. Fitzgerald, K., O'Neill, L., Gearing, A., & Callard, R. (2001). The Cytokine FactsBook (edisi ke-2nd). Dundee, Skotlandia: Seri Buku Fakta Pers Akademik.
4. Keelan, JA, Blumenstein, M., Helliwell, RJA, Sato, TA, Marvin, KW, & Mitchell, MD (2003). Sitokin, Prostaglandin dan Parturisi - Review. Plasenta, 17, S33-S46.
5. Stenken, JA, & Poschenrieder, AJ (2015). Kimia Bioanalitik dari Sitokin- Review. Analytica Chimica Acta, 1, 95–115.
6. Vilcek, J., & Feldmann, M. (2004). Tinjauan sejarah: Sitokin sebagai terapi dan target terapeutik. TREN dalam Ilmu Farmakologi, 25 (4), 201-209.
7. Zhang, J., & An, J. (2007). Sitokin, Peradangan dan Nyeri. Int. Anestesiol. Clin. , 45 (2), 27–37.