Isolasi dan karakterisasi cDNA hormon pertumbuhan ikan kerapu bebek (cromileptes altivelis)

ISOLASI DAN KARAKTERISASI cDNA HORMON PERTUMBUHAN
IKAN KERAPU BEBEK (Cromileptes altivelis)

MOCHAMAD SYAlFUDlN

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006

ABSTRAK
MOCHAMAD SYAIFUDIN. Isolasi- dan Karakterisasi cDNA Hormon
Pertumbuhan Ikan Kerapu Bebek (Cromileptes altivelis). Dibimbing oleh
KOMAR SUMANTADINATA, AGUS OMAN SUDRAJAT dan UTUT
WIDYASTUTI.
Hormon pertumbuhan (GH) merupakan protein 22 kDa dari pituitari yang
terkonse~asi akibat evolusi vertebrata. Hormon pertumbuhan ikan berperan
dalam pertumbuhan, adaptasi air laut, reproduksi dan fungsi imun. Kerapu bebek
(C. altivelis) adalah salah satu ikan air laut yang mempunyai nilai ekonomis
penting. Pertumbuhan ikan ini tergolong lambat, sehingga perlu diketahui
mekanisme kontrol dari ekspresi GH. Salah satu tahap awal yaitu dengan

mengisolasi dan mengkarakterisasi cDNA GH. cDNA diisolasi dari kelenjar
pituitari menggllnakan rnetode RT PCR (Reverse Transcriptase Polymerase
Chain reaction). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa fragmen cDNA GH
kerapu bebek mempunyai 618 bp yang mengkodekan 205 asam amino. Komposisi
asam amino terbesar yang menyusun GH kerapu bebek adalah Leusina (14.63%),
sedangkan komposisi terkecil adalah triptophan (0.49%). Fragmen cDNA GH
kerapu bebek ini mengandung domain protein yang terkonse~atif yaitu :
Somatotropin-1, Somatotropin-2, Kasein kinase 11, Protein kinase C, Nmiristoilasi dan N-glikosilasi. Homologi protein deduksi cDNA GH kerapu bebek
dengan kelompok ikan grouper yaitu 0.882 - 0.895, sedangkan dengan kelompok
ikaii-ikan lainnya adalah 0.660 - 0.895. Kesamaan paling dekat protein deduksi
cDNA GH kerapu bebek adalah dengan Epinephelus coioides (nomor akses pada
Genbank : Q90VV6)
Kala kunci : isolasi, karakrerisasi, cDNA GH, kerapu bebek (Cromileptes
ultivelis).

I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang

Teknologi rekombinan DNA mulai dikembangkan dalam bidang buddidaya
perairan, khususnya program pembenihan guna meningkatkan kualitas dan

kuantitas strain ikan. Salah satu penelitian DNA rekombinan yang potensial untuk
dikembangkan adalah penggunaan hormon pertumbuhan (Growth HormonelGH).
Hormon pertumbuhan adalah polipeptida esensial yang disekresikan oleh
somatotroph kelenjar piiuitari. f:ormon

ini berperan dalam pengaturan

pertumbuhan somatik dan pemeliharaan metabolisme protein, lemak, karbohidrat
maupun mineral. GH mempakan protein pituitari dengan berat molekul 22 kDa
dan konsewatif akibat evolusi vertebrata (Calduch-giner et al. 2000). Sekresi
hormon ini diatur oleh GHRH (Growth Hormone Releasing Hormone) dari
hipothalamus dan oleh somatostatin (hormon penghambat) (Price & Wilson
1995).
Isolasi dan karakterisasi cDNA (complementary deoxyribonucleic acid) GH
sangat berguna dalam bidang perikanan, temtama dalam program pembenihan dan
penyusunan formulasi pakan. Penelitian tentang cDNA yang menyandi hormon
ini telah banyak dilakukan seperti pada beberapa mamalia dan piscine (Lemaire et
al. 1994, Ayson et al. 2000). Analisis DNA rekombinan dari GHs (KiHs)
menunjukkan bahwa GH mampu meningkatkan pertumbuhan ikan (Tsai et al.
1994), memacu selera makan, dan efisiensi pakan (Donaldson 1986). Ban (2002)

menambahkan bahwa kombinasi GH dan kortisol mempunyai peranan penting
dalam meningkatkan toleransi terhadap air laut dari salmon dengan menstimulasi
aktivitas ~ a ' ,K+-~Tpase
pada insang.
Isolasi cDNA GH dan karakterisasinya m e ~ p a k a nlangkah awal pada proses
transfer gen guna mendapatkan spesies ikan yang mempunyai karakter
pertumbuhan cepat. Isolasi cDNA GH pada ikan telah di lakukan di Eropa, seperti
rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) (Yao et al. 1991), red sea bream, ikan
salmon (Voigt & Botta 1990), Icialurus punctatus (Tang ei al. 1993),
Pangasionodon gigas (Lemaire et al. 1994) dan Pangasiuspangasius (Lemaire &
Panyim 1993).

ABSTRAK
MOCHAMAD SYAIFUDIN. Isolasi- dan Karakterisasi cDNA Hormon
Pertumbuhan Ikan Kerapu Bebek (Cromileptes altivelis). Dibimbing oleh
KOMAR SUMANTADINATA, AGUS OMAN SUDRAJAT dan UTUT
WIDYASTUTI.
Hormon pertumbuhan (GH) merupakan protein 22 kDa dari pituitari yang
terkonse~asi akibat evolusi vertebrata. Hormon pertumbuhan ikan berperan
dalam pertumbuhan, adaptasi air laut, reproduksi dan fungsi imun. Kerapu bebek

(C. altivelis) adalah salah satu ikan air laut yang mempunyai nilai ekonomis
penting. Pertumbuhan ikan ini tergolong lambat, sehingga perlu diketahui
mekanisme kontrol dari ekspresi GH. Salah satu tahap awal yaitu dengan
mengisolasi dan mengkarakterisasi cDNA GH. cDNA diisolasi dari kelenjar
pituitari menggllnakan rnetode RT PCR (Reverse Transcriptase Polymerase
Chain reaction). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa fragmen cDNA GH
kerapu bebek mempunyai 618 bp yang mengkodekan 205 asam amino. Komposisi
asam amino terbesar yang menyusun GH kerapu bebek adalah Leusina (14.63%),
sedangkan komposisi terkecil adalah triptophan (0.49%). Fragmen cDNA GH
kerapu bebek ini mengandung domain protein yang terkonse~atif yaitu :
Somatotropin-1, Somatotropin-2, Kasein kinase 11, Protein kinase C, Nmiristoilasi dan N-glikosilasi. Homologi protein deduksi cDNA GH kerapu bebek
dengan kelompok ikan grouper yaitu 0.882 - 0.895, sedangkan dengan kelompok
ikaii-ikan lainnya adalah 0.660 - 0.895. Kesamaan paling dekat protein deduksi
cDNA GH kerapu bebek adalah dengan Epinephelus coioides (nomor akses pada
Genbank : Q90VV6)
Kala kunci : isolasi, karakrerisasi, cDNA GH, kerapu bebek (Cromileptes
ultivelis).

ISOlASI DAN KARAKTERISASI eDNA HORMON PERTUMBUHAN
IKAN KERAPU BEBEK (Cromileptes a/tive/is)


MOCHAMAD SYAIFUDIN

SEKOlAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
BOGOR

2006

I. PENDAHVLVAN
1.1. Latar Belakang

Teknologi rekombinan DNA mulai dikembangkan dalam bidang buddidaya
perairan, khususnya program pembenihan guna meningkatkan kualitas dan
kuantitas strain ikan. Salah satu penelitian DNA rekombinan yang potensial untuk
dikembangkan adalah penggunaan hormon pertumbuhan (Growth Hormone!GH).
Hormon pertumbuhan adalah polipeptida esensial yang disekresikan oleh
somatotroph kelenjar pituitari.

Hormon ini berperan dalam pengaturan


pertumbuhan somatik dan pemeliharaan metabolisme protein, lemak, karbohidrat
maupun mineral. GH merupakan protein pituitari dengan berat molekul 22 kDa
dan konservatif akibat evolusi vertebrata
hormon ini diatur oleh

Hc。ャ、オ」ィセァゥョ・イ@

et at. 2000). Sekresi

GHRH (Growth Hormone Releasing Hormone) dari

hipothalamus dan oleh somatostatin (hormon penghambat) (Price & Wilson
1995).
Isolasi dan karakterisasi cDNA (complementary deoxyribonucleic acid) GH
sangat berguna dalam bidang perikanan, terutama dalam program pembenihan dan
penyusunan formulasi pakan. Penelitian tentang cDNA yang menyandi hormon
ini telah banyak dilakukan seperti pada beberapa mamalia dan piscine (Lemaire et
at. 1994, Ayson et al. 2000). Analisis DNA rekombinan dari GHs (rGHs)
menunjukkan bahwa GH mampu meningkatkan pertumbuhan ikan (Tsai et al.

1994), memacu selera makan, dan efisiensi pakan (Donaldson 1986). Ban (2002)
menambahkan bahwa kombinasi GH dan kortisol mempunyai peranan penting
dalam meningkatkan toleransi terhadap air laut dari salmon dengan menstimulasi
aktivitas Na+, K+ -ATPase pada insang.
Isolasi cDNA GH dan karakterisasinya merupakan langkah awal pada proses
transfer gen guna mendapatkan spesies ikan yang mempunyai karakter
pertumbuhan cepat. Isolasi eDNA GH pada ikan telah di lakukan di Eropa, seperti
rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) (Yao et al. 1991), red sea bream, ikan
salmon (Voigt & Botta 1990), Ictalurus punctatus (Tang et al. 1993),
Pangasionodon gigas (Lemaire et al. 1994) dan Pangasius pangasius (Lemaire &
Panyim 1993).

2

Ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis) merupakan ikan karang yang
penyebarannya meliputi wilayah Pasifik Barat, mulai Jepang bagian selatan
sampai Palau, Guam, Kaledonia Bam, Kepulauan Australia bagian selatan serta
Laut India bagian timur dari Nieobar sampai Broome, sedangkan di Indonesia
ikan kerapu bebek ini banyak ditemukan di wilayah perairan Teluk Banten, Ujung
Kulon, Kepualuan Riau, Kepulauan Seribu, Kepulauan Karimunjawa, Madura,

Kalimantan dan Nusa Tenggara (Heemstra & Randall 1986). Spesies ini banyak
digemari sebagai ikan hias pada saat ukurannya keeil, dan ikan konsumsi saat
ukuran individu sekitar I kg. Usaha budidaya kerapu bebek telah banyak
dilakukan, namun ada kendala dalam mendapatkan produksi yang optimum. Hal
ini disebabkan oleh faktor internal, yaitu karakter genetik dan faktor ekstemal,
baik pakan maupun lingkungan.

1.2. Perumusan Masalah
Ikan kerapu bebek adalah ikan kamivora laut yang banyak dibudidayakan,
namun ikan ini mempunyai karakter perturnbuhan yang lambat. Lambatnya
pertumbuhan ini disebabkan oleh faktor genetik ataupun faktor pakan dan
lingkungan. Seeara genetik, karakter perturnbuhan bisa diperbaiki kualitasnya
melalui teknik rekombinan DNA atau yang dikenal dengan teknik transfer gen.
Ikan kerapu yang perturnbuhannya eepat dapat dihasilkan dengan
menambahkan kopi eDNA GH dengan teknologi transgenesis. Dalam hal ini,
isolasi dan karakterisasi eDNA GH dari ikan target adalah langkah pertama untuk
konstruksi ikan transgenik.

1.3. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah


untuk

mendapatkan eDNA GH dan

karakterisasinya dari ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis).

II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ikan Kerapu
2.1.1. Biologi Kerapu Bebek

Ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis) termasuk dalam famili Serranidae
yang mempunyai bentuk tubuh memanjang gepeng (compressed) dan panjang
bisa mencapai 1 meter dengan tubuh tertutup oleh sisik-sisik kecil (Gambar 1).
!h.tJ. kerapu di dunia intemasional dikenal sebagai groupers, rocleod, hinds dan

sea basses yang tergolong dalam sub famili Epinephelinae dengan 15 genus dan

159 spesies. Adapun klasifikasi kempl! bebek menurut Heemstm and Randa!!
(1993) yaitu :

Sub filum : Vertebrata
Kelas

: Teleostei

Sub kelas : Osteicanthopterygii (Actinopterygii)
Ordo

: Perciforma

Sub ordo

: Perciodea

Famili

: Serranidae

Genus


: Cromileptes

Spesies

: Cromileptes altivelis

Gambar L Morfologi ikan kerapu bebek (Cromileptes altivelis)

Ikan kerapu bebek ini mempunYai banyak nama lokal. Ikan ini di Australia
dikenal dengan nama Baramundi cod, Sarasa-hata (Jepang), Lapu-Lapung
Senorita (Tagalog, Pilipina), Polka-dot grouper. Sedangkan di Indonesia dan

4

Malaysia, ikan ini dikenal dengan nama kerapu bebek, kerapu tikus, kerapu belida
dan kerapu sonoh (Heemstra and Randall 1993).
Heemstra & Randall (1993) menyatakan bahwa seluruh permukaan tubuh
kerapu bebek berwama putih keabuan, berbintik bulat hitam serta moncong
kepala lancip menyerupai tikus atau bebek. Kelompok groupers, termasuk kerapu
bebek ュ・ーセケ。ゥ@

masa hidup yuang panjang hingga 50 tahun dengan

perturnbuhan dan pematangan yang lambat (Huntsman et al. 1999). Kerapu bebek
mempunyai strategi seksual protogini di mana ikB.r1 ini pertB.mB. hE mata!'.g
sebagai betina kemudian berubah kelamin menjadi jantan (Sadovy 1996). Kerapu
bebek ternB.suk ke rh1am predator yang d0minan pada habitat karang denga!'.
makanan utamanya adalah ikan, krustasea dan cephalopoda (Heemstra and
Randall 1999)
2.1.2. Habitat
Ikan kerapu bebek terse bar luas di Pasifik Bara!, mulai Jepang bagian
selatan sampai Palau, Guam, Kaledonia Barn, kepulauan Australia bagian selatan
serta Laut India bagian timur dari Nicobar sampai Broome. Di Indonesia, ikan
kerapu bebek banyak ditemukan di wilayah perairan Teluk Banten, Ujung Kulon,
Kepl.1R.lUall

Rial.l,

Kepulauan

Seribl.l,

Kepulauan

Karimunjawa,

Madura,

Kalimantan dan Nusa Tenggara (Heemstra & Randall 1993).
Menurut Kuiter (1992), ikan kerapu bebek tergolong ibn kamivora, hidup
soliter dan banyak terdapat di daerah terumbu karang serta muara sungai. Utoyo

et al. (1999) menyatakan bahwa ikan ini hidup secara soliter pada daerah terurnbu
karang yang berasosiasi dengan jenis Porites sp., Acropora sp., Foliosa, Sponge,

Pinctada dan Tridacna. Kerapu bebek banyak dijumpai pada perairan berbatu
karang, atau karang berlurnpur dengan kedalaman 40 sampai 60 meter. Ikan ini
menghin