(!fine D. Don. Jenis ini lebih dikenal dengan nama Melastoma. Melastoma

Melastorna merupakrtn genus yang ~nemilikianggota jenis (spesies) cukup besar. Salah sailt je~iisnyayang hidup dominan di tanah a s a n ialah Melcrstotncr

(!fine D. Don. Jenis ini lebih dikenal dengan nama Melastoma. Melastoma memiliki nama daerah setiggcrnen atau lirrrendong (Jawa), sikudoekdoek (Sumatera), c~17gkoc/ok(Kalimantan) dan rhododendron (Inggris). Kedudukan Melastoma dalam taksonolni adalah sebagai berikut (Meyer 1999). Kingdom

: Plantae

Subkingdom

: Tracheobionta

Superdivisi

: Spermatophyta

Divisi

: Magnoliopllyta

Kelas

: Magnoliopsida

Subkeias

: Kosidae

Ordo

: Myrtales

Famili

: Melasromaceae

Genus

: Melastoma

Spesies

: 12.1elcrsro~~ia ulfine D. Don.

Sinonim

: M rnulahuthricum L. ssp. rnalabathriczrm L.,

M n~crlahuthricumAuct. Non L., M polyanthutn Blume. Melastonla inerupakan tumbuhan perdu.yang tegak dengan tinggi antzra 0.5 111 sampai

4 in.Uaun melastoma merupakan daun tunggal, bertangkai, letak berha-

dapan dan jarang berkarang. bentuk daun lancet, ujung runcing, pangkal membulat, tepi rata dan pennukaan berbulu. Bunga melastoma merupakan bunga majemuk berupa malai ratta deagan jumlah 5-12 kuntum bunga, kelopak bunga (kaliks) dellgall 5 sepal, mahkota (korola) dengan 5 petal tersusun secara menyirap

(irnhricatu). Hipantium tertutup dan agak muncul. Bentuk mahkota membulat dengan warna ungu cerah. Benang sari lurus dan panjangnya tidak sama. Bakal buah terdiri atas 5 ruang yang dihubungkan oleh tabung kelopak, buah buni b ~ b e n t u kperiuk. Bijl berukuran sangat icecii dan keras berv~arnaiokelat muda.

Mclasto~na banyak ditemukan di daerah lropis terutama di lahan asam. sehingga sering disebut tanaman indikator tanah asam (Osaki e/ (11. 1997; Baker ef al. 2000). Melastoma mengakun~ulasi A1 di daun teruta~na pada daun tua

(Watanabe el 01. 1998). Menurut Watalrabe el 01. (2001), Melastonla tidak hanya toleran ter!:adap cekan~anAl, tetapi pertumbuhamlya juga dipacu oleh Al. Melastolna mainpu ~ilenginaktivasi A1 yang telah masuk ke dalain sel, padahai. AI" melniliki atinitas 10.7 kali lebih h a t daripada k e ~ n a m p ~ ~~a ng " terhadap domain pengikatan kofaktor pada enzim. Alurni~liu~n cenderung terikat kuat pacla konlponen sel yang ~ne~niliki gugus hidroksil, karboksil, pospzt dan sulfida. Reaktifitas A1 juga nienyebabkan terbentuknya oksida radikal (ROS, reucth~eoxigen species) yang beracun bagi sel. Melihat ketnhanan bielastoma terhadap cekainan A1 di lahan asam. teniunya tanaman ini menliliki ~nekanislne molekuler spesifik untuk menghindari pengaruh k l . Wata~labeet 01. (2003) menyatakan bahwa A1 nlalnpu rnenelnbus jaringan endodermis dan masuk ke peinbuluh xiieln yang ketnudian ditimbun tli daun. Bukti ini menunjukkan balnva Melastoma memiliki keinal~puacInenyerap Al, lneaobilisasi dan menimbunllya di daun tanpa meni~nbulkan nasala ah kelainan fisiologis. Cekaman A1 dala~nkultur air dapat menlacu pertumbuhan Melaston~n (Osaki et al. 1997: Watanabe er al. 1998). Mekanislne iqduksi p e r t u ~ n b ~ ~ h a n Melastoma oleh A1 masih belum jelas. Pertumbuhan tanaman diatur oleh hormon pertumbuhan seperti auksin. sitokinin dan ABA (Wareing & Philips 1981). C e k m a n A1 pada tanalnan tcleran akan menginduksi sejulnlah gen untuk meng!lindari pengaruh ion Al. Pada Melastoma, produk gen-gen ini tidak hanya sebagai pendetoksi Al, akan tetapi juga berperan dalam ~nenggiaika~~ hor~non pertumbuhan. Detoksifikasi .41 dan peningkatan mohilitas hormon pertu:?~S.d~an ini dapat diiskukan oleh dua enzim berbeda yang ekspresinya sama-sama diinduksi 01th A1 atau ole11 satu enziln saja. 2.2. Fitotoksisitas Tanah Asam clan Aluminium

Tanah asaln merupakan lahan ekstri~n bagi tanaman. Keracunan A1 merupakan faktor utama yang membatasi produktivitcs t ~ n a n ~ aperllnian n di tanah asam. Menurut Arkin & Taylor (1981) produksi (anamari tetap nor~nalpada

pI-I tanah di atas 5.5. Tetapi pada pI-1 di bawah 5.5, produktivitas tanaman menurun drastis dan bahkan menyebabkan kematian tanaman. Aluminum tidak dike~lalsebagai unsur hara tanaman. Pada pH yang tinggi (basa). A1 dala~nbel~tukAl(0Hk-, seda~lgkanpada pH netral A1 dalaln bentuk AI(0H): yang keduanya tidak larut di air dan tidak ineni~nbulkan nasala ah bagi tanaman. Alurniniu~n akan terio~~isasiine~nbentuk AI(OH)'+ atau A]+, dan A I ( o H ) ~ ' ~atau AI" pada pH di. bawah 5.5 dan akan terionisasi sempurna lnelnbentuk oktahedral heksahidrat AI(H~o)~'+atau A13+ pada pH di bawah 5 (Konishi & Niyanoto 1983). Bentuk A13+ merupakan bentuk yang paling beracun bagi kslnbuhan. A13+ ~ne~npengaruhi proses absorbsi nutrisi dan merusak struktur dan fungsi komponen sel, sehingga dapat menghentikan aktivitas rnetabolislne secara sistemik. Menurut Kinraide (1997), AI(oI-I)~~+ dan AI(OH)'+ juga menyebabkan keracunan bagi tanaman. Aluminium juga dapat berasosisasi ~nembentuk Al-silikat, .41S04+, A1(SO4)Y, AIP04, A I F ~ +dan AIF~' serta asam organik yang tidak hciacun bagi Keracunan A1 mempakan hambatan yang paling nyata terhadap produksi pertanian di tanall asam, keracunan A1 ini lnampu menurunkan produksi tanaman 25% sampai 85%. Rendahnya produktivitas menyebabkan tanah asam yang cukup luas ini masih belutn dilnanfaatkan secara optimal sebagai lahai pertanian. Terdapat dua cara lneinanfaatkan lahan asam sebagai lahan pertanian, yaitu (1) inereklamasi lahan dengan lnenaikkan pH tanah sa~npai bat.?:, yang tidak berpengaruh pada tanaman, tetapi cara ini tidak tahan lama dan tidak efisien biaya; (2) merakit kultivar tanaman toleran di lahan asam lnelalui persilangan dan seleksi secara konvensionai atau rnelalui perakitan tanaman transgenik. Akar merupakan organ tanalnan yakkg paling sensitif terlladap keracunan Al. A1 akan me~natikantitik tulnbuh ujung akar dan lnenghambat pemanjacgan. sel di ujung akar (Marschner 1995). Ryan er al. (1993) dan Sasaki et al. (i994) menunjukkan bahwa tanaman yang terceka~nA1 lnelniliki akar yang pendek. Ion A1 y a ~ g~nasukke dala~njaringan akar akan terikat pada protein dan fosfolipid pada membran sel, sehingga rne~nbran menjadi kaku (rigid) dan fluiditasnya menurun (Deelers

el

a/. 1986; Akenson et al. 1989). Terikatnya A1

pada protein ~iiembranjuga menyebabkan tcrgangganyu sirkkulasi ~ a "dan berbagai senyawa hara pcnting (I-Iuang el 01. 1992; Kochiun 1995). Ion Al juga reaklif dengan asam lenlak dan menyebabkan peningkatan peroksidasi asarn lemak membran sel (Ono et 01. 1995). A1 dapat terikat kuat pada asani nukleat dan mengganggu replikasi DNA ilalaln pembelahan sei serla transhipsi dalam ekspresi gen (Aniol 1984). Reaktifitas A1 berpengaruh terlladap mitokonaria (de Lima & Copeland 1994), sitoskeleton (Kochian 1995; Sivaguru ei al. 1999) dan aktin kerangka sel (Grabski & Schindler 1995). Silva et 01. (2000) memperlihatkan terhambztnya pembelahan sel di daerah meristimatis ujung akar kedelai disebabkan oleh akumulasi aluminium pada inti sel. Adanya ikatan A1 terhadap senyawa-senyawa penyusun kolnponzn sel itulah yang menyebabkan perubahaii struktur dan fisiologi sel tanaman. Kelainan akar karena cekarnan Al akan mengganggu proses penyerapan sejumlah unsur esensial seperti fosfor, kalsium dan hara lnikro oleh buluh akar (Marschner 1995). Kelninaii akar menyebabkan terh~nbatnyapenyerapan NH4 dan No3 serta terganggunya aktivitas enzirn nitrat redilktase (Cumming & Taylor 1990). Al juga menlpengaruhi metabolislne tanaman selain oryan akar, lnisalnya terhmbztnya asimilasi CGz karena kerosekan struktur tilakoid (Pereira er rrl. 2000). Al juga menyebabkan penurunan kandungan g!ukosa, sorbitol dan karbohidrat pada daun tanaman persik (Prunuspersicrr) (Chen et al. 2005). 2.3. Mekanisme Toleransi Tanaman terhadap Cekamart Aluminium Terdapat tiga kelolnpok tanaman toleran cekzi-;lan A1 (Foy e l crl. 1978). Kelolnpok pertama adalah kandungan A1 di akar tanaman taleran lebih rendah daripada tanaman yang sensitif sedangkan bagian atasnya sama, seperti pada gandum, barley dan kedelai. Kelompok kedxa adalah tanaman toiera!: ~riemiliki kandungan Al lebih tinggi pada akarnya dan lebih rendah pacia organ bagian atas, seperti padi dan alfalfa. Kelompok ketiga adalah tananlan toleran memiliki kandungan Al sangat tinggi di bagian atas terutama pada daun, lnisalnya tell yang mengakurnulasi Al mencapai 30000 mg.kg-' berat krl-ing (BK) daun lua dan 600 rng.kg-l BK d a m 11;uda (Matsumoto er a1 197G), pcla tiydr~lngec~ mencapai 3000

mg.kg-' BK sepal (Ma el a/. 1997). Tanaman-tanaman keloinpok tiga ini ole11 Baker ef NI.(2000) disebut dengan tanaman hypevrrccumz//~rlor. Taylor (1991) membagi mekanisine toleransi tanaman terhadap cekaman aluminium menjadi dua bagian. Mekanis~ne pertama ialah eksklusi, yaitu mengeluarkan A1 atau senyawa organik dari ujung akar, sehingga ion A1 tidak mencapai daerah metabolik. hlekanis~neini jug2 dikenal dengan nlekanisme eksternal atau eksudasi. Mekanisnie kedua adalah inklusi, yaitu detoksifikasi atau inaktivasi A1 yang telah mencapai sel dan kemudian ditimbun. Mekanisme ini juga dikenal dengan mekanisme internal. Mekanisme eksklusi dilakukan dengan tiga cara. Pertama dengan meningkatkan selektifitas membran. Selektifitas mernbran terutama terhadap ion logan berat dapat dilakukan dengan mengatur per~neabilitasmembran yaitu melalui perubahan tingkat kejenuhan asam lemak dan fosfolipid penyusun ~ne~nbran (Cumming & Taylor 1990). Cara kedua adaiah dengan mengatur effluks ion logam. Gandum baik yang toleran maupun yang peka apabila diberi perlakuen sik!oheksamida maka akan kehilangan toleransinya, toleransi ini diduga terkait dengan produksi protein rnembrm (effluks Q A T P ~ S ~(Zhang ) and Taylor 1989). Ryan et al. (1997) mengamati juga bahwa A1 menginduksi pembentul.an kana1 ion pada protoplas yang diisolasi dari akar gandwn. Cara ketiga adalah dengan memodifikasi rhizosfer aka. Modifikasi dilakukan dengan melepaskan a s m organik ke perrnukaan akar. Menurut Li ef al. (2000) asam organik yang dikeluarkan melalui akar akan mengikat

untuk

menglundari pengaruh A1 terhadap siste~nyang ada di dalam daii ruang antar sel. Asam organik tersebut di antaranya adalah asan oksalat (Ma et al. 1997; Watauabe et 01. 1998), asam sitrat pada jagung (Pellet et a!. 1995; Yang et 01. 2000), asm. sitrat dan malat pada triticale (Ma et al. 2000); asam sitrat, suksinat dan malat (Miyasaka et al. 1991; Zheng et al. 1998; Osawa & Matsumoto 2001). Kasim et al. (2001) juga mengamati adanya peningkatan produksi asam sitrat dan malat di akar tanaman kedelai yang toleran Al. Modifikasi juga dilakukan dengz? melepaskan ion fosfat (Larsen et al. 1998).

Mekanisme inaktivasi, translokasi dan kompartemenlasi A1 pada tanaman pengakumulasi Al masih belum dapat dijelaskan. Menurut Shen & Ma (2001), arah translokasi A1 dipengaruhi oleh laju transpirasi melalui xilem dan oleh pergerakan asimilat melaiui floem. Kandungan asan sitrat pada pembuluh xilem

M rnalabathricurn L. mengalami peningkatar. dengan adanya perlakuan Al, sedangkan asam inalat, asam suksinat, dan a-ketoglutarat menurun (Watanabe & Osaki 2002a). Asan1 oksalat yang merupakan pengikat Al pada daun, tidak terdeteksi keberadaannya pada jaringan pembuluh xilem melastoma baik yang diberi perlakuan maupun yang tidak (Watanabe & Osaki 2002b). Dari hasil ini, Watanabe & Osaki (2002b) belum dapat memastikan keterlibatan asanl organik dalam translokasi Al. Pada Fagopyrum esculenlum asam sitrat diproduksi cukup tinggi baik yang diperlakukan A1 maupun yang tidak, sedangkan asam sitrat dan asan rnalat tidak mengalami perubahan dan tetap diproduksi dalam jumlah sedikit. Detoksifikasi A1 dapat dilakukan dengan cara diikatkan dengan protein kaya sisrein seperti

GSH, metallotionein, fitokelatin (Pilon-Smith & Filon 2002).

Menurut Larsen et al. (1996) dan Gunse er al. (1997), fitokelatin tidak efektif sebagai pengikat Al, sebab

Al cenderung mengikat gugus karboksil atau fosfat

daripada mengikat gugus sulfida yang merupakan gugus fungsional gluthatione (GSH), metallotionein dan fitokelatin. Hasil penelitian Snowden & Gardner (1993); Snowden et al. (1995) dan Wu er al. (2000) menunjukkan bahwa protein seperti metallotionein dan fitokelatin berperan dalam toleransi tanaman terhadap Al, sebab telah terdapat gen yang horr,olog dengan penyandi nletallotionein dan ekspresinya diinduksi oleh cekaman 1.1. Cobbet (2000) juga menyatakan bahwa fitokelatin efektif dalam mengikat (mengkelat) Al. Menurut Benavides (2005), gugus sulfida pada peptida kaya sistein berpotensi merniliki afinitas yang tinggi terhadap berbagai jenis ion logam. Ekspresi berlebih (over expression) enzim glutathione s-transferase (GST) mampu menlngkatkan !:etahanan

tembakau

terhadap cekaman Al dan tembaga (Cu) (Ezaki et al. 2000). GST merupakan enzim yang mengkatalisis konjugasi glutathion (GSH) atau turunannya dengan berbagai senyawa elektrofilik dan hidrofobik. Menurut Ishikawa (1992), Sakamoto el al. (1999), dan Qian et al. (2001), detoksifikasi internal senyawa sitotoksik yang berupa senyawa xenobiotik atau

~netabolitsekunder dilakukan melalui 3 tahapan yaitu (1) aktivasi senyawa toksik dengan cara oksidasi. reduksi. hidrolisis atau hidrasi; (2) konjugasi senyawa xenobiotik dengan reduktm seperti GSI-I dan turunalmya, g!ukoronida, glukosida, atau su!fat me!alui tio!asi, glikosilasi atau sulfasi; dan (3) sekresi atau penimbutlan ko~nplek GS-konjugat atau gl~kosida-konjugatdi vakuola dengan meqeinbus membran melalui g/!!tnthione s-conjtrgule frcmsporter (j~ompaGS-X). I
01. 1996). Mekanis~neyang sama ditunjukkan pada detoksifikasi dan lokalisasi ion kadmilun (Cd) pada sel ragi (Li et al. 1996; Tommasini et 31. !996) d m tanaman (Marrs & Walbot 1997). Kadtniu~ndiinaktivasi dalanl bentuk kompleh Cd(GS)l yang ke~nudianditimbun dalam vakuola melalui pompa GS-X. Mekanisille detoksifikasi, translokasi dan penimbunan A1 kemungkinan ~nemilikikesamaan dengan proses detoksifikasi senyawa xenobiotik seperti As, Sb dan Cd. Dugaan ini diperkuat oleh petunjuk adanya keterlibalan GSH dan tumnannya sepeni metallotionein dan fitokelatin dalam ketahanan terhadap A1 (Snowden & Gardner 1993; Cobbet 2000). Enzim GST yang terli5:tt dala~nproses kon,jugasi senyawa sitotoksik juga diinduksi oleh A1 (Ulmasov 1995; Ezaki et al. 1995; Richards el a/. 1998; Ezaki et al. 2004). Petunjuk lain adalah adanya keterlibatan protein transporter dalam ketahanan terhadap A1 sebagaimana tramporter untuk lokalisasi As, Sb dan Cd. Hamilton et 01. (2001) menu~$ukki.n adanya induksi aktivitas pompa ATPase di to~oplasoieh A1 pada gandum. Er~nolayev(2001) juga mengidentifikasi adanya keterlibatan gen yang menyandi

Al'P binding cassette (ABC) transporler (kelompok mayor dari pompa GS-X) dalam ketahanm kedelai terhadap cekaman Al. Sasaki et 51. (2002) juga rnengidentifikasi gen yang homolog dengan mdr (mullidrug resistance) yang ekspresinya dirnduksi oleh A1 (Sasaki

el

01. 2002). Petunjuk-petunjuk tersebut,

semakin ~nelnperkuat dugaan keterlibatan polnpa GS-X dalam ketahanan melastoma terhadap cekanan Al.

2.4. Glutlzatiotz S-Corzjugute Transporter G!zrtrr/hione

s-conjz:gute

transporter

(pomnpa

GS-X)

merupakan

glikoprotein ~nembranplasma atau tonoplas yang berperan dalam transportasi berbagai s~bstratyang telah dikonjugasikan dengan glutathione, glukoronida, glukosida atau sulfat. Pompa GS-X pada membran plasma berperan dalam ekskresi atau sekresi sel dari sitoplasma, sedangkan pompa GS-X pada tonoplas berperan dalam lokalisasi dan penimbunan senyawa yang telah diinaktivasi. Pompa GS-X merupakan kelompok ABC transporter (ATP binding cassette

transporter). ABC transporter berperan dalam transport berbagai macam substrat yang meliputi gula, asan amino, ion logam, peptida, protein dan sejumlah besar senyawa hidrofob dan metabolit. Karakter spesifk ABC transporter ialah adanya domain pengikatan ATP (NBF, nucleotide bindingfold) yang berada di sisi bagian dalam membran plasma. Pada NBF terdapat daerah terkonservasi yang disebut Walker A, B dan C (Walker et ul. 1982). ABC transporter sedikitnya memiliki dua domain NBF dan dua domain transmembran (TM). Berdasarkan pada shvktur dan kespesifikan substratnya, ABC transporter dikelompokkan menjadi tujuh kelas yaitu ABCA, ABCB, ABCC, ABCD, ABCE, ABCF dan ABCG (Dean et al.

2001). Pompa GS-X dikelompokkan dalam kelas ABCC. Protein membran dikategorikan sebagai pompa GS-X apabila aktivitasnya dihambat oleh vanadate dan tidak ~nemerlukangradien elektrokimia antara di dalan dan di luar sel. Aktivitas pompz GS-X menggunakan energi langsung dari fosforilasi ATP, GTP atau UTP menjadi ADP, GDP atau UDP (transport aktif primer) (Cole et al. 1992; Hortensteiner et al. 1993; Li et al. 1995). Aktivitas pompa GS-X juga distimulasi oleh GSH sebagai red~kizndan M~~~ sebagai kofaktor. Oleh karena itu, Ijompa GS-X disebut dengan MgATP-dependent

glutathione s-conjugate transporter. GSH sebagai reduktan konjugat tidak diperlukan secara mutlak, sebab reduktan seperti fitokelatin, metallotionein, glukosida, glukoronida dan fosfat atau konjugat tanpa reduktan juga dapat rne!wa!i pompa GS-X.

Inhibitor aklivitas pampa GS-X secara spesilik belum ada. Selama ini digunakan inhibitor vanadate yang digunakan

L I I I ~ L Imengidentiiikasi ~

polnpa GS-

X. Vanadate (Vi) menyebabkan terbentuknya transisi ko~npiekMIU''MgADP'Vi pada domaia~l NBF d m mengakibatkan aktivitas pampa GS-X terhambat (Taguchi et crl. 1997). Po~npaGS-X disandi oleh gen nzrp (rn~~liid:l~g resistin7ce ussociuted protcin) (Cole el al. 1992). Nama gen ini diambil dari nama ger, sebelumnya yang

peranannya sama yaitu tndr (nzultidrug resistc~nce).MDli ~nerupakanprotein membran yang berperan dalarn resistensi sel kanker terhadap berbagai senyawa anti kanker seperti doksorubisin, daunorubisin, vinkristin. vinblastin, VP 16, dan obai lain yang sejenis (Juliana & Ling 1976). Terdapat perbedaan aktivitas dan jenis substrat antara MDR dan M W . Aktivitas MDR tidak bergantung pada GSH seluler dan jenis substratnya hanya senyawa anion; sedangkan MPU' bergantung pada GSH seluler dan jenis substratnya senyawa anion dan non anion (Zaman ei al. 1995). Sejak ditemukan M W l (ABCC1) pada sel kanker (Co!e et rrl. 1992), pengetahuan tentang MRP s e c a a fisiologi dan genetik berkembang sangat pesat. CM3A'T (cunalicular multispecific organic anion ircmsporter) dari pustaka cDNA jantung tikus teridentifikasi sebagai MRP2 (ABCC2) (Paulusma et al. 1997; Evers et al. 1998; Konig et al. 1999). MRP3 (ABCC?), MRP4 (ABCC4) dan MRP5 (ABCCS) selanjutnya dite~nukanoleh Kool et 01. (1997), MRP 6 (ABCC6) (Kool et al. 1999a), 2an MRP7 (ABCCIO) (Eopper et al. 2001). MRPl terdiri atas 1531 asarn amino dengan massa 170 kDa. Setelah ~nengala~ni glikosilasi massanya menjadi 190 kDa (Almquist et al. 1995). MRPl berperan dala~neksluesi berbagai macan cbat sepel-ti v i ~ k i s t i n , vinblastin, ep~~!7odopl~yllotoxin, doksorubisin, dzunorubisin: epirub~sin, ~netoksatron dan kolkisin dalam bentuk terkonjugasi dzngau GSH, glukoronida dan sulfat (Cole et 01. 1994; Muller et al. 1994; Leier et al. 1994; Jedlitkschky et 01. 1996). Hortensteiner et al. (1993) mengamati transport berbagai metabolit asam seperti taurokolat dan glikokolat ditimbun melalui MRP1. MRPl juga berprrln dalam ekskresi Arsenat (Muller et 01. 1994), aflatoksin B,-8,9-epoksida-Gs (Loe et ul. 1997), glukorcnosil etopsida (Sakamoto et 01. 1999), nitrogen ~nonoksidadalam

bentuk GS-Fe-NO (Watts el a/. 2006) dan estron 3-sulfat (Qian et al. 2001). MRPl yang diekspresikan secara heterolog pada sel ragi dapat berperan dalam ekskresi dan penimbunan kadmium (Li et a/. 1996). Peran polnpa GS-X dalam sekresi GSSG dan 4HNE-GS (4-hydroxynonenal-

GS) diyakini berhubungan dengan ketahanan tcrhadap cekaman oksidatif, sebab GSSG dan 4HNE-GS merupakan hasil reaksi redok dengan oksida radikal (Leier et al. 1996; Renes et al. 2000). Hirrlinger et al. (2001) juga mengamati terbentuknya GSSG pada eritrosit yang diberi cekaman oksidatif. Pembentukan GSSG ini untuk menghidari kerusakan sel dari senyawa oksigen radikal. MRP2 merupakan CMOAT (canalicztlar multispes~$city organic anion transporter) yang ada di me~nbrankanalikuli sel hepatosit (Konig et al. 1999). Mutasi

MRP2 menyebabkan hiperbilimbinemia karena ketidakmampuan

melokalisasi dan mengkatabolisme bilirubin. Bilirubin ditransportasikan dalam bentuk glukuronosil bilirubin (monoglukoronosil atau bisglukoronosil konjugat) (Jedlitschky et al. 1997; Paulusma et al. 1997). MRF'2 memil2 kesamaan aktivitas dan struktur dengan MRPl (Jedlitkschky et al. 1997). MRF'2 memiliki kemampuan mentransportasi konjugat dengan reduktan GSH, glukoronida dan sulfat serta senyawa yang tidak terkonjugasi seperti vinblastin dan sulfinpirazon (Evers et al. 1998). MRP2 memiliki aktivitas yang lebih efektif dan lebih luas dibandingkan dengan MRPl (Bakos et al. 2000a). MRP3 diisolasi dari sel ginjal tikus dan memiliki kesamaan asam amino sebesar 58% dengan MRPl dan 49% dengan MRP2 (Konig et al. 1999). MRP3 berperan dalam transportasi bilirubin-GS dan metabolit asam (Ogawa et al. 2000; Hirohashi 2000). MRP1, M W 2 dan MRP3 memiliki kemampuan yang salna dalam mentransportasikan berbagai obat antikanker seperti cisplatin-GS, etspsidaGS, vincristin-GS, dan mctotreksat (Koike et al. 1997; Cui et al. 1999; Kool et al. 1999b; Zeng et al. 1999). MRP3 memiliki kemampuan mentransportasikan GSH, sedangkan MRP 1 dan MRP2 tidak memiliki kemampuan mentransportasikan GSH. Oleh karena itu, GSH diduga sebagai senyawa kotranspor dengan senyawa utanla pada MRP3 (Kool et al. 1999b). MRP4 dan MRP5 hanya memiliki homologi protein sebesar 36% dengan MRPl. MRP4 dan MRP5 memiliki kemampuan mentransportasikan turunan

analog nukleosida yang inerupakan obat anti ka~lkerdan HIV yaitu PMEG [9-(2~.'hosp/ioi7,~/11?el/7o.~yel/1~~/)glli7ii7e] dan PMEA

[9-(~-~~ho.~~~hoii~~lrrre~I7ox~1e~I1~

rrder?ine](Schuetzs el (11. 1999). MRPS juga berperan dalain transportasi tiopurin, 6-merkaptopuri!?. tioguanin. dan 6-merkaptoguanin (Wijilholds e l nl. 2000). MRP6 dan MIW7 masih belum banyak diidei~titikasi.MRP6 tidak meiniliki kemampuan resistensi

terha2::p

anti kanker seperti etopsida, ieniposida.

dosorubisin dan daunnrabisin (Belinsky et al. 200'2). MRP6 dilaporkan memiliki kemampuan mentranspoi~asikanepirubisin (Kuss er al. 1998). Polnpa GS-X juga ditemukan pada L. turentolae yang merupakan protozoa penyebab penyakit leismaniasis pada manusia. Potnpa GS-X lnenyebabkan L. farcnrolcrc? resisten terhadap obat leismai~iadan As(II1) (Dey et 01. 1996). Lebih lanjut dijelaskdn bahwa AsiIII) pada L. larenfolae diti~nbun dalatn bentuk As(GS);. Sel ragi lnemiliki ABC transporter berukuran 1515 asan1 amino yang disebut YCFl (yeri?t cndmiu:~.f~cto:.l) (Szczypka et al. 1994). YCFi memiliki kesamaa~laktivitas dengan MRPI. Ragi mutan SYCFl inenyebabkan hipersensitif terhadap cekalnan kadmium. St Pierre et al. (1994) juga menganati dua gen sekretori pada sel ragi yaitu secl dan sec6, keduanya meiniliki keinarnpuan menimbun ilNP-.GS dan taurokolat. Proses transportasiilya dikategorikan sebagai ponlpa GS-X. Li et rrl. (1996) lnengan~atiketidakmampuan ragi strain DTY167 (mutan 6ycfl) dalaln inelokalisasi kad~nil~m. Sedangkan ragi strain DTY 165 (ragi tipe liar) inelniliki kema~npuanrnengi~kumnulasikadmiu~ndalam bentuk Cd(GS)z di vakuola. Sel ragi strain DTY 168 (ragi mutan Sycfl) yang ditransfonnasi oleh

n n p l inanusia, ~nernilikikerna~npuanresisten terhadap kadlnium seperti halnya strain D'TY iG5 (ragi tipe liar) (Tc.zxlasini

21

21. 1996). IvIRPl rnenyebabkan

ke~namp;tsnsel ragi n!eniintw dan ~etlgekskresikankad~niurilbersaula GSH. Fenoinena ini menunjukkan bahwa MRPl berada di ineinbran sel dan tonoplas, sedangkan ScYCF1 hanya berada di tonoplas. Ghosh ef crl. (1999) rnengidentifikasi dua gen acr3P dan y ~ f yang l berperan dalaln ketahanan terhadap .4s(III). Produk acr3P berperan mengekskresikan As(1II) dan YCFl berperan dalain penilnbunan As(II1) di vakuola. Hal ini

menunjukkan bahwa produk gen ao-3P berada di membran sel dan YCF berada di tonoplas. Eksplorasi MRP pada tumbuhan tidak sepesat pada hewan. Pompa GS-X telah diketahui pada sel rnesofil barley yang berperan dalam penjmbunan metabolit glikolat dan taurokolat (Hortensteiner et al. 1993). Klein et al. (1996) juga

lnengalnati

mekanisme

perlimbunan

giukosil-hidroksipri~nisulfuron

(h~rbisida) melalui pompa GS-X, sedangkan flavonoid C-glukosida melalui H'ATP~S~.Hinder et al. (1996) juga mengindikasikan keberadaan pompa GS-X dalam penimbunan katabolit klorofil (tetrapyrrolic) di vakuola sel mesofil. Gen mrp tumbuhan pertama kali diisolasi dari arabidopsis (AtMrp) (Lu et al. 1997). AtMrpl bemkuran 5.2 kb yang menyandikan 1622 asam amino. AtMRP merniliki kemiripan 55.3% dengan ScYCF dan 63.3% dengan HmMRPl. AtMRP mempakan pompa GS-X dengan substrat DNP-GS, GSSG, metholachlor-C;S (MOC-GS),

S-(2,4-dinitrophenyl)glutathione (DNP-GS) dan cyanidin 3-

glucoside-GS (C3G-GS). Ekspresi AtMRPl cloquintocet, fencJ~lorczo1dan jluorazo!.

diinduksi oleh benoxacor,

Transport GS-konjugat melalui pomps

GS-X telah berhasil didemonstrasikan menggunakan molekul flourescen senyawa biman (Brn) (Sidler et al. 1998). AtMRP2 dari arabidopsis juga memiliki kemampuan yang sama dengan AtMP31 (Lu et al. 1998). Lebih lanjut dijelaskan bahwa AtMRP2 mampu mentransportasikan

konjugat

glukoronida

seperti 17-0-estradiol-17-(0-D-

glukoronida) [E(2)17betaG]. AtMRP3.rnemiliki substrat (DNB-GS), katabolit klorofil, dan kadmium (Tornmasini et al. 1998). Aktivitas AtMRP3 diinduksi oleh

I-chloro-2,4-ainitrobeazene (CDNB),

prilnisulfuron

(PS),

a~~zinotriazole,

benoxacor, oxabetrinil dan IRL 1803. AtMRP4 juga dipastikan sebagai pompa GS-X berdasarkan pada kelniripan arutan nuk!eotida dan deduksi proteinnya dengan AtMrp sebelumnya (Sazcliez-Femandez et al. 1998). Aktivitas AtMRP4 ,

diinduksi oleh asam salisila; (SA) dan menadiorie. AtMRP5 berperan dalam transportasi E(2)17G dan mobilisasi hormon pertumbuhan seperti auksin dan ABA (Gaedeke et al. 2001). AtMRP5 juga berperan dala~ntoleransi tanaman terhadap cekaman garam NaCl dan LiCl (Lee et al. 2004) serta efisiensi penggunaan air pada sel penjaga stomata (Klein et al. 2003). AiMIG76 sampai

AtMlll' 1 5 ditluya me~niliki peran sebagai porn pa GS-X bertlasarkan pada kesalnaan ~tl-~ltan nuhleotida dan deduksi asam aminonya denyan /ll~\.I,.p yang telah diketahui sebelumnya. MlW terdiri atas dua atau tiga donain trans~nelnbran(TMo, TMI dan TM2) dan dua domain pengikatan ncMeotida (NBFI dan NBF2). Topologi domain pada me~nbrandiprediksi berdasarkan pada pelnotongan dengan enzim proteolitik dan pola hidrofobisitas asatn aminonya (Bakos el al. 1996; Kast & Gost i997). MRPI, MRP7. MRP3 dan MRP5 memiliki domain TMo dengan lima aheliks transmembran. TMI dan TM2 masing-masing inemiliki enam a-heliks transmernbran, sedangkan MRP4 dan M W 5 memiliki TMI dan TM2. Deskripsi AtMRP1 (Q9CSG9) dari arabidopsis memiliki lima domain transmetnbran yaitu TMo (asam amino ke 37 sa~npaidengan 194) dengan lima a-heliks transmembran (37 - 57,73 - 93, 110 - 130, 145 - 165, dan 174 - 194). TMI (asam amino ke 302 sanil~aidengan 2853 dengan empat a-heliks transmembran (336 - 356, 440 - 460, 527

-

547, dan 557

-

577) dan TM2 (asam amino ke 909 sampai denga? 1200)

dengan enam a-heliks trailslnembran (909 - 929, 951 - 971, 1027 - 1049, 1053 1072, 1138 - 1 158. dan 1172 -1 192). NBFl terletak pada asam amino ke 614 sa~npaidengall 838 dengan tempat fosforilasi pada asam amino ke 649 salnpai 656. NBF2 terletak pada asam amino ke 1237 sampai dengan 1471 dengan :eii:pat fosforilasi pada asam anlino ke 1271 sampai dengan 1278. Visualisasi topologi AtMRPl yang dasarkan pada nilai hidrofobisitas asam aminonya ditunjukkan pada Gambar 1. A r M W 1 juga memiliki tempat interaksi dengan kalmodulin dan FKP421TWD1 (/wi.sred h+~ar;fil) pada asam amino ke 1231 sampai dengan 1256, interaksi dengan kalnlodulin berhubungan dengan transduksi sinyal yang secara spesifik masih belum diketahui (Geisler et 01. 2004). Bakos et a / . (1998) menunjukkan bahwa MRPl taupa TMs ietap mempu:;yai kemainpuan seperti MRPl yang utuh. Bukti ini menunjlkkan b?.hwe TMo tidak berpenganih terhadap aktivitas IvllWl. Lo (linker) merupakan penyambung antara TMo dan T M I . Lo merupakan daerah yang terkonservasi dan keberadaamlya ~nurlak diperlukan cla!am ditransportasikan (Bakos e/ a/. 2000b).

pengenalan substrat yang akan

Kyte & Doolime Scale Mean Hydrophobicity Profile Scan-window size = 13

. ... . . ... ... . . Hidrofobisitas AtMW I

a

I

tw

2m

sdo

4w

s&

ew

r&

40 900 rdoo

1 . h 1%

r.&

1 . i ~r.&

\ \ I

Topologi AtMRP 1

Gambar 1 Topologi AtMRPl pada membran sel berdasarkan pada hidrofobisitas urutan asam aminonya lnenggunakan program BioEdit versi 7.0.0. Domain

NBFl

dan

NBF2

masing-masing

memiliki

kemampuan

menghidrolisis ATP, namun keduanya memiliki peran yang berbeda. Gao et al. (2000) menyatakan bahwa NBFl mutlak diperlukan untuk aktivitas pompa GS-X, NBF2 tidak mutlak diperlukan, akan tetapi adanya NBFz akan meningkatkan aktivitas pompa GS-X. Oleh karena itu, NBFl berperan dalam regulasi, sedangkan NBF2 berperan dalam efisiensi pengikatan dan fosforilasi ATP. Menurut Hou et

al. (2000), terikatnya ADP pada N B S akan menjadi enzim alosterik yang lneningkatkan aktivitas fosforilasi pada NBFI.

MRP juga mengalami glikosilasi selama pascatranslasi. MRPl mengalami glikosilasi di 3 tempat dari 14 tenlpat potensial glikosilasi yaitu pada Asn 19, Asn

29 dan Asn 1006 (Hiptiler et cl. 1997). Glikosilasi berperan sebagai penanda orientasi dan identitas protein bagi sel.

l.&o