Peranan Hormon Molting Pada Crustacea

Pertumbuhan dan reproduksi krustasea diatur oleh kombinasi hormon neuropeptida, ecdysteroids (hormon molting) dan metil farnesoate isoprenoid (MF) (Tang et al. 1999). Molting pada decapoda crustacea dikendalikan oleh kelenjar kompleks pada tangkai mata (X-organ/sinus), yang menghasilkan moulting inhibiting hormon (MIH), sebuah neuropeptida yang menghambat produksi ekdisteroid oleh sepasang Y-organ (Yos) yang terletak di cephalothorax (Mykles et al. 2010).

Y-organ merupakan sumber hormon molting, disekresikan sebagai ecdysone, prekursor, untuk hemolymph yang akan dikonversi menjadi hormon yang aktif, 20-OH-ecdysone, oleh aktivitas 20-hidroksilase pada epidermis, jaringan serta organ lainnya (Huberman 2000). Pengaruh MIH di organ Y decapoda crustacea telah banyak diteliti, termasuk pada kepiting pantai Eropa (Carcinus maenas), kepiting tanah punggung hitam (Gecarcinus lateralis), dan lobster berduri Afrika Selatan (Jasus lalandii) (Mykles et al. 2010).

Gambar 1. Struktur ecdysteroid crustacea (a) ecdysone, (b) 20-OH-ecdysone, (c) 3-dehydroecdysone

MIH rekombinan atau sintetis yang diinjeksikan secara in vivo secara signifikan memperpanjang durasi siklus molting, menurunkan titer hemolymph ekdisteroid, atau keduanya (Chen et al. 2007).  Analisis sekuen MIH yang dimurnikan dari berbagai spesies menunjukkan bahwa MIH ini mencapai panjang 74-78 residu dan memiliki 6 residu sistein yang conserved. Berdasarkan urutan homologi, MIH dibagi dalam family crustacea hyperglychemic hormone (CHH), yang juga termasuk CHH (MandongaBoy 2011), vitellogenesis-inhibiting hormone (VIH) atau gonad-inhibiting hormone (GIH), dan mandibular organ-inhibiting hormone (MOIH), serta anggota peptide lain yang ditemukan dalam spesies non-crustacea. Karakterisasi molekuler prekursor MIH menunjukkan bahwa prekursor ini terdiri dari sinyal peptida dan MIH dewasa.  Berdasarkan hal ini dan karakteristik sekuen lainnya, diusulkan bahwa MIH, dengan VIH dan MOIH, merupakan sub kelompok tipe II, sedangkan CHH, prekursor yang terdiri dari sinyal peptida, peptida CHH terkait, dan CHH dewasa, membentuk tipe subkelompok (Chen et al. 2007).

Gambar 2.  Sekuens asam amino MIH peptida (Huberman, 2000).

1.  Crustacea Hyperglychemic Hormone (CHH)

            Neuropeptida lain yang terdapat pada tangkai mata yang berhubungan dengan dengan aktivitas MIH adalah crustacea hyperglycemic hormon (CHH), dinamakan demikian karena perannya dalam meningkatkan kadar glukosa dalam hemolymph. CHH dapat menghambat molting sebagai respon terhadap tekanan lingkungan tertentu. CHH/MIH-like peptide tidak sama seperti yang terdapat pada serangga.  Transpor ion oleh CHH-like peptida hanya untuk  transportasi Cl di epitel hindgut (Mykles et al. 2010).  Sedangkan pada serangga transpor ion peptida (ITP) terjadi untuk Cl^-, Na⁺, K⁺, dan penyerapan cairan serta menghambat sekresi H⁺ terjadi pada cardiacum corpus (Huberman 2000). Antara CHH dan MIH saling berkaitan dalam hal pengikatan reseptor independen (Gambar 3.).

Gambar 3. Siklik aksi nukleotida pada Y-organ Decapoda (Yo). Neuropeptida, crustacea hyperglycemic hormon (CHH), dan molt-inhibiting hormon (MIH) mengikat reseptor independen pada membran plasma Yo (Mykles et al. 2010)

Reproduksi crustacea diatur oleh rantai kompleks interaksi hormonal dimana yang memainkan peranan dalam proses ini adalah hormon krustasea hyperglycaemic A dan B (CHH-A dan CHH-B) dan gonad inhibiting hormone (GIH).  Neurohormonnya diproduksi di sel neuroendokrin yang sama dengan kelenjar kompleks sinus organ X, yang terletak di tangkai mata. CHH-A dan-B yang terlibat memicu timbulnya vitellogenesis dan CHH-B sendiri, khusus bertanggung jawab untuk merangsang pematangan oosit sebelum pemijahan, sedangkan GIH mencegah awal vitellogenesis di ovarium (De Kleijn et al. 1998).

            CHH merupakan neuropeptida paling melimpah di sinus gland. Peran sentral mereka pada pengaturan metabolisme karbohidrat serta berperan dalam metabolisme lemak.  Pada kepiting Chasmagnathus granulata dan C. maenas, dan pada lobster, ablasi tangkai mata menyebabkan penurunan lipid total hemolymph pada C. granulata, penurunan asam lemak bebas pada C. maenas. CHH meningkatkan pelepasan in vitro asam lemak (MandongaBoy 2011) bebas dan fosfolipid dari hepatopankreas O. limosus. Sebuah peran yang lebih kompleks CHH di kontrol metabolik ini dibuktikan dengan signifikan mengikat organ-organ yang berbeda seperti hepatopankreas, jantung, epidermis dan Y-organ. Hal ini juga kemungkinan bahwa isomorphs berbeda dari CHH memiliki fungsi dan reseptor yang berbeda.  Dalam otot lobster, menunjukkan bahwa CHH menghasilkan ketinggian GMP siklik, dengan aktivasi adenilat membran dan bukan oleh penghambatan fosfodiesterase (Huberman 2000). Adapun urutan sekuen asam amino pada CHH dapat dilihat pada gambar 4. berikut :

Gambar 4.  Amino acid sequences of CHH peptides (Huberman, 2000)

Telah ditunjukkan bahwa CHH memiliki multifungsi. Semua isoform CHH memiliki efek hyperglycaemic, CHH-B dapat merangsang pertumbuhan oosit dan CHH-A dapat menampilkan aktivitas molt-inhibiting. Selain itu, efek ablasi tangkai mata dan implantasi ganglia toraks/abdomen menunjukkan keberadaan suatu hormon vitellogenic-stimulating. mRNA CHH-A dan-B juga terdapat pada bagian sistem saraf selain ganglia optik, yang menunjukkan bahwa CHH mungkin memiliki peran tambahan dalam kontrol reproduksi dan molting (De Kleijn et al. 1998).

Crustacea hyperglycaemic hormon (CHHs) dari kelenjar sinus sistem X-organ (SG) neurosecretory di tangkai mata crustacea terlibat dalam pengaturan glukosa darah dan lipid, sekresi enzim hepatopancreatic, produksi Y-organ ekdisteroid dan transportasi insang ion.

2.  Gonad-Inhibiting Hormone (GIH)

Reproduksi crustacea betina dikendalikan oleh sistem endokrin yang rumit. Kegiatan selular yang terjadi selama perkembangan ovarium disebut proses vitellogenesis, yang merupakan proses dimana vitellogenin (Vg), suatu prekursor protein kuning telur, diakumulasikan di dalam oosit yang sedang berkembang. Vitellogenesis merupakan langkah penting dalam pematangan ovarium. Vg dapat disintesis di ovarium dan / atau situs nonovarian lain seperti hepatopankreas. Sintesis Vg dan pematangan ovarium diatur oleh faktor endokrin tangkai mata disebut sebagai vitellogenesis-inhibiting hormon (VIH) atau gonad-inhibiting hormon (GIH) (Treerattrakool et al. 2008).

Gonad-inhibiting hormon (GIH), juga disebut vitellogenesis-inhibiting hormon (VIH) penting dalam menghambat proses vitellogenesis. Bersama-sama dengan hormon molt-inhibiting (MIH), neurohormon ini termasuk dalam keluarga neuropeptida CHH/MIH/VIH. Semuanya diproduksi di sel neuroendokrin dari terminalis medula organ X, terlokalisasi dalam tangkai mata crustacea, dan diangkut ke ujung akson cluster dari sel-sel yang membentuk organ aneurohemal (MandongaBoy 2011), kelenjar sinus. Detil tentang hibridisasi in situ dan studi immunocytochemical mengungkapkan bahwa sering terjadi co-localization dari dua neurohormonnya dalam tangkai mata lobster (De Kleijn et al. 1998).

Dibandingkan dengan CHH dan MIH, hanya sejumlah terbatas GIH telah diketahui. Peptida GIH yang pertama diisolasi secara in vivo berasal dari lobster Amerika Homarus americanus.  Peptida lain yang mampu untuk menekan ekspresi Vg mRNA dalam fragmen ovarium adalah Pej-SGP-III Marsupenaeus japonicus. Demikian pula, pendekatan yang sama digunakan untuk pengujian aktivitas VIH pada lobster Procambarus bouvieri.  MIH-B dari udang Metapenaeus ensis, meskipun mampu memperluas siklus molting, dapat dianggap sebagai kandidat lain untuk GIH karena tingkat mRNA dari peptida ini menurun tajam selama fase awal pematangan gonad dan meningkatkan terus-menerus saat proses vitellogenic (MandongaBoy 2011).  Encoding cDNA GIH-like peptida juga ditemukan dalam beberapa spesies lain seperti lobster Norwegia Nephrops norvegicus dan udang Macrobrachium rosenbergii (Treerattrakool et al. 2008).

Hasil penelitian terhadap beberapa jaringan pada P. monodon menunjukkan bahwa terdapat persamaan terhadap ekspresi Pem-GIH pada udang jantan dewasa dan betina dewasa serta pada udang remaja (Gambar 5.)

Gambar 5.  Expression of Pem-GIH in different tissues of P. monodon. RT-PCR products were amplified from the total RNA of eyestalk (ES), brain (B), thoracic nerve (TG), abdominal nerve cord (Nc), heart (H), hepatopancreas (Hp) and muscle (M) (Treerattrakool et al. 2008).

Adapun sekuen yang diperoleh pada suatu penelitian terhadap P. monodon dapat dilihat pada gambar 6. berikut.

Gambar 6.  Nucleotide and deduced amino acid sequences of Pem-GIH (Treerattrakool et al. 2008)

3.  Mandibular Organ-Inhibiting Hormone (MOIH)

            Pertumbuhan dan reproduksi crustacea diatur oleh kombinasi hormon neuropeptida, ecdysteroids (molting hormon) dan metil farnesoate isoprenoid (MF).  MF disintesis dan dikeluarkan dari pasangan organ mandibula, sintesis yang sedang dimodulasi oleh satu atau lebih neuropeptida diproduksi dan dirilis dari  X-organ kelenjar kompleks tangkai mata.  Pemurnian dan penentuan struktur primer dari 78-residu sinus neuropeptida, mandibular organ-inhibiting hormon (MO-IH-1) dan varian, MO-IH-2, yang menghambat sintesis MF pada decapoda krustasea C. pagurus.  Peptida ini adalah bagian dari molting-inhibiting hormon (MIH) kelompok dalam crustacea hyperglycaemic hormon (CHH), keluarga neuropeptida. MIH secara negatif mengatur produksi ekdisteroid dalam Y-organ (Tang et al. 1999).

Hasil penelitian Tang et al. (1999) yang menganalisis distribusi dan ukuran MO-IH pada jaringan C. pagurus menunjukkan bahwa MO-IH paling banyak ditemukan pada bagian mata dan X-organ sebanyak 950 pasang basa (bp), seperti yang terlihat pada gambar 7.

Gambar 7. Northern blot showing the tissue distribution and size of the C. pagurus MO-IH transcript.