ANALISIS PROTEIN MEMBRAN SPERMATOZOA SAPI MADURA, SAPI SIMENTAL DAN SAPI LIMOUSIN SEBAGAI PENDEKATAN HUBUNGAN KEKERABATAN SAPI

Transkripsi

1 ANALISIS PROTEIN MEMBRAN SPERMATOZOA SAPI MADURA, SAPI SIMENTAL DAN SAPI LIMOUSIN SEBAGAI PENDEKATAN HUBUNGAN KEKERABATAN SAPI Dian Puspita Dewi, Nursasi Handayani 2, Umie Lestari 1 Jurusan Biologi Universitas Negeri Malang Ddian_puspita@yahoo.com ABSTRACT Research about Madura, Simental and Limousin bull s sperm protein membrane aimed to estimate the bull s genetic relationship by compared the sperm membrane protein with the protein specific testis. The results of this research has known that Madura and Simental bulls has Doppel Protein with molecule mass around kda, While Simental bull had tyrosine phosphorylation SPACA1 protein with molecule mass around 33 kda, Doppel Protein and PH-20 hyaluronidase protein with molecule mass around 75 kda. Based on the dendogram analysis MVSP 3.22, know that Madura bull and Simental bull have a close genetic relationship with similiarity index 1, while Limousin has distant genetic relationship with Madura and Simental bulls with similiarity index around 0,6. The suitable breeding system for the three bulls are breeding between Madura and Simental bulls and also Simental and Limousin bulls Both of these breeding animals estimated had far distant relationship so they could being cross-breeded. Keywords: protein analysis, spermatozoa membrane, bull s genetic relationship, bull s breeding systems. PENDAHULUAN Indonesia dikenal sebagai salah satu negara yang mempunyai keanekaragaman plasma nutfah. Salah satu plasma nutfah yang dimiliki Indonesia dalam bidang peternakan adalah sapi, yang mempunyai arti yang sangat penting dalam pembangunan dibidang peternakan, karena merupakan bahan dasar genetik yang keragamannya sangat dibutuhkan untuk membentuk bibit unggul guna meningkatkan produktivitas (Diwyanto, 2005). Upaya untuk meningkatkan produktivitas hewan ternak, salah satunya dengan perkawinan silang dengan sapi Impor. Salah satu instansi yang berperan dalam menghasilkan bibit unggul sapi adalah Balai Besar Inseminasi Buatan (BBIB) Singosari Malang. Spermatozoa sapi pejantan dari BBIB didistribusikan ke berbagai daerah seluruh Indonesia untuk dilakukan sistem perkawinan. Spermatozoa dari BIBB diinseminasikan dengan sapi betina yang dengan teknik inseminasi buatan bertujuan untuk menghasilkan ternak dengan kualitas unggul. Salah satu caranya adalah dengan melakukan perkawinan silang (cross breeding). Caraviello (2004) berpendapat bahwa hasil dari cross breeding berupa peningkatan kualitas hewan ternak. Selain itu, perkawinan cross breeding dapat mengakibatkan penurunan sifat hewan ternak seperti yang dilaporkan oleh

2 Kutsiyah (2012) pada persilangan antara Sapi Madura dengan Sapi Limousin. Menurut Kutsiyah (2012), performans reproduksi dan produksi filial 2 (F 2 ) dan filial 3 (F 3 ) sapi cenderung lebih rendah dibandingkan dengan Filial 1 (F 1 ) karena adanya faktor pembatas atau batas-batas kisaran toleransi genetik dengan lingkungan. Performans F 2 dan F 3 tidak lebih baik dari F 1 dikarenakan F 2 dan F 3 kurang mampu beradaptasi terhadap keadaan lingkungan. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menyelidiki asal-usul dan silsilah (genealogical) pada beberapa tipe sapi asal Asia Timur, termasuk beberapa sapi asli Indonesia berdasarkan ukuran berbagai bagian tubuh (Otsuka et al., 1980; Otsuka et al., 1982). Menurut Ciampolini et al., (1995) penanda molekuler banyak digunakan dalam bidang pemuliaan ternak, antara lain untuk mengidentifikasi ternak, penentuan garis keturunan, atau mengevaluasi sumber daya genetik. Salah satu cara untuk menentukan hubungan kekerabatan antar organisme saat ini, menggunakan polimorfisme protein pada darah. Maeda et al., (1972) berpendapat bahwa, beberapa polimorfisme protein dapat dipelajari dalam darah, telur dan organ tubuh burung puyuh. Beberapa penelitian yang lain, telah membuktikan bahwa terdapat protein spesifik yang terdapat pada membran spermatozoa sapi. Rondena et al., (2004) mengemukakan bahwa Dopel protein merupakan protein membran sperma yang dikode oleh gen prnd (34-38). Harayama et al., (2010), berpendapat bahwa protein tyrosine phosphorylation SPACA1 merupakan protein membran sperma pada bagian anterior akrosom (33) kda. Protein perlekatan kalsium (calcium-binding protein) yang merupakan protein integral akrosomal membran spermatozoa sapi (64) kda (Nadgas et al., 2013), protein perlekatan sel telur (ovum binding protein) atau Phospholipase A 2 (16) kda (Marques et al., 2000), serta protein hyaluronidase PH-20 pada jaringan testis sapi yang diperjualbelikan (75) kda (Lalancette et al., 2001). protein spesifik yang ditemukan pada membran spermatozoa sapi dan protein spesifik testis (testicular spermatozoa). Protein spesifik tersebut digunakan sebagai pembanding protein yang diisolasi dari spermatozoa sapi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui profil protein membran spermatozoa sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin yang digunakan dalam kajian hubungan kekerabatan sapi. METODE PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biologi Molekular Gedung O 5 Universitas Negeri Malang. Materi yang digunakan dalam penelitian ini berupa semen sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin dalam bentuk straw. A. Prosedur Kerja Isolasi protein membran spermatozoa sapi. Isolasi merupakan suatu cara yang dilakukan untuk mengoleksi protein spermatozoa sapi dalam bentuk straw dengan bahan Semen sapi dalam straw, Larutan PBS (Phosphate Buffer Saline), BO Cafein, Larutan PBS-T (Phosphate Buffer Saline Tween), dan RSB (Reducing Sample Buffer). Larutan PBS-T sebagai detergen yang digunakan untuk memisahkan ikatan protein dan fosfolipid pada membran spermatozoa. Hasil dari isolasi protein membran spermatozoa sapi ini berupa isolat protein. Selanjutnya melakukan perhitungan konsentrasi isolat protein dengan menggunakan nano drop, kemudian melakukan elektroforesis SDS PAGE isolat protein membran spermatozoa dengan bahan Protein marker Spectra TM Multicolor Broad Range

3 Protein Ladder #SM1841, Akrilamid-Bis, Tris 1M ph 8,8, Tris 1M ph 6,8, SDS (Sodium Dedocyl Sulphate) 10%, APS (Amonium Per Sulphate) 10%, RSB (Reducing Sample Buffer), Temed (N, N, N,N,-tetramethyl-ethylenediamine), Larutan RSB Non-reducing, larutan staining, larutan de-staining.. B. Analisis Data Dari program SPSS 16, 0 for windows diketahui berat molekul protein dari masing-masing pita yang terbentuk. Selanjutnya data berat molekul tersebut dibandingkan dengan protein pembanding, selanjutnya dianalisis dengan program cluster analysis MVSP 3.22 dengan cara membuka program MVSP Kemudian memasukkan angka 3 pada case dan angka 5 pada variabel.. Input data berat molekul protein yang di isolasi dan protein pembanding, selanjutnya dilakukan analisis. Hasil analisa yang didapatkan berupa dendogram, dengan dendogram tersebut akan dapat diketahui indeks similaritas antar sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin yang kemudian dianalisa secara deskriptif untuk penentuan sistem perkawinan pada sapi. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian profil pita protein menggunakan isolat protein membran spermatozoa sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin dengan penyetaraan konsentrasi yang sama yaitu y sebesar 2,747 mg/ml. Secara umum memperlihatkan adanya perbedaan. Perbedaan tersebut terlihat dari tebal tipisnya pita protein serta adanya perbedaan pola separasi pita protein yang muncul dari hasil elektroforesis SDS PAGE (Sodium Dedocyl Sulphate Polyacrilamide Gel Electrophoresis). Gambar gel elektroforesis dapat dilihat pada Gambar.1 di bawah ini. kda Gambar.1 Hasil elektroforesis isolat protein membran spermatozoa sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin. (A) pola separasi pita protein membran spermatozoa sapi Madura (M1-M3), sapi Simental (S1-S3) dan sapi Limousin (L1-L3) pada gel akrilamid. Gambar (B) zimogram profil pita protein membran spermatozoa sapi madura, sapi simental dan sapi limousin.

4 Data berat molekul protein kemudian dibandingkan dengan protein pembanding yaitu, protein spesifik pada membran spermatozoa dan protein spesifik pada jaringan testis (testicular spermatozoa). Protein yang dijadikan pembanding yaitu protein dengan berat molekul16 kda, 33 kda, kda, 64 kda dan 75 kda Tabel. 1 Analisa Protein Membran Spermatozoa Sapi Dalam Hubungan Kekerabatan Sebagai Manajemen Perkawinan Sapi No Spesies Sapi Protein Spesifik 16 kda 33 kda kda 64 kda 75 kda 1 Sapi Madura ~ ~ ~ ~ 2 Sapi Simental ~ ~ ~ ~ 3 Sapi Limousin ~ ~ Keterangan : (~) Menunjukkan tidak adanya pita protein ( ) Menunjukkan adanya pita protein Berdasarkan data Tabel.1 dianalisis lebih lanjut untuk mengetahui jarak hubungan kekerabatan antara sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin. Proses analisis dilakukan dengan menggunakan program cluster analysis MVSP 3.22 (Multivariate Statistical Package) untuk membuat dendogram yang menggambarkan kedekatan hubungan antara Sapi Madura, Sapi Simental dan Sapi Limousin. Dendogram tersebut dapat di lihat pada gambar di bawah ini. Gambar.2 Dendogram Hubungan Kekerabatan Sapi Madura, Sapi Simental Dan Sapi Limousin Berdasarkan Profil pita Protein spesifik Membran Spermatozoa. Pendekatan kekerabatan ke tiga macam sapi tersebut, menggunakan protein spesifik membran spermatozoa dan protein spesifik jaringan testis (testicular spermatozoa) sebagai pembanding yaitu protein dengan BM 16 kda, 33 kda, kda, 64 kda dan 75 kda. Protein tersebut merupakan hasil ekspresi gen, antara lain protein perlekatan sel telur/phospholipase A 2 (16 kda) (Marques et al., 2000), protein tirosin terfosforilasi/tyrosine phosphorilated protein (33 kda) (Harayama et al., (2010), protein doppel (34-38 kda) (Rondena et al., (2004)), protein perlekatan kalsium / calcium binding protein (64 kda) (Nadgas et al., 2013), dan protein PH-20 Hyaluronidase (75 kda) (Lalancette et al., 2001). Dopel protein dengan berat (34-38 kda) dimiliki oleh sapi Madura, sapi Simental dan

5 sapi Limousin. Protein tyrosine phosphorylation SPACA1 dengan berat molekul (33 kda) dan protein PH-20 (75 kda) hanya dimiliki oleh sapi Limousin. Berdasarkan hasil analisis data isolat protein sapi dengan protein pembandingan yang dilanjutkan dengan analisis kluster dengan menggunakan program MVSP 3.22, diketahui bahwa Sapi Madura dan Sapi Simental diestimasikan memiliki hubungan kekerabatan yang dekat dengan nilai indeks similiaritas 1. Sementara itu, Sapi Madura dan Sapi Simental memiliki estimasi hubungan kekerabatan yang lebih jauh dengan Sapi Limousin dengan nilai indeks similiaritas 0,6. Menurut Benson (2002), nilai similaritas berkisar antara 0 sampai 1 dan hubungan kekerabatan makin dekat bila nilai similaritas makin dekat dengan 1. Berdasarkan nilai indeks similaritas dapat diestimasikan hubungan kekerabatan antara sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin, sehingga dapat dijadikan pertimbangan dalam sistem perkawinan (breeding) pada sapi. Sistem perkawinan yang tepat untuk ketiga sapi tersebut adalah sapi Madura dikawinkan dengan sapi Limousin dan sapi Simental dikawinkan dengan sapi Limousin. Sapi Madura dikawinkan dengan sapi Limousin karena keduanya memiliki hubungan kekerabatan jauh begitu pula sapi Simental dengan sapi Limousin yang juga berkerabat jauh dapat dikawin silangkan, karena menurut Caraviello (2004) bahwa hasil dari cross breeding berupa peningkatan kualitas hewan ternak. Selanjutnya dikatakan (Taylor (1992) dalam Kutsiyah (2012)) dua alasan utama cross breeding (perkawinan silang) yaitu (1) menghasilkan bangsa baru dan (2) mendapatkan efek heterosis/hibrid vigor (suatu kondisi menyatunya keunggulan dari kedua bangsa ternak yang digunakan dalam persilangan pada keturunannya). Menurut (Noor, (2000) dalam Wulandari, (2008)) makin jauh hubungan kekerabatannya antara kedua ternak, maka makin sedikit kesamaan gen-gennya dan makin besar pula tingkat heterosigozitasnya. Akan tetapi upaya perkawinan silang (cross breeding) perlu ditindak lanjuti dengan strategi pemuliabiakan yang terkendali dan berkelanjutan dalam upaya menekan efek samping cross breeding yang mengarah pada perubahan mutu ternak kearah perkembangan negatif (Wijono et al., 2004). KESIMPULAN Dopel protein dengan berat (34-38 kda) dimiliki oleh sapi Madura, sapi Simental dan sapi Limousin. Protein tyrosine phosphorylation SPACA1 dengan berat molekul (33 kda) dan protein PH-20 (75 kda) hanya dimiliki oleh sapi Limousin. Berdasarkan analisis MVSP 3.22 dendogram dapat diestimasikan bahwa sapi Madura memiliki hubungan kekerabatan yang lebih dekat dengan sapi Simental dengan indeks similaritas 1, sedangkan sapi Limousin memiliki hubungan kekerabatan yang lebih jauh dengan sapi Madura dan sapi Simental dengan indeks similaritas 0,6.

6 SARAN Pertama pada penelitian lanjut dapat dilakukan dengan menambahkan jumlah individu yang akan digunakan untuk objek penelitian. Hal ini dikarenakan individu dalam satu spesies dimungkinkan memiliki perbedaan secara morfologi maupun molekuler. Kedua diadakan penelitian lanjutan mengenai hubungan kekerabatan ternak dengan mengamati protein-protein hasil ekspresi DNA yang berada pada saluran reproduksi (genital tract) pada hewan ternak sapi. DAFTAR RUJUKAN Benson, H. J Microbilogy Aplications Laboratory Manual in General Microbiological. MC Graw Hill Companies, New York. Caraviello, D. Z Cross breeding dairy Cattle. Reproduction and Genetics 610: 1-5 Ciampolini, R Individual multilocus genotypes using microsatelit polymorphisms to permit the analysis of the genetic variability within and between Italian beef cattle breeds. J. Anim. Sci. 73: Diwyanto, K Pokok-Pokok Pemikiran Pengelolaan berkelanjutan Plasma Nutfah Peternakan. Makalah dalam Lokakarya Plasma Nutfah Peternakan. Puslitbangnak dan Balitnak. Bogor, 29 Desember Harayama H, Nishijima K, Murase T, Sakase M, Fukushima M Relationship of Protein Tyrosine Phosphorylation State with Tolerance to Frozen Storage and the Potential to Undergo Cyclic AMP- Dependent hyperactivation in the spermatozoa of Japanesse Black Bull. Mol Reprod Dev Oct;77(10): doi: /mrd Kutsiyah, F Analisis Pembibitan Sapi Potong Di Pulau Madura. Wartazoa 22 (3): Lalancette, C., Dorval, V., Leblanc, V. and Leders, P Characterization of an 80-kilodalton Bull Sperm Protein Identified as PH-20. Biology of Reproduction 65(2): Maeda, Y., T. Hashiguchi & M. Taketomi Genetical studies on serum alkaline phosphatase isozyme in the Japanese quail. Japan. J. Genet. 47: Marques, V. A., Goulart, L.R. and Silva, A. E. D. F Variation of Protein Profiles and Calcium and Phospholipase A 2 Concentration in Thawed Bovine Semen and Their Relation to Acrosome Reaction. Genetics and molecular biology 23(4): Nadgas, S.K., Buchanan, T. and MCCashill, S., Mackey, J., Alvarez, G. E. and Raychoudhury, S Isolation of a Calcium Binding Protein of Acrosomal Membrane of Bovine Spermatozoa. Int J Biochem Cell Biol 45(4): Otsuka, J.,Kondo, K., Simamora, S., Mansjoer, S., And Martojo, H Body measurement of the Indonesian native cattle. In the origin and

7 Phylogeny of Indonesian native livestock. The Research Group of Overseas Scientific Survey. Otsuka, J., Namikawa, T., Nozawa, K And Martojo, H Statistical Analysis on the Body Measurements of East Asian Native Cattle and Bantengs: The Origin and Phylogeny of Indonesian Native Livestock (Part III). The Research Group of Overseas Scientific Survey. Rondena, M., Ceciliani, F., Comazzi, S., Pocacqua, V., Bazocchi, C., Luvoni, C., Chigioni, S. and Paltrinieri, S Identification of Bovine Doppel Protein in Testis, Ovary and Ejaculated Spermatozoa. Theriogenology (63): Wijono, D,B., Setiadi, B Potensi Dan Keragaman Sumberdaya Genetik Sapi Madura. loka Penelitian Sapi Potong. Balai Penelitian Ternak, Bogor Wulandari Retno, A Studi Tentang Keragaman Genetik Melalui Polimorfisme Protein Darah Dan Putih Telur Pada Tiga Jenis Ayam Kedu Periode Layer. [Tesis]. Semarang. Pascasarjana Fakultas Peternakan. Universitas Diponegoro.