Siapakah aktor pengatur lalu-lintas fitohormon pada tubuh tanaman?

30
Siapakah aktor pengatur lalu-lintas fitohormon pada tubuh tanaman?
Hormon tanaman diketahui memiliki peran besar dalam mengatur pertumbuhan dan
perkembangan tanaman melalui respon terhadap cekaman lingkungan (abiotik maupun
biotik). Dalam bekerja, fitohormon mengalami translokasi dari jaringan asal menuju jaringan
target dimana fitohormon tersebut akan melaksanakan fungsinya. Translokasi tersebut
difasilitasi oleh protein membran yang disebut ATP-binding cassette (ABC). Studi terkait
protein ABC telah dilakukan pada tanaman model, dan baru-baru ini diinisiasi pada tanaman
perkebunan. Meskipun sebagian informasi terkait protein ABC telah diketahui, studi lebih
lanjut masih diperlukan, mengingat sistem kinerja fitohormon belum sepenuhnya diketahui.
Hormon tanaman atau yang dikenal sebagai
fitohormon telah diketahui sejak lama memiliki
peran besar dalam mengatur pertumbuhan dan
perkembangan tanaman melalui respon endogen
dan eksogen seperti perubahan lingkungan [1].
Fitohormon juga berperan dalam sistem
pertahanan tanaman terhadap cekaman biotik
maupun abiotik [2,3]. Sebagian besar fitohormon
mengalami translokasi dari jaringan asal dimana
fitohormon tersebut disintesis menuju jaringan
target dimana fitohormon tersebut akan
melaksanakan fungsinya [4]. Proses translokasi
tersebut mirip dengan sistem pembuluh darah
pada hewan, dimana darah yang berisi nutrisi
makanan diedarkan ke seluruh tubuh menuju
lokasi dimana nutrisi tersebut dibutuhkan.
Ilustrasi translokasi jarak jauh
fitohormon tanaman ke jaringanjaringan spesifik terkait fungsi [1]
Selama belasan tahun terakhir, protein ATPbinding cassette (ABC) telah digambarkan
sebagai aktor penting “pengatur lalu lintas”
translokasi fitohormon pada tanaman. Sejak
dipelajari pertama kali pada tahun 2000,
transporter ABC telah berhasil menjelaskan
mekanisme keluar masuknya fitohormon dari
dan ke jaringan spesifik [5,6].
Famili protein ABC, terutama subfamili
membran intrinsik, menjadi perantara sejumlah besar fungsi dasar dan proses seluler. Famili
protein tersebut bekerja dengan memanfaatkan hidrolisis ATP untuk menjalankan transport zat
terlarut melintasi membran seperti translokasi substrat, pemindahan lipid (lipid trafficking),
pentargetan protein (protein targeting) dan transport fitohormon [5,7,8]. Protein tipe ABC
merupakan salah satu famili protein yang terbesar dan paling beragam. Famili ini dapat
diklasifikasikan secara filogenetis menjadi delapan kluster yaitu subfamili ABCA hingga
ABCI, sementara ABCH tidak ditemukan pada tanaman [9]. Dua jenis utama dari protein
ABC dapat dicirikan pada tanaman. Jenis yang pertama adalah protein ABC terintegrasi
membran yang memiliki nucleotide binding domain (NBD) dan transmembrane domain
(TMD). Subfamili yang termasuk didalamnya yaitu ABCA hingga ABCD serta ABCG. Jenis
www.iribb.org | Mei 2016 | 4(1), 30-32
Riza Arief Putranto - Peneliti PPBBI
31
yang kedua adalah protein ABC terlarut yang hanya memiliki domain NBD. Subfamili yang
termasuk didalamnya adalah ABCE, ABCF dan ABCI [10,11]. Pada saat ini, whole-genome
sequencing (WGS) telah banyak melengkapi identifikasi dari transporter ABC pada tanaman
model seperti Arabidopsis [6], padi [12], anggur [13] dan jagung [14].
Pada tanaman perkebunan, informasi terkait famili protein transporter ABC masih terbatas.
Studi parsial terkait protein ABC dilakukan pada tanaman kelapa sawit, kakao dan kopi.
Sedangkan pada tanaman karet, identifikasi famili protein tersebut telah dilakukan melalui
pendekatan transkriptomik [15]. Penelitian ini menjadi pionir untuk mempelajari mekanisme
translokasi fitohormon pada tanaman karet yang berperan dalam metabolism lateks.
Sebagaimana diketahui, beberapa fitohormon seperti etilen, jasmonat dan asam absisat terlibat
baik secara langsung maupun tidak langsung terhadap produksi lateks.
Hingga saat ini, meskipun kemajuan teknologi dan sains telah berhasil mengungkap sebagian
informasi terkait famili protein ABC, beberapa pertanyaan masih muncul seperti jumlah ATP
yang diperlukan per transport hingga mekanisme masing-masing protein di dalam subfamili
yang belum terungkap. Studi lebih lanjut dari protein ABC akan membantu mengungkap
bagaimana fitohormon bereaksi terhadap kebutuhan tanaman dan bagaimana tanaman
mengatur aliran fitohormon yang disesuaikan dengan kondisi tanaman tersebut.
Referensi
1. Borghi L, Kang J, Ko D, Lee Y, Martinoia E (2015) The role of ABCG-type ABC
transporters in phytohormone transport. Biochemical Society Transactions 43: 924930.
2. Ma K-W, Ma W (2016) Phytohormone pathways as targets of pathogens to facilitate
infection. Plant Molecular Biology: 1-13.
3. de Ollas C, Arbona V, Gómez-Cadenas A (2015) Jasmonic acid interacts with abscisic acid
to regulate plant responses to water stress conditions. Plant Signaling & Behavior 10:
e1078953.
4. Hellsberg E, Montanari F, Ecker GF (2015) The ABC of Phytohormone Translocation.
Planta Med 81: 474-487.
5. Schmitz G, Kaminski WE, Orsó E (2000) ABC transporters in cellular lipid trafficking.
Current Opinion in Lipidology 11: 493-501.
6. Sánchez-Fernández Ro, Davies TGE, Coleman JOD, Rea PA (2001) The Arabidopsis
thaliana ABC Protein Superfamily, a Complete Inventory. Journal of Biological
Chemistry 276: 30231-30244.
7. Rees DC, Johnson E, Lewinson O (2009) ABC transporters: the power to change. Nat Rev
Mol Cell Biol 10: 218-227.
8. Boursiac Y, Léran S, Corratgé-Faillie C, Gojon A, Krouk G, et al. (2013) ABA transport
and transporters. Trends in plant science 18: 325-333.
9. Verrier PJ, Bird D, Burla B, Dassa E, Forestier C, et al. (2008) Plant ABC proteins – a
unified nomenclature and updated inventory. Trends in plant science 13: 151-159.
10. Rea PA (2007) Plant ATP-Binding Cassette Transporters. Annual Review of Plant Biology
58: 347-375.
11. Yazaki K, Shitan N, Sugiyama A, Takanashi K (2009) Chapter 6 Cell and Molecular
Biology of ATP‐Binding Cassette Proteins in Plants. International Review of Cell and
Molecular Biology: Academic Press. pp. 263-299.
www.iribb.org | Mei 2016 | 4(1), 30-32
Riza Arief Putranto - Peneliti PPBBI
32
12. Garcia O, Bouige P, Forestier C, Dassa E (2004) Inventory and Comparative Analysis of
Rice and Arabidopsis ATP-binding Cassette (ABC) Systems. Journal of Molecular
Biology 343: 249-265.
13. Cakır B, Kilicikaya O (2013) Whole-Genome Survey of the Putative ATP-Binding
Cassette Transporter Family Genes in Vitis vinifera. PLoS ONE 8: e78860.
14. Pang K, Li Y, Liu M, Meng Z, Yu Y (2013) Inventory and general analysis of the ATPbinding cassette (ABC) gene superfamily in maize (Zea mays L.). Gene 526: 411-428.
15. Zhiyi N, Guijuan K, Yu L, Longjun D, Rizhong Z (2015) Whole-Transcriptome Survey of
the Putative ATP-Binding Cassette (ABC) Transporter Family Genes in the LatexProducing Laticifers of Hevea brasiliensis. PLoS ONE 10: e0116857.
www.iribb.org | Mei 2016 | 4(1), 30-32
Riza Arief Putranto - Peneliti PPBBI