ANALISIS PROTEIN MEMBRAN SPERMATOZOA KAMBING

PERANAKAN ETAWA, KAMBING BOER, DAN KAMBING KACANG

SEBAGAI PENDEKATAN KEKERABATAN

Gustu Widi Kencana Putra, Umie Lestari1, Sofia Ery Rahayu2 1 Program Studi Biologi, Universitas Negeri Malang

2 Jurusan Biologi, FMIPA, Universitas Negeri Malang

e-mail: gustu_airwaves@yahoo.co.id

ABSTRACT

This study used protein standards were goat sperm membrane proteins,

including proteins associated with sperm membrane protein like enzyme glutathione

S-transferases (GSTs) with a molecular weight of 23 kDa and 26 kDa. In addition,

sperm membrane protein encoded by the gene SRY with a molecular weight of 39

kDa. The result of this study showed that, estimated etawa breed goats are closely

related to boer goat with a similarity index value 0.667. While the estimated kacang

goat distantly related to boer goat and etawa breed goats with similarity index value

of 0.500. Based on genetic relationship is known, it is recommended that the mating

system in goats is cross breeding between a male etawa breed goats, with kacang

goat female and male boer goat with kacang goat females to increase productivity

and genetic variation.

Key words: analysis of protein, goats sperm membrane, kinship of goats, goats

mating system.

Kekayaan plasma nutfah yang dimiliki oleh Indonesia adalah ternak

kambing. Beberapa jenis kambing lokal di Indonesia, diantaranya kambing

kacang, kambing gembrong, kambing jawa randu, kambing marica, kambing

samosir, kambing muara, kambing kosta, kambing benggala dan kambing

Peranakan Etawa (PE) (Pamungkas et al., 2009).

Produktivitas kambing lokal sangat rendah, hal tersebut disebabkan oleh

mutu genetik yang sangat rendah. Upaya yang diperlukan untuk peningkatan

produktivitas mutu genetik kambing lokal, adalah dengan menyilangkannya

dengan kambing impor. Salah satu kambing impor yang dapat disilangkan dengan

kambing lokal adalah kambing Boer (Azizah, 2008).

Estimasi hubungan kekerabatan antara suatu makhluk hidup dapat

diketahui baik melalui pengamatan morfologi, anatomi dan poligoni (kajian

fenetik) maupun molekular atau kajian filogenetik terhadap hewan yang di

bandingkan (Hidayat, dkk. 2006). Salah satu polimorfisme protein yang dapat

dipelajari yakni protein membran spermatozoa.

Protein membran spermatozoa merupakan protein struktural yang juga

merupakan hasil ekspresi gen yang terdapat ditestis, yang terkait dengan enzim

Glutathione S-transferases (GSTs) dengan berat molekul 23 kDa dan 26 kDa

(Hemachand et al., 2002). Terdapat juga protein membran sperma yang dikode

oleh gen SRY dengan berat molekul 39 kDa (Montazer et al., 2010).

Protein spesifik yang diisolasi dari spermatozoa testis (testicular

spermatozoa) dalam penelitian ini digunakan sebagai penanda molekuler dengan

berat molekul 23 kDa, 26 kDa, dan 39 kDa, selanjutnya untuk mengamati

polimorfisme protein membran spermatozoa kambing yang digunakan untuk

analisis hubungan kekerabatan. Berdasarkan latar belakang tersebut maka

dilakukan penelitian tentang “Analisis Protein Membran Spermatozoa Kambing

Peranakan Etawa, Kambing Boer dan Kambing Kacang Sebagai Pendekatan

Kekerabatan”.

METODE PENELITIAN

Penelitian ini bersifat deskriptif eksploratif. Penelitian ini dilaksanakan

pada bulan Maret hingga bulan April 2014, di Laboratorium Biologi Molekuler

FMIPA Universitas Negeri Malang. Objek dalam penelitian ini adalah

spermatozoa dalam bentuk straw kambing peranakan etawa dan kambing boer,

yang diperoleh dari Balai Besar Inseminasi Buatan (BBIB) Singosari dan sperma

kambing kacang yang diperoleh dari Balai Pengkaji Teknologi Pertanian (BPTP),

Karangploso, Malang. Isolat protein kambing kacang, kambing peranakan etawa

dan kambing boer, dikerjakan dengan menggunakan teknik isolasi protein. Isolat

protein kambing sebanyak 2 ml diisolasi menggunakan Phosphat Buffer Saline-

Tween (PBS-T) dan disentrifuse menggunakan Refrigerated Sentrifuge kecepatan

12.000 rpm suhu 4oC, untuk mendapatkan isolat protein membran spermatozoa.

Kosentrasi isolat protein murni dianalisis menggunakan alat Nanodrop 2000 merk

Thermoscientific. Konsentrasi isolat protein membran spermatozoa dari kambing

peranakan etawa, kambing boer, dan kambing kacang disamakan dengan nilai

kosentrasi 0,488 mg/ml. Setelah memperoleh kosentrasi isolat protein kemudian

dilakukan elektroforesis SDS-PAGE (Sodium Dedocyl Sulphate-Polyacrilamide

Gel Electrophoresis) menggunakan gel polyakrimalid dengan kosentrasi

Separating Gel 12,5%, kosentrasi Stacking Gel 3% dan menggunakan marker

Multicolor Broad Range Protein Ladder.

Analisis data secara regresi linier menggunakan program SPSS 16, untuk

memperoleh nilai persamaan dan kurva berat molekul protein standar. Persamaan

regresi linier yang diperoleh, digunakan untuk mencari berat molekul protein

kambing peranakan etawa, kambing boer dan kambing kacang, kemudian

dianalisis menggunakan program MVSP (Multivariate Statistical Package) 3.22.

Hasil analisis yang didapatkan berupa dendogram dan persentase similaritas antar

individu yang kemudian dianalisa secara deskriptif.

DATA DAN ANALISIS DATA

Data hasil penelitian yang diperoleh berupa profil protein pita membran

spermatozoa kambing, dalam bentuk gel elektroforesis menggunakan marker

Multicolor Broad Range Protein Ladder, (gambar 1). Hasil elektroforesis

menggunakan isolat protein membran spermatozoa kambing PE, menghasilkan 11

pita protein yang terbentuk dengan urutan berat molekul diantaranya (179 kDa),

(110 kDa), (71 kDa), (67 kDa), (57 kDa), (45 kDa), (39 kDa), (23 kDa), (13 kDa),

(12 kDa), dan (10 kDa). Hasil yang sama juga ditunjukan oleh isolat kambing

boer yang menghasilkan 11 pita protein yang terbentuk dengan berat molekul

diantaranya (114 kDa), (81 kDa), (73 kDa),(59 kDa), (47 kDa), (33 kDa), (28

kDa), (26 kDa), (13 kDa), (12 kDa), dan (9 kDa). Berbeda dengan hasil

elektroforesis dari isolat protein membran spermatozoa kambing PE dan kambing

boer, isolat protein kambing kacang hanya menghasilkan 4 pita protein yang

terbentuk dengan berat molekul diantaranya (12 kDa), (11 kDa), (10 kDa), dan

(9 kDa).

Gambar 1. (a) Gel Hasil Elektroforesis Protein Membran Spermatozoa Kambing Peranakan

Etawa, Kambing Boer, dan Kambing Kacang. (b) Zimogram Profil Protein

Membran Spermatozoa Kambing PE, Kambing Boer, dan Kambing Kacang dan

kDa Menunjukan Berat Molekul Marker.

Perhitungan berat molekul protein standar dilakukan, untuk mencari berat

molekul protein spermatozoa kambing peranakan etawa, kambing boer, dan

kambing kacang. Perhitungan dilakukan dengan mencari nilai Rf (Retardation

factor) dari masing-masing pita protein menggunakan rumus di bawah ini.

Rf =𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑝𝑒𝑟𝑔𝑒𝑟𝑎𝑘𝑎𝑛 𝑝𝑖𝑡𝑎 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙

𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑝𝑒𝑟𝑔𝑒𝑟𝑎𝑘𝑎𝑛 𝑤𝑎𝑟𝑛𝑎 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙

Keterangan: a : Jarak pergerakan pita dari tempat awal

b: Jarak pergerakan warna dari tempat awal

Setelah memperoleh nilai Rf (Retardation factor), kemudian dianalisis

regresi linier nilai Rf terhadap Log BM dengan menggunakan program SPSS 16.

Dari analisis regresi linier tersebut, maka persamaan regresi linier yang diperoleh

yaitu Y= -1,384x + 2,349. Dari persamaan regresi linier yang telah diperoleh,

selanjutnya dilakukan perhitungan berat molekul protein membran spermatozoa

masing-masing individu kambing dengan menghitung nilai Rf dan disubtitusikan

pada koefisien x dalam fungsi hasil analisis regresi linier.

Protein penanda molekuler pada kambing dengan berat molekul 23 kDa, 26

kDa dan 39 kDa, dijadikan sebagai protein pembanding dari sampel isolat protein

spermatozoa kambing peranakan etawa, kambing boer dan kambing kacang,

seperti yang disajikan pada tabel 1 dibawah ini.

Tabel 1. Analisa Protein Membran Spermatozoa Kambing Dalam Kajian Kekerabatan

No Spesies Kambing Protein Penanda Molekuler

23 kDa 26 kDa 39 kDa

1 Kambing PE √ − √

2 Kambing Boer − √ −

3 Kambing Kacang − − −

Keterangan: (√) = Ada

(−) = Tidak ada

Berdasarkan Tabel 1 diatas dapat diketahui bahwa, protein marker

kambing peranakan etawa memiliki berat molekul protein spermatoza 23 kDa dan

39 kDa, hal ini sesuai dengan berat protein enzim Glutathione S-transferases

(GSTs) dan protein yang dikode gen SRY. Protein marker kambing boer hanya

memiliki berat molekul 26 kDa, sesuai dengan berat protein enzim Glutathione S-

transferases (GSTs), sedangkan kambing kacang tidak memiliki ketiga jenis

protein penanda molekuler. Kambing peranakan etawa lebih banyak memiliki

marker protein membran spermatozoa, dibandingkan dengan kambing boer dan

kambing kacang, sehingga berat molekul protein membran spermatozoa kambing

peranakan etawa lebih mudah untuk dideteksi.

Berdasarkan berat molekul protein membran spermatozoa yang telah

diperoleh, selanjutnya data dianalisis menggunakan cluster analysis program

MPSV (Multivariate Statistical Package) 3.22 untuk memperoleh hasil

dendogram dan indeks similaritas yang digunakan untuk mengetahui hubungan

kekerabatan, seperti yang disajikan pada gambar 2 dibawah ini.

Gambar 2. Dendogram Pola Pita Protein Spermatozoa Kambing PE, Kambing Boer dan

Kambing Kacang

Berdasarkan Gambar 2, dapat diketahui bahwa kambing PE dan kambing

boer diestimasikan berkekerabatan yang dekat dengan indeks similaritas 0,667.

Sedangkan kambing kacang diestimasikan berkerabat jauh dengan kambing PE

dan kambing boer dengan indeks similaritas 0,500.

PEMBAHASAN

Berdasarkan hasil analisis kluster dengan menggunakan program MVSP

(Multivariate Statistical Package) 3.22, diperoleh hasil bahwa, kambing PE

diestimasikan berkerabat dekat dengan kambing boer dengan nilai indeks

similaritas 0,667. Sedangkan pada kambing kacang diestimasikan berkerabat jauh

dengan kambing PE dan kambing boer dengan nilai indeks similaritas 0,500.

Berdasarkan hubungan kekerabatan yang telah diketahui antara kambing

peranakan etawa, kambing boer dan kambing kacang, maka disarankan sistem

perkawinan pada kambing tersebut adalah sistem perkawinan secara cross

breeding atau perkawinan silang antara kambing PE jantan dengan kambing

kacang betina dan perkawinan cross breeding antara kambing boer jantan dengan

kambing kacang betina. Sistem perkawinan secara cross breeding, dapat

meningkatkan produktivitas dan variasi genetik hewan ternak (Caraviello, 2004).

Sistem perkawinan secara in breeding tidak disarankan antara kambing

yang diestimasikan berkerabat dekat, yakni antara kambing PE dengan kambing

boer. Hal ini disebabkan karena perkawinan secara in breeding dapat

menyebabkan peningkatan gen-gen yang homozigot dan menurunkan proporsi

heterozigositas yang ada (Wulandari, 2008). Adanya peningkatan gen-gen yang

homosigot menyebabkan penurunan kecepatan pertumbuhan, akibatnya terjadi

penururnan efisiensi reproduksi hewan ternak dan kemungkinan menyebabkan

keturunan generasi pertama (F1) bersifat lethal (Noor, 2000)

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian, disimpulkan bahwa Profil protein membran

spermatozoa kambing peranakan etawa, kambing boer, dan kambing kacang,

secara keseluruhan menunjukan adanya perbedaan. Perbedaan ini diperoleh dari

berat molekul protein membran spermatozoa masing-masing kambing. Kambing

peranakan etawa memiliki protein marker dengan berat molekul protein

spermatoza 23 kDa dan 39 kDa. Protein marker kambing boer hanya memiliki

berat molekul 26 kDa, sedangkan kambing kacang tidak memiliki ketiga jenis

protein penanda molekuler. Kambing PE disetimasikan berkerabat dekat dengan

kambing boer dengan indek similaritas 0,667, sedangkan kambing kacang

diestimasikan berkerabat jauh dengan kambing PE dan kambing boer dengan

indek similaritas 0,500. Sehingga sistem perkawinan yang disarankan antara

kambing tersebut adalah perkawinan cross breeding atau perkawinan silang antara

kambing PE jantan dengan kambing kacang betina serta kambing boer jantan

dengan kambing kacang betina.

SARAN

Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai, protein total membran

spermatozoa yang diekskresikan dari kelenjar aksesori didalam tubulus genital

kambing, salah satunya yaitu kelenjar vesikula seminalis. Protein hasil ekskresi

kelenjar vesikula seminalis yang menempel di membran spermatozoa dapat

dibandingkan berat molekul proteinnya dengan protein membran spermatozoa

yang dieskpresikan di dalam testis kambing.

DAFTAR RUJUKAN

Azizah, S. M. 2008. Estimasi Korelasi Genetik Litter Size, Bobot Lahir dan Bobot

Sapih Kambing Hasil Persilangan (F1) Pejantan Boer Murni Dengan

Kambing Lokal. Skripsi. Tidak Diterbitkan. Fakultas Peternakan.

Universitas Brawijawa.

Caraviello, D. Z. 2004. Croosbreesing dairy cattle. Reproduction and Genetics.

610: 1-5.

De-Jonge, C. J. and Barratt, C. L. R (Ed). 2006. The Sperm Cell: Production,

Maturation, Fertilization and Regeneration. United Kingdom:

Cambridge University Press.

Hemachand, T., Gopalakrishnan, B., Salunke, D. Totey, S., and Shaha, C. 2002.

Sper plasma-membrane-associated glutathione S-transferases as gamete

recognition molecules. Journal of Cell Science 115: 2053-2065.

Hidayat, T., dan Pancoro, A. 2006. Sistematika dan Filogenetika Molekular.

Makalah disajikan pada kursus singkat aplikasi perangkat lunak PAUP

dan MrBayers Untuk Penelitian Filogenetika Molukuler SITH-ITB,

Bandung, 14-16 Desember 2006.

Montazer, F., Kocer, A., Auguste, A., Renault, L., Charpigny, G., Pailhoux, E.,

and Pannetier, M., 2010. A Study of Goat SRY Protein Expression

Suggests Putative New Roles for This Gene in the Developing Testis of

a Species with long-lasting SRY Expression. Developmental Dynamics

289: 3324-3335.

Noor, R. R. 2000. Gentika Ternak. Penebar Swadaya. Jakarta.

Pamungkas, F. A., Batubara, A., Doloksaribu, M., dan Sihite, E., 2009. Potensi

Beberapa Plasma Nutfah Kambing Lokal Indonesia. Juknis. Pusat

Penelitian dan Pengembangan Peternakan, Badan Penelitain dan

Pengembangan Pertanian Departemen Pertanian.

Wulandari, R. A., 2008. Studi Tentang Keragaman Genetik Melalui Polimorfisme

Protein Darah dan Putih Telur Pada Tiga Jenis Ayam Kedu Periode

“Layer”. (Thesis). Pasca sarjana. FK Peternakan. Undip.