AKTIVITAS FOSFORILASI PROTEIN 15 DAN 33 kDa PADA
advertisement
AKTIVITAS FOSFORILASI PROTEIN 15 DAN 33 kDa PADA MEMBRAN SPERMATOZOA KAMBING KACANG (Capra hircus) SEBAGAI PARAMETER PENDUKUNG KUALITAS SPERMA Denny Fahrudin Mardiansyah1, Umie Lestari1, dan Nursasi Handayani1 1 Jurusan Biologi FMIPA Universitas Negeri Malang Jl. Semarang no. 5, Malang E-mail: [email protected] Abstract: Molecular sperm motility measurement associated with energy inside the cell and the protein phosphorylation activity. The aim of this research is to find the protein phosphorylation activity of Kacang Goat’s sperm (Capra hircus) protein membrane with molecular weight 15 and 33 kDa, which potentially used as supporting parameter in determining goat sperm quality. This research belong to descriptive explorative research with laboratoric observative approach which measuring the value of protein 15 and 33 kDa phosphorylation activity units. According to the result of the research analysis, protein 15 kDa has protein phosphorylation activity at 0,1340 μg/ml/minute, while protein 33 kDa at 0,1635 μg/ml/minute. Keywords: protein phosphorylation activity, sperm protein membrane, kacang goat sperm Abstrak: Penilaian motilitas spermatozoa secara molekuler berhubungan dengan keberadaan energi di dalam sel dan aktivitas fosforilasi protein. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas fosforilasi protein membran spermatozoa kambing kacang (Capra hircus) dengan berat molekul 15 dan 33 kDa yang berpotensi digunakan sebagai parameter pendukung dalam menentukan kualitas spermatozoa kambing kacang. Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif eksploratif dengan pendekatan observasi laboratorik dengan cara menghitung nilai unit aktivitas fosforilasi protein 15 dan 33 kDa. Berdasarkan hasil analisis penelitian, protein 15 kDa memiliki aktivitas fosforilasi sebesar 0,1340 μg/ml/menit, sedangkan protein 33 kDa sebesar 0,1635 μg/ml/menit. Kata Kunci: aktivitas fosforilasi protein, protein membran spermatozoa, spermatozoa kambing kacang Kambing kacang merupakan salah satu sumber daya genetik ternak lokal (asli Indonesia). Populasi kambing kacang sebesar 83% dari total populasi kambing di Indonesia (Ditjennak dalam Ginting dan Fera, 2008). Kambing ini memiliki bobot hidup seberat 22-25 kg pada umur 15-18 bulan (Pamungkas dkk., 2009) sehingga optimal untuk kepentingan dan kebutuhan pasar domestik (Ginting dan Fera, 2008), yaitu sebagai bahan konsumsi harian maupun untuk ibadah qurban setiap tahun oleh umat Islam di Indonesia (Mirdhayati dkk., 2014). Kambing kacang memiliki keunggulan berupa daya adaptasi yang baik terhadap iklim di Indonesia serta tingkat efisiensi reproduksinya cukup baik. Jumlah anak sekelahiran (litter size) kambing kacang sebesar 1,68 (Anggara dkk., 2014) lebih besar apabila dibandingkan dengan kambing Boer sebesar 1,33 (Fera, 2009) dan PE sebesar 1,21 (Kostaman dan Sutama, 2006). Tahun 2009 kebutuhan daging nasional masih belum tercukupi oleh produksi dalam negeri sehingga dilakukan impor dari negara lain. Impor daging kambing pada tahun 2009 sebanyak 861,58 ton (Ditjen PKH, 2011). Pemerintah dalam hal ini Ditjen PKH menargetkan pada tahun 2014 produksi daging kambing sebanyak 85.700 ton, namun data yang terpantau dari Badan Pusat Statistik (2015) menunjukkan bahwa produksi daging kambing pada tahun 2014 masih sebesar 67.862 ton. Hal ini menunjukkan bahwa target yang ditetapkan pemerintah masih belum tercapai. Ketidaktercapaian target ini dapat dikarenakan beberapa faktor penghambat seperti belum mantapnya program pembibitan ternak, rendahnya penerapan mutu bibit, dan kurang terkendalinya persilangan ternak (Ditjen PKH, 2011). Perkawinan secara alami sifatnya tidak teratur dan kurang efisien apabila ditinjau dari sisi pemanfaatan pejantan dengan jumlah yang terbatas. Anakan yang dihasilkan dari perkawinan secara alami juga dapat bervariasi dikarenakan pejantan yang melakukan perkawinan bersifat acak sehingga kualitasnya belum tentu baik. Perkawinan secara buatan seperti inseminasi buatan (IB) diterapkan untuk mengatasi kelemahan perkawinan secara alami. Pemeriksaan kemampuan fertilisasi spermatozoa yang akan digunakan untuk IB tercantum dalam prosedur baku analisis semen yaitu dengan menggunakan parameter berupa konsentrasi, morfologi, motilitas (Sutama dkk., 2000), volume semen, dan viabilitas sel sperma (Rosmaidar dkk., 2013). Hasil uji coba IB kambing yang sudah dilakukan di berbagai negara memiliki tingkat keberhasilan yang bervariasi yaitu sebesar 33-73% (Roca dkk., 1997). Bervariasinya tingkat keberhasilan uji coba IB pada kambing tersebut dapat dikarenakan beberapa faktor seperti kualitas semen (Sutama dkk., 2000). Pada pengamatan makroskopis dan mikroskopis motilitas merupakan parameter utama dalam menentukan kualitas sperma (Berlinguer dkk., 2009). Penilaian motilitas spermatozoa secara molekuler berhubungan dengan keberadaan energi di dalam sperma yaitu dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP) yang berhubungan dengan terjadinya aktivitas fosforilasi protein (Miki, 2007). Fosforilasi protein merupakan faktor utama dalam proses kapasitasi (Naz dan Rajesh, 2004). Ada berbagai macam protein yang berhubungan dengan fosforilasi protein, seperti Na+/K+ATPase, Ca2+-ATPase, dan cAMP-dependent protein kinase (Byrne dkk., 2012). Cheema dkk. (2011) menyebutkan bahwa terdapat protein dengan berat molekul 18 dan 35 kDa pada membran bagian ekor spermatozoa kambing yang diduga berhubungan dengan fertilitas spermatozoa. Pada penelitian ini dilakukan pengujian aktivitas fosforilasi protein membran spermatozoa kambing kacang (Capra hircus) dengan berat molekul 15 dan 33 kDa yang berpotensi digunakan sebagai parameter pendukung dalam menentukan kualitas spermatozoa kambing kacang. METODE Penelitian ini bersifat deskriptif eksploratif dengan pendekatan observatif laboratorik. Pada penelitian ini dilakukan analisis aktivitas fosforilasi protein membrane spermatozoa kambing kacang (Capra hircus) yang berpotensi sebagai parameter pendukung kualitas sperma. Obyek dalam penelitian ini yaitu 1 ekor kambing kacang jantan dewasa yang berada di Laboratorium Lapang Sumber Sekar Fakultas Peternakan Universitas Brawijaya, Malang. Waktu pelaksanaan penelitian yaitu tanggal 26 Oktober 2015 hingga 4 Desember 2015. Tempat pelaksanaan penelitian yaitu bertempat di Laboratorium Biologi Molekuler BIO 314 Gedung Biologi, Jurusan Biologi Fakultas MIPA Universitas Negeri Malang. Prosedur dalam melaksanakan penelitian ini yaitu: isolasi protein membran spermatozoa, elektroforesis isolat protein membran spermatozoa, elusi protein, dan pengujian aktivitas fosforilasi protein. HASIL Berdasarkan hasil perhitungan dapat diketahui bahwa berat molekul yang terdapat di dalam sampel isolat protein membran spermatozoa kambing kacang antara lain: 86,7 kDa, 67,1 kDa, 55,4 kDa, 45,7 kDa, 40,2 kDa, 33,2 kDa, 22,6 kDa, 15,4 kDa, 9,2 kDa, 7,6 kDa, 5,9 kDa, dan 4,3 kDa seperti yang terlihat pada gambar 1. Gambar Berat Molekul Isolat Protein Membran Spermatozoa Kambing Kacang. Unit aktivitas fosforilasi protein dengan berat molekul 15 kDa sebesar 0,164 dan 0,104 μg/ml/menit, sehingga apabila dihitung rata-ratanya menjadi 0,1340 μg/ml/menit. Unit aktivitas fosforilasi protein dengan berat molekul 33 kDa sebesar 0,242 dan 0,085 μg/ml/menit, sehingga apabila dihitung rata-ratanya menjadi 0,1635 μg/ml/menit. Tabel Ringkasan Perhitungan Aktivitas Fosforilasi Protein Membran Spermatozoa Kambing Kacang No Sampel 1 2 3 4 k18-1 k18-2 k35-1 k35-2 Keterangan k18-1/-2 k35-1/-2 Abs awal Y X Abs awal 0.355 0.355 0.355 0.355 ATP awal 172 172 172 172 Y X 0.242 0.283 0.188 0.296 115.5 136 88.5 142.5 ATP Bereaksi 56.5 36 83.5 29.5 Unit Aktivitas 0.164005806 0.104499274 0.242380261 0.08563135 : Protein Membran Sperma Kambing Kacang Berat Molekul 15 kDa ulangan satu/dua : Protein Membran Sperma Kambing Kacang Berat Molekul 33 kDa ulangan satu/dua : Absorbansi awal (125 ppm) : Absorbansi akhir : Jumlah ATP akhir PEMBAHASAN Berdasarkan analisis kualitatif isolat protein membran spermatozoa kambing kacang (Capra hircus) didapatkan 12 jenis protein berdasarkan berat molekulnya. Protein yang didapatkan antara lain dengan berat molekul 86,7 kDa; 67,1 kDa; 55,4 kDa; 45,7 kDa; 40,2 kDa; 33,2 kDa; 22,6 kDa; 15,4 kDa; 9,2 kDa; 7,6 kDa; 5,9 kDa; dan 4,3 kDa. Protein dengan berat molekul 15,4 kDa dan 33,2 kDa digunakan sebagai objek pengukuran aktivitas fosforilasi. Berdasarkan hasil analisis data perhitungan nilai unit aktivitas fosforilasi protein didapatkan rata-rata nilai unit aktivitas fosforilasi protein dengan berat molekul 15 kDa dan 33 kDa berturut-turut sebesar 0,1340 μg/ml/menit dan 0,1635 μg/ml/menit. Nilai ini menunjukkan bahwa 1 ml protein ini mampu melepaskan satu gugus fosfat dari ATP sebesar 0,1340 atau 0,1635 μg dalam waktu 1 menit. Berdasarkan data tersebut, terbukti bahwa protein dengan berat molekul 15 dan 33 kDa memiliki aktivitas fosforilasi. Energi yang didapatkan dari pelepasan satu gugus fosfat ATP ini akan digunakan untuk aktivitas kehidupan sperma seperti mekanisme signaling pathway di dalam sel yang melibatkan aktivitas fosforilasi (Miki, 2007). Berdasarkan letaknya pada spermatozoa, protein dengan berat molekul 15 dan 33 kDa ini terdapat pada membran spermatozoa. Hal ini didasarkan pada metode isolasi yang digunakan yaitu menggunakan Tween-20 yang bersifat spesifik untuk prosedur isolasi protein pada membran sel. Protein ini diduga berhubungan dengan kemampuan fertilitas spermatozoa karena ditemukan pada ekor spermatozoa (Cheema dkk., 2011). Ekor sperma berfungsi untuk pergerakan sperma dalam media. Hal ini diperkuat oleh adanya mekanisme hipermotilitas (peningkatan pergerakan) yang terjadi selama proses kapasitasi, sehingga protein yang berada di bagian ekor spermatozoa diduga berkaitan dengan proses ini. Data aktivitas fosforilasi protein dapat digunakan untuk menunjang atau mendukung parameter utama kualitas sperma yang dilakukan secara mikroskopis meliputi konsentrasi, morfologi, motilitas, volume, dan viabilitas sperma. Harapannya apabila data kualitas sperma yang didapatkan ditunjang oleh deskripsi molekular seperti aktivitas fosforilasi ini, dapat digunakan untuk meningkatkan peluang keberhasilan IB pada kambing. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa nilai unit aktivitas fosforilasi protein dengan berat molekul 15 kDa dan 33 kDa yang didapatkan berturut-turut sebesar 0,1340 μg/ml/menit dan 0,1635 μg/ml/menit. Saran Saran yang dapat penulis berikan setelah melakukan penelitian ini yaitu dilakukan penelitian serupa pada protein membran sperma kambing kacang lainnya yang telah diisolasi pada penelitian ini, sehingga didapatkan profil aktivitas fosforilasi seluruh protein membran spermatozoa kambing kacang secara utuh. DAFTAR RUJUKAN Anggara E. B., Nasich M., Nugroho H., dan Kuswati. 2014. Kacang Goats Doe Productivity In Kedungadem Sub-District Bojonegoro Regency. Malang: Universitas Brawijaya. Berlinguer F., Madeddu M., Pasciu V., Succu S., Spezzigu A., Satta V., Mereu P., Leoni G. G., dan Naitana S. 2009. Semen Molecular and Cellular Features: These Parameters Can Realiably Predict Subsequent ART Outcome in A Goat Model. Reproductive Biology and Endocrinology 7: 125-133. Byrne, K., Tamara L., Russell M., Michelle L. C., dan Michael K. H. 2012. Comprehensive Mapping of The Bull Sperm Surface Proteome. Proteomics 12: 1-21. Cheema R. S., Bansal A. K., Bilaspuri G. S., dan Gandotra V. K. 2011. Correlation Between The Proteins and Protein Profiles of Different Regions of Epididymis and Their Contents in Goat Buck. Animal Science Papers and Reports 29 (1): 75-84. Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan (Ditjen PKH). 2011. Rencana Strategis: Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan 2010-2014. Jakarta: Kementerian Pertanian. Fera, M. 2009. Penampilan Reproduksi Kambing Induk:Boer, Kacang, dan Kacang yang Disilangkan dengan Pejantan Boer. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2007. Ginting, S. P. dan Fera M. 2008. Kambing ‘Boerka’: Kambing Tipe Pedaging Hasil Persilangan Boer x Kacang. Wartazoa 18 (3): 115-126. Kostaman, T., dan Sutama I. K. 2006. Korelasi Bobot Badan Induk dengan Lama Bunting, Litter Size, dan Bobot Lahir Anak Kambing Peranakan Etawah. Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner 2006. Miki, K. 2007. Energy Metabolisme and Sperm Function. Soc Reprod Fertil Suppl65:309-325,(Online), (http://europepmc.org/abstract/med/17644971), diakses pada 15 Oktober 2015. Mirdhayati, I., Hermanianto J., Wijaya C. H., dan Sajuthi D. 2014. Profil Karkas dan Karakteristik Kimia Daging Kambing Kacang (Capra aegagrus hircus) Jantan. JITV 19 (1): 26-34. Naz, R. K., dan Rajesh P. B. 2004. Role of Tyrosine Phosphorylation in Sperm Capacitation/Acrosome Reaction. Reproductive Biology and Endocrinology 2: 75. Pamungkas, F. A., Batubara A., Doloksaribu M., dan Sihite E. 2009. Petunjuk Teknis Potensi Plasma Nutfah Kambing Lokal Indonesia. Bogor: Pusat Penelitian dan Pengembangan Peternakan, Departemen Pertanian. Roca, J., J. A. Carrizosa, I. Compos, A. Lafuente, J. M. Vasquez, dan E. Martinez. 1997. Viability and Fertility of Unashed Murciano-Granadina Goat Spermatozoa Diluted in Tris-Egg Yolk Extender and Stored at 5oC. Small Rum. Res. 25: 147-153. Rosmaidar, Dasrul, dan T. M. Lubis. 2013. Pengaruh Penambahan Sari Buah Tomat dalam Media Pengencer terhadap Mortalitas dan Viabilitas Spermatozoa Kambing Boer yang Disimpan pada Suhu 3 – 5 oC. Jurnal Ilmiah Peternakan 1 (1): 7 – 17. Sutama, I. K., B. Setiadi, U. Adiati, I. G. M. Budiarsana, T. Kostaman, Maulana, Mulyawan, dan Riad S. 2000. Uji Kualitas Semen Beku Kambing Peranakan Etawah dan Kambing Boer. Laporan Bagian Proyek Rekayasa Teknologi Peternakan ARMP-II: 88-111.
