2015 ISOLASI DAN AMPLIFIKASI GEN PARSIAL MELANOCORTIN - 1 RECEPTOR (MC1R) PADA IKAN GURAME

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara mega biodiversity di dunia yang memiliki kekayaan ekosistem beragam, salah satunya adalah ekosistem perairan air tawar yang memiliki 1300 jenis ikan dengan kepadatan 720/km 2 (Wargasasmita, 2002). Kekayaan tersebut cukup baik dan berpotensi sebagai penghasil ikan (Kusumo et al., 2002). Ikan gurame merupakan salah satu ikan air tawar yang dibudidayakan di Indonesia namun sering ditemukan pula pada perairan kawasan Asia Tenggara. Pada aspek pangan ikan gurame dikonsumsi masyarakat dan dikenal dengan kelezatannya, selain itu pada aspek bisnis ikan ini memiliki nilai ekonomi yang cukup tinggi karena daya jual yang dimiliki ikan gurame cukup besar, hal ini disebabkan oleh masyarakat yang mengkonsumsi ikan gurame berjumlah tinggi (Setjaningsih et al., 2007). Strain ikan gurame yang dibudidayakan di Indonesia diantaranya gurame angsa, jepang, bastarn, porselen, bluesafir, dan paris. Keanekaragaman ini akibat proses terjadinya variasi genetik salah satumya dengan proses genetic ingression (Nugroho, 2011). Variasi genetik merupakan perbedaan sifat alel yang dapat terlihat jelas hal ini diakibatkan oleh mutasi kode genetik pada sequence DNA. Mutasi pada kode genetik dapat terjadi akibat stress atau kondisi alam yang ekstrem (Campbell et al., 2011). Masalah pembudidayaan ikan secara umum terjadi akibat kondisi lingkungan yang tidak baik sehingga mengakibatkan stress pada ikan dan menimbulkan penyakit. Penyakit yang biasa menginfeksi dari ikan air tawar terdiri dari dua macam diantaranya adalah penyakit yang disebabkan oleh parasit atau dari lingkungan yang ekstrim. Gejala penyakit yang muncul dari ikan, baik akibat infeksi bakteri patogen atau kondisi lingkungan yang ekstrim akan menyebabkan kematian sehingga budidaya ikan akan menurun produktivitasnya. Penyakit yang biasa terjadi pada ikan air tawar salah satunya disebabkan oleh bakteri patogen Aeromonas hydrophila dan bakteri patogen lainnya (Mina, 2013). 1

2 2 Beberapa gejala akibat kondisi stress pada ikan atau saat terserang penyakit, baik terinfeksi bakteri patogen ataupun sebaliknya dapat terlihat pada kulit. Peradangan yang terjadi pada kulit diantaranya perubahan warna kulit ikan atau kehitaman pada bagian-bagian terinfeksi. Menurut Baugman dan Saghari (2009) menyatakan bahwa warna kulit serta perubahannya ditentukan oleh pigmen utama yaitu melanin yang disintesiskan pada melanosom melalui organel sel khusus pada melanosit yang terletak pada lapisan basal epidermis. Ekspresi pigmen terjadi pada setiap hewan, warna kulit menjadi hitam merupakan salah satu tanda ekspresi gen pigmen melanin, ekspresi ini dapat dipengaruhi oleh adanya stress salah satunya adalah stress dari infeksi penyakit atau infeksi dari bakteri (Jitmau et al., 2010). Perubahan warna pada kulit, sisik dan bulu disebabkan oleh adanya aktivitas dari sel melanosit yang menghasilkan melanin (Yatim, 1996). Pembentukan melanin terjadi pada sel melanosit bila adanya stress seperti sinar UV, infeksi penyakit, temperatur dan stress lainnya untuk menginduksi pembentukan melanin oleh sel melanosit (Jitmau, Rondonuwu, & Semangun, 2010). Proses melanogenesis dapat dipengaruhi oleh menurun atau meningkatnya sistem imunitas. Sistem imunitas dipengaruhi pula oleh stress dan infeksi dari zat atau mikroba asing sebagai perlawanan dan pertahanan tubuh, hal ini terjadi pula pada setiap vertebrata dan salah satunya adalah ikan, penelitian ini sudah diteliti pada ikan salmon (Arciuli et al., 2012). Gen yang mengatur pembentukan melanin oleh sel melanosit diantaranya adalah gen Melanocortin -1 Receptor (MC1R) dan gen Tyrosinase-related Protein 1 (Tyrp1). Gen MC1R merupakan gen yang mengode produksi melanin pada kulit dan rambut, sedangkan gen Tyrp1 merupakan enzim yang mengkode untuk enzim tyronase yang penting dalam proses pembentukan pigmen atau melanin. Berdasarkan penelitian (Tezuka et al., 2011) bahwa gen penghasil melanin dalam penelitian ini adalah gen MC1R pada ikan dapat terekspresikan akibat kondisi lingkungan, kondisi yang terlihat atau fenotip dari warna kulit ikan yang berwarna hitam sesuai dengan genotip yang ada pada ikan tersebut, dalam arti lain, kondisi tubuh ikan berwarna hitam ditemukan adanya keberadaan gen MC1R dalam ikan

3 3 tersebut. Penelitian ini merupakan penelitian pertama yang meneliti tentang gen MC1R hingga didapatkan kode sequence yang utuh. Database sequence DNA dari ikan Gurame saat ini masih sangat minim, berdasarkan data yang didapatkan dari GenBank NCBI gen pada ikan gurame (Osphronemus gouramy) hanya terdapat 13 gen. Hal ini dapat membuat peneliti lain tidak dapat mengetahui potensi besar yang dimiliki oleh ikan gurame (NCBI, 2015). Database sequence adalah data komputerisasi sequence basa nukleotida dan protein dari suatu gen DNA yang disimpan dan diolah sebagai informasi dan dapat diambil secara mudah (Xiong, 2006). Database sequence salah satu dasar penting dalam pembelajaran serta penelitian dalam bidang biologi molekuler. Sequence merupakan kunci untuk menjawab pertanyaan penelitian yang ada pada bidang biologi untuk menganalisis dan mendeterminasi, jika para peneliti memahami sequence, maka para peneliti dapat menghubungkan ilmu lain untuk perkembangan ilmu terapan lainnya yang saling berkaitan (Claverie & Notredame, 2007). Museum sequence (GenBank) merupakan tempat penting untuk mengabadikan, menjaga serta mengembangkan sequence DNA dari suatu gen yang telah diteliti oleh para peneliti dalam proses memecahkan masalah, mengembangkan potensi serta memberikan solusi dari segala hal yang dapat dikembangkan melalui bidang biologi molekuler. GenBank merupakan tempat penyimpanan database sequence basa nukleotida gen dari berbagai organisme dan mikrooganisme. Salah satu GenBank yang diketahui diantaranya: National Center for Biotechnology Information (NCBI) dari United State, Molecular Biology Laboratory (EMBL) dari Eropa, dan DNA Data Bank of Japan (DDBJ) dari Jepang. (Xiong, 2006; Claverie & Notredame, 2007). Kekayaan database sequence merupakan salah satu gudang ilmu yang akan didapatkan dari berbagai kalangan pada masyarakat dan akan mendapatkan manfaat bagi peneliti. Salah satu anggota Dewan Riset Nasional bagian perikanan Indonesia menyatakan bahwa penelitian Indonesia dalam bidang perikanan masih sangatlah kurang, sehingga dibutuhkan penelitian lebih dalam untuk bidang perikanan guna memanfaatkan kekayaan Indonesia dan mengembangkannya (Sb, 2013). Saat ini penelitian mengenai genetika sel melanosit ikan di Indonesia masih sangat minim,

4 4 adanya informasi genetik mengenai urutan basa nitrogen gen ikan gurame pada literatur dan informasi genetik GenBank masih sangat sedikit, sehingga untuk memecahkan salah satu permasalahan serta mengembangkan ilmu dibutuhkan kajian penelitian gen MC1R untuk memperkaya informasi genetika. Informasi kajian gen MC1R dapat dijadikan sebagai awal tinjauan dan penelitian lebih dalam untuk menghadapi permasalahan yang ada pada ikan gurame. Penelitian untuk mendapatkan sequences diperlukan metode isolasi gen yang tepat salah satunya dengan proses amplifikasi DNA menggunakan primer yang tepat sesuai dengan kriteria dan standar pembuatan primer yang baik. Berdasarkan paparan yang sudah dijelaskan bahwa diperlukan penelitian untuk mengisolasi dan mengkarakterisasi gen MC1R sel melanosit pada ikan gurame yang belum diketahui sequences DNA nya, dengan menggunakan primer yang dirancang dari sequences ikan Teleostei, sebagai gerbang awal solusi pemecahan salah satu masalah kesehatan ikan gurame yaitu ikan gurame yang telah terinfeksi oleh Aeromonas hydrophila yang merupakan bakteri patogen bagi ikan gurame dan ikan tawar lainnya. Harapan dari penelitian karakterisasi gen MC1R ini ditemukannya primer spesifik yang dapat membantu menganalisis tingkat stress dan kesehatan ikan gurame berdasarkan kualitas warna tubuhnya. B. Rumusan Masalah Apakah primer yang dirancang dari sequences ikan infraclassis Teleostei dapat mengamplifikasi gen Melanocortin-1-Receptor (MC1R) pada DNA genom ikan gurame (Osphronemus gouramy)? C. Pertanyaan Penelitian 1) Bagaimana cara mendesain primer degenerate untuk mengamplifikasi gen MC1R? 2) Bagaimana keberhasilan amplifikasi gen MC1R menggunakan primer degenerate? 3) Bagaimana cara mengkarakterisasi gen MC1R?

5 5 D. Batasan Masalah 1) Sampel merupakan ikan gurame (Osphronemus gouramy) varian Angsa (Soang) yang didapat dari pengelolaan ikan Tasikmalaya dan Sukabumi, Jawa Barat, Indonesia 2) Primer spesifik yang digunakan merupakan hasil sequencing isolasi DNA genom dari gen MC1R. 3) Primer degenerate yang digunakan merupakan hasil alignment dari kumpulan DNA gen MC1R infraclassis Teleostei. 4) Karakterisasi gen yang dilakukan merupakan analisis multiple alignment, BLAST sequence, pohon filogenetik dan struktur protein domain. E. Tujuan Penelitian Mengkarakterisasi gen MC1R ikan gurame (Osphronemus gouramy) F. Manfaat Penelitian 1) Memberikan informasi mengenai isolasi DNA genom MC1R pada ikan gurame (Osphronemus gouramy). 2) Memberikan informasi mengenai uji validasi primer spesifik DNA genom MC1R dan stok sampel cdna pada ikan gurame Osphronemus gouramy yang telah diinfeksi oleh Aeromonas hydrophila Strain A2. 3) Sebagai ilmu, khususnya dibidang biologi molekuler, mikrobiologi, dan hewan 4) Sebagai kajian pustaka awal bagi peneliti lain untuk mengembangkan penelitian.