Rekayasa genetika dapat dilakukan pada ikan zebra sehingga ikan zebra transgenik yang dihasilkan dapat digunakan sebagai biosensor pencemaran logam berat di perairan. Prinsip rekayasa genetik yang dilakukan sederhana, yaitu fusi gen GFP dengan regulator ekspresi pada suatu vektor pembawa. Vektor pembawa ditransfeksikan pada ikan zebra. Adanya regulator ekspresi tersebut menyebabkan ekspresi GFP hanya dapat terjadi apabila ada logam berat yang terdapat di perairan.
Respon elemen merupakan bagian dari suatu gen yang berfungsi sebagai regulator pada ekspresi gen. Adanya suatu respon elemen ini menyebabkan ekspresi gen tertentu pada sel baru dapat berlangsung apabila terdapat sinyal tertentu pada sel (Atwood et al., 2006). Suatu respon elemen biasanya terdapat upstream pada suatu gen, respon elemen tersebut memiliki urutan basa nitrogen yang khas. Respon elemen pada suatu gen merupakan tempat terikatnya senyawa tertentu yang merupakan respon tubuh terhadap perubahan lingkungan. Sebagai contoh, pada sel manusia yang mengalami inflamasi, akan menginduksi produksi hormon glukokortikoid di kelenjar korteks adrenal. Hormon glukokortikoid akan diangkut menuju sel yang mengalami inflamasi, dalam sel tersebut hormon glukokortikoid akan berikatan dengan suatu reseptor tertentu. Pengikatan hormon glukokortikoid dengan reseptor mengaktifkan reseptor tersebut. Reseptor yang aktif mengalami translokasi ke dalam inti sel dan dapat berikatan dengan glucocorticoid respon elemen yang mengontrol kerja gen antiinflamasi. Terikatnya reseptor glukokortikoid dan respon elemen glukokortikoid menyebabkan ekspresi protein antiinflamasi (Lowwenberg dan Homes, 2004).
Dalam beberapa dekade terakhir, beberapa jenis respon elemen yang terdapat pada gen-gen tertentu telah diketahui. Respon elemen tersbut tidak hanya dapat meneybabkan aktivasi ekspresi gen tertentu, tetapi juga dapat bersifat modulasi negatif. Senyawa stimulus juga tidak hanya senyawa endogenous seperti glukokortikoid tetapi juga dapat berupa senyawa-senyawa yang berasal dari luar. Senyawa dari luar tersebut akan mengaktifkan tranduksi sinyal yang berakibat pada terikatnya senyawa tertentu pada respon elemen suatu gen. Ada beberapa respon elemen yang dapat digunakan terkait pemanfaatan ikan zebra sebagai biosensor pencemaran lingkungan (Carvan et al., 2000).
1. Respon elemen hidrokarbon aromatik (AHRE)
Ligan untuk reseptor hidrokarbon aromatik (AHR) mengaktifkan AHRE sehingga menyebabkan berbagai efek biologis meliputi: imunosupresi, teratogenesis, promosi tumor, kesalahan endokrin, dan penyakit cardiovaskular. Senyawa-senyawa hidrokarbon polisiklik yang terhalogenasi dan tidak terhalogenasi seperti bifenil poliklorinasi, TCDD, benzo--pirene merupakan senyawa yang dapat mengaktivasi AHRE. Pada ikan cunner nonmigran (Tautogolabrus adspersus), kontaminasi minyak bumi dapat menyebabkan gen CYP1A1 terekspresi melalui aktivasi AHRE.
2. Respon elemen elektrofilik (EPRE)
Respen elemen elektrofilik juga disebut sebagai respon elemen antioxidant (ARE). EPRE dapat aktif apabila terjadi kondisi stress oksidatif atau terdapat senyawa-senyawa elektrofil. EPRE menyebabkan ekspresi gen-gen terinduksi stress. Senyawa penginduksi EPRE diantaranya adalah hidrogen peroksida, fenol, quinon, atau metabolit fase I seperti benzo[a]piren teroksigenasi dan -naftoflavon. EPRE ditemukan pada upstream gen metabolisme xenobiotik fase 2.
3. Respon elemen logam (MRE)
MRE pertama kali ditemukan pada upstream gen metallothionein (Mt1, Mt2) tikus.Kation logam berat yang dapat menginduksi MRE diantaranya kadmium, seng, merkuri, kobalt dan nikel. Induksi gen tertentu melalui MRE telah dilakukan pada setiap sistem organ.
4. Respon elemen estrogen (ERE)
Reseptor estrogen (ER-, -) mengikat sejumlah senyawa estrogenik dan membentuk kompleks transkripsi dengan ERE dalam bentuk homodimer. Senyawa-senyawa endokrin yang berasal dari lingkungan dan makanan terikat pada ER-,- mengganggu tranduksi sinyal dalam sel dan menyebabkan terbenmtuknya sel-sel kanker. Berapa senyawa menyebabkan induksi ERE meliputi dietilstilbestrol, tamoxifen, fitoestrogen, plastisizer ftalat, insektisida, 4-nonylfenol, bis-fenol-A dan kepon.
5. Respon elemen asam retinoat dan retinoat X (RARE dan RXRE)
Reseptor asam retinoat (RAR) dan reseptor retinoat X terikat kuat dengan asam 9-cis retinoat. Beberapa analog telah digunakan sebagai senyawa-senyawa terapi dan kemopreventif dan terikat pada RAR atau RXR.
Dalam beberapa dekade terakhir, beberapa jenis respon elemen yang terdapat pada gen-gen tertentu telah diketahui. Respon elemen tersbut tidak hanya dapat meneybabkan aktivasi ekspresi gen tertentu, tetapi juga dapat bersifat modulasi negatif. Senyawa stimulus juga tidak hanya senyawa endogenous seperti glukokortikoid tetapi juga dapat berupa senyawa-senyawa yang berasal dari luar. Senyawa dari luar tersebut akan mengaktifkan tranduksi sinyal yang berakibat pada terikatnya senyawa tertentu pada respon elemen suatu gen. Ada beberapa respon elemen yang dapat digunakan terkait pemanfaatan ikan zebra sebagai biosensor pencemaran lingkungan (Carvan et al., 2000).
1. Respon elemen hidrokarbon aromatik (AHRE)
Ligan untuk reseptor hidrokarbon aromatik (AHR) mengaktifkan AHRE sehingga menyebabkan berbagai efek biologis meliputi: imunosupresi, teratogenesis, promosi tumor, kesalahan endokrin, dan penyakit cardiovaskular. Senyawa-senyawa hidrokarbon polisiklik yang terhalogenasi dan tidak terhalogenasi seperti bifenil poliklorinasi, TCDD, benzo--pirene merupakan senyawa yang dapat mengaktivasi AHRE. Pada ikan cunner nonmigran (Tautogolabrus adspersus), kontaminasi minyak bumi dapat menyebabkan gen CYP1A1 terekspresi melalui aktivasi AHRE.
2. Respon elemen elektrofilik (EPRE)
Respen elemen elektrofilik juga disebut sebagai respon elemen antioxidant (ARE). EPRE dapat aktif apabila terjadi kondisi stress oksidatif atau terdapat senyawa-senyawa elektrofil. EPRE menyebabkan ekspresi gen-gen terinduksi stress. Senyawa penginduksi EPRE diantaranya adalah hidrogen peroksida, fenol, quinon, atau metabolit fase I seperti benzo[a]piren teroksigenasi dan -naftoflavon. EPRE ditemukan pada upstream gen metabolisme xenobiotik fase 2.
3. Respon elemen logam (MRE)
MRE pertama kali ditemukan pada upstream gen metallothionein (Mt1, Mt2) tikus.Kation logam berat yang dapat menginduksi MRE diantaranya kadmium, seng, merkuri, kobalt dan nikel. Induksi gen tertentu melalui MRE telah dilakukan pada setiap sistem organ.
4. Respon elemen estrogen (ERE)
Reseptor estrogen (ER-, -) mengikat sejumlah senyawa estrogenik dan membentuk kompleks transkripsi dengan ERE dalam bentuk homodimer. Senyawa-senyawa endokrin yang berasal dari lingkungan dan makanan terikat pada ER-,- mengganggu tranduksi sinyal dalam sel dan menyebabkan terbenmtuknya sel-sel kanker. Berapa senyawa menyebabkan induksi ERE meliputi dietilstilbestrol, tamoxifen, fitoestrogen, plastisizer ftalat, insektisida, 4-nonylfenol, bis-fenol-A dan kepon.
5. Respon elemen asam retinoat dan retinoat X (RARE dan RXRE)
Reseptor asam retinoat (RAR) dan reseptor retinoat X terikat kuat dengan asam 9-cis retinoat. Beberapa analog telah digunakan sebagai senyawa-senyawa terapi dan kemopreventif dan terikat pada RAR atau RXR.
Attwood, T.K., P.N. Campbell, J.H. Parish, A.D. Smith, J.L. Stirling dan F. Vella (Ed), 2006, Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology, Revised Edition, Oxford University Press.
Carvan, M.J., T.P. Dalton, G.W. Stuart,., dan D.W. Nebert, 2000, Transgenic Zebrafish as Sentinels for Aquatic Pollution, Ann.N.Y.Acad.Sci., 919: 133-137.
Löwenberg, M. dan D.W. Hommes, 2004, Glucocorticoid action and molecular mechanisms of steroid resistance, BTi September 2004
No comments:
Post a Comment