Manfaat Mempelajari Biologi Molekuler (Kajian Sistem Penggolongan Darah ABO)

Prosiding Seminar Nasional Biologi Molekuler

Penerapan Biologi Molekuler Dalam Bioteknologi : Peluang dan Tantangan

Manfaat Mempelajari Biologi Molekuler (Kajian Sistem Penggolongan Darah ABO) Eka Pratiwi Tenriawaru

Program Studi Biologi Fakultas Sains Universitas Cokroaminoto Palopo Email: [email protected]

Abstrak Biologi molekuler merupakan dasar untuk mengungkap permasalahan kehidupan, khususnya dalam metabolisme dan penyakit. Namun, hingga saat ini, mata kuliah biologi molekuler merupakan mata kuliah yang menjadi momok bagi mahasiswa karena dianggap sulit, rumit, dan tak kasat mata. Oleh karena itu, makalah ini mengkaji tentang pentingnya mempelajari biologi molekuler bagi kehidupan, khususnya dalam kajian molekuler sistem penggolongan darah ABO dan hubungan antara golongan darah dan penyakit. Golongan darah ABO digolongkan berdasarkan ada tidaknya antigen A atau B pada permukaan membran sel eritrosit. Antigen A dan B merupakan oligosakarida yang dikode oleh gen yang terdapat di kromosom nomor 9 pada lokasi 136.13-136.15 Mb dengan panjang 20000 pasang basa. Ekspresi gen tersebut tidak hanya terbatas pada eritrosit saja, tetapi terjadi di seluruh sel epitel dan sel endothelia, kecuali jaringan ikat dan sistem saraf pusat. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ada tidaknya antigen A atau B pada permukaan eritrosit menentukan tingkat resistensi terhadap penyakit. Golongan darah O yang tidak memiliki antigen A dan B memiliki resiko yang lebih tinggi tertular penyakit kolera, tetapi memiliki resiko yang lebih rendah terkena malaria berat dan kanker pankreas daripada golongan darah A dan B. Kata kunci: molekul darah, reseptor darah, gen ABO, golongan darah ABO, penyakit golongan darah

Abstract Molecular biology is the basic problems of life, especially in metabolism and disease. However, now a days, molecular biology course is a scourge course for students because it is difficult, complicated, and invisible. Therefore, this paper examines the importance of studying the molecular biology of life, particularly in the molecular study of ABO blood classification system and the relationship between blood groups and disease. ABO blood groups were classified by presence or absence of A or B antigens on the surface erythrocytes membrane. A and B antigens are oligosaccharides encoded by genes found on chromosome number 9 at location 136.13-136.15 Mb with a length of 20000 base pairs. Gene expression is not restricted to erythrocytes, but occurs throughout the epithelial cells and endothelial cells, except connective tissue and central nervous system. Several studies have shown that the presence or absence of A or B antigens on the surface of erythrocytes determine the level of disease resistance . Blood type O do not have antigen A and B have a higher risk of contracting cholera, but has a lower risk of malaria and pancreatic cancer than blood group A and B. Keywords : blood molecule, receptor blood, ABO genes, ABO blood group, blood type disease

Makassar, 26 Mei 2014

Aula PascaSarjana Universitas Negeri Makassar Lt. 5

50



I. Pendahuluan Biologi molekuler merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara struktur dan fungsi molekulmolekul hayati serta kontribusi hubungan tersebut terhadap pelaksanaan dan pengendalian berbagai proses biokimia. Biologi molekuler merupakan ilmu multidisiplin yang mencakup biokimia, biologi sel, dan genetika. Beberapa aspek biologi yang secara khusus dipelajari dalam biologi molekuler antara lain adalah bahan genetik dan proses sintesis protein. Kedua aspek tersebut merupakan satu kesatuan yang tidak dapat dipisahkan karena jenis protein yang dihasilkan tergantung pada informasi yang terdapat pada bahan genetik dan ekspresi genetik tersebut tergantung pada aktivitas bermacam-macam protein. Pengaturan ekspresi genetik merupakan aspek biologi molekuler yang sangat penting karena hal ini merupakan dasar untuk mengungkap permasalahan kehidupan, khususnya dalam metabolisme dan penyakit. Jadi, dengan mempelajari biologi molekuler, kita mampu memahami lebih baik proses biologi pada skala mikroskopik. Namun, hingga saat ini, mata kuliah biologi molekuler merupakan mata kuliah yang menjadi momok bagi mahasiswa karena mata kuliah ini membahas tentang proses metabolisme tubuh yang melibatkan rumus kimia dan reaksi kimia yang tak kasat mata. Selain itu, kegiatan praktikum untuk mata kuliah ini sulit dilakukan karena membutuhkan dana yang cukup besar dan waktu yang cukup lama serta ketelitian yang tinggi. Struktur kajian biologi molekuler dan permasalahan praktikum tersebut menimbulkan opini dalam pikiran mahasiswa bahwa mata kuliah tersebut sulit, rumit, dan tak kasat mata. Opini tersebut menyebabkan menurunnya motivasi mahasiswa dalam mempelajari biologi molekuler dan berdampak pada rendahnya nilai hasil belajar mahasiswa pada mata kuliah tersebut. Oleh karena itu, diperlukan suatu usaha untuk


meningkatkan motivasi mahasiswa dalam mempelajari biologi molekuler. Uno (2007) mengemukakan bahwa beberapa teknik motivasi yang dapat dilakukan dalam kegiatan pembelajaran antara lain memperjelas tujuan yang ingin dicapai, menimbulkan rasa ingin tahu, menggunakan materi yang dikenal mahasiswa sebagai contoh dalam belajar, dan menggunakan kaitan yang unik dan tak terduga untuk menerapkan suatu konsep dan prinsip yang telah dipahami. Sejalan dengan pendapat yang dikemukakan oleh Uno tersebut, maka salah satu cara yang dapat dilakukan untuk meningkatkan motivasi mahasiswa adalah mengaitkan prinsip biologi molekuler dengan materi yang telah dikenal mahasiswa untuk menimbulkan rasa ingin tahu mahasiswa. Makalah ini mengkaji tentang pentingnya mempelajari biologi molekuler bagi kehidupan, khususnya dalam kajian molekuler sistem penggolongan darah ABO dan hubungan antara golongan darah ABO dan penyakit. Darah adalah cairan yang telah dikenal baik oleh mahasiswa. Demikian halnya dengan system penggolongan darah ABO. Diharapkan dengan mengetahui hubungan antara golongan darah ABO dan penyakit, mahasiswa menjadi tertarik dan tertantang untuk mempelajari biologi molekuler. II.

Sistem Penggolongan Darah Abo Darah adalah cairan berwarna merah yang ada pada tubuh yang terdiri atas susunan kompleks senyawa kimia dan didominasi oleh cairan bening. Darah tersusun menjadi dua bagian besar, yakni sel darah dan plasma darah. Sel darah merupakan bagian padat dari darah, terdiri atas eritrosit, leukosit, dan trombosit. Dalam setiap mikroliter darah terkandung 4-6 juta eritrosit, 4.500-10.000 leukosit, dan 400.000 trombosit (Oktaviana, dkk., 2010). Golongan darah adalah hasil pengelompokan darah berdasarkan ada atau tidaknya substansi antigen pada permukaan eritrosit. Antigen tersebut dapat berupa karbohidrat, protein,


51



glikoprotein, atau glikolipid (Nadia, dkk., 2010). Sedikitnya ada 48 antigen dalam darah manusia. Tetapi yang paling dikenal adalah antigen A dan antigen B yang menjadi dasar dalam sistem penggolongan darah ABO. Sistem penggolongan darah ABO pertama kali ditemukan oleh Karl Landsteiner pada tahun 1900. Landsteiner

menemukan sistem penggolongan darah ABO dengan mencampur eritrosit dan serum darah para stafnya. Dari percobaan tersebut, Landsteiner menemukan 3 dari 4 jenis golongan darah dalam sistem ABO, yaitu A, B, & O. Golongan darah keempat, yaitu AB ditemukan pada tahun 1901 (Farhud dan Yeganeh, 2013).

Gambar 1. Lokasi Gen ABO (Sumber: Modifikasi dari NCBI, 2014)

Gambar 2. Struktur Antigen Golongan Darah A, B, dan O (Sumber: Criswell, 2008)

III.Tinjauan Molekuler Golongan Darah ABO Sel darah kita memiliki keragaman kimiawi pada permukaannya yang disebut antigen (turunan dari antobodi). Sel darah dari individu yang berbeda memiliki antigen yang berbeda dengan yang lain, dimana ditentukan oleh gen yang dimiliki oleh orang tersebut (Tan, dkk., 2011). Gen golongan darah ABO terletak pada kromosom kesembilan (9q34.1) dan disebut glikosiltransferase ABO (Farhud dan Yeganeh, 2013). Gen ini terletak di lokasi 136.13-136.15 Mb dan memiliki panjang 20.000 pasang basa (Ahmad, dkk., 2013). Gen ABO diatur dalam minimal oleh 7 ekson yang mencakup lebih dari 18 kb dari DNA genom. Ekson ini terdiri dari berbagai Makassar, 26 Mei 2014

ukuran, yaitu 68-288 pasang basa. Ekson 7 merupakan ekson terpanjang yang menyandikan sebagian besar urutan pengkodean (Yamamoto, dkk., 1995). Data National Center of Biotechnology Information menunjukkan bahwa terdapat lebih dari 180 variasi (polimorfisme) dari gen ABO. Setiap variasi menentukan satu dari ketiga alel golongan darah ABO, yaitu alel A, B, dan O. Dua ekson terpanjang, ekson 6 dan 7, merupakan ekson yang membedakan antara alel A dan B. Sebagian besar polimorfisme ini tidak mengubah aktivitas glikosiltransferase, tetapi dapat mengidentifikasi kelompok-kelompok etnis yang terbentuk setelah manusia bermigrasi di seluruh dunia (Criswell, 2008). Alel O


52



ditandai oleh hilangnya guanine-258 pada gen (Ahmad, dkk., 2013). Pembagian golongan darah sistem ABO didasarkan pada adanya perbedaan aglutinogen (antigen) dan aglutinin (antibodi) yang terkandung dalam darah. Aglutinogen adalah protein yang terdapat di permukaan membran sel darah merah dan aglutinin adalah protein antiaglutinogen yang terdapat di plasma darah. Individu dengan golongan darah A memiliki sel darah merah dengan antigen A di permukaan membran selnya dan menghasilkan antibodi terhadap antigen B dalam plassma darahnya. Individu dengan golongan darah B memiliki antigen B pada permukaan sel darah merahnya dan menghasilkan antibodi terhadap antigen A dalam plasma darahnya. Individu dengan golongan darah AB memiliki sel darah merah dengan antigen A dan B serta tidak menghasilkan antibodi di plasma darahnya. Individu dengan golongan darah O memiliki sel darah tanpa antigen, tapi memproduksi antibodi terhadap antigen A dan B dalam plasma darahnya (Nadia, dkk., 2010). Antigen AB bukan merupakan produk gen primer tetapi mereka adalah produk reaksi enzimatik enzim glikosiltransferase yang diekspresikan pada permukaan eritrosit atau sel lain, atau hadir dalam sekresi, sebagai unit glikan dari mucin glikoprotein (NCBI, 2014). Produk dari alel A dan B adalah enzim glikosiltransferase. Variasi dalam gen ini (polimorfisme) menentukan apakah enzim glikosiltransferase menempelkan N - asetilgalaktosamine (antigen A), galaktosa (antigen B), atau tidak ada gula (tipe O) (Criswell, 2008). Hilangnya guanine-258 pada gen ABO menyebabkan enzim glikosiltransferase tidak berfungsi dalam memodifikasi oligosakarida pada permukaan membran eritrosit (Ahmad, dkk., 2013). Manusia mewarisi dua gen untuk golongan darah atau lebih tepatnya dua alel, masing-masing satu dari setiap orangtua. Alel ini direpresentasikan sebagai IA untuk Makassar, 26 Mei 2014

tipe A, IB untuk jenis B, dan i untuk jenis O. Kedua alel glikosiltransferase untuk antigen A dan B memproduksi kedua antigen dan menghasilkan golongan darah AB. Ketika alel A atau B diwariskan dengan alel O, akan menghasilkan individu bergolongan darah A atau B. Hal ini terjadi karena alel O bersifat resesif. Sedangkan apabila individu mewarisi alel O, maka individu tersebut tidak memiliki antigen pada permukaan membran eritrositnya (Criswell, 2008). Ekspresi gen ABO tidak terbatas pada eritroid saja, tetapi terjadi secara universal di sebagian besar selsel epitel dan endothelia (NCBI, 2014). I. Golongan Darah Abo Dan Penyakit Hubungan antara golongan darah ABO dan kerentanan terhadap penyakit tertentu telah lama diteliti oleh para ahli. Beberapa studi menunjukkan bahwa golongan darah O memiliki resiko tinggi tertular kolera yang disebabkan oleh Vibrio cholera 01 dibandingkan dengan golongan darah lain dan golongan darah AB relative lebih tahan terhadap kolera. Hal ini ditemukan dari penelitian terhadap pasien di Bangladesh lebih banyak yang bergolongan darah O, diikuti oleh golongan darah B, A, dan paling jarang ditemukan adalah golongan darah AB (Faruque, dkk., 1994). Penelitian lain dilakukan oleh Rowe, dkk. (2007) pada 567 anak Mali menemukan bahwa Plasmodium falciparum yang merupakan penyebab penyakit malaria lebih jarang ditemukan pada golongan darah O dibandingkan dengan golongan darah A dan B, dan yang tertinggi ditemukan pada golongan darah AB. Studi serupa dilakukan oleh Fry, dkk. (2008) pada lebih dari 9.000 orang di Afrika dan menemukan bahwa mutasi frameshift yang mendasari golongan darah O dikaitkan dengan perlindungan dari malaria P. falciparum yang parah, khususnya anemia. Qi, dkk. (2010) melakukan penelitian hubungan antara gen golongan darah dan diabetes tipe 2 pada 1.005 wanita keturunan Eropa dari Nurses Helath Study. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa


53



golongan darah B dikaitkan dengan penurunan resiko diabetes tipe 2 dibandingkan dengan golongan darah O. Craig, dkk. (dalam Lee dan Ching, 2014) yang meneliti tentang klon DNA komplementer manusia untuk dopamine beta hidroksilase dan menemukan bahwa gen struktural untuk enzim ini terletak dekat dengan lokus golongan darah ABO/ golongan darah ABO telah dikenal memainkan peran penting dalam jenis hormon stress yang dihasilkan, tingkat istirahat, cara merespon stres, dan kecepatan untuk pulih dari stres. Penelitian yang dilakukan oleh Locong dan Ronberge (dalam Lee dan Ching, 2014) menunjukkan bahwa golongan darah A menanggapi stes dengan tingkat kortisol yang lebih tinggi. Penelitian ini cenderung mendukung temuan penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa pria bergolongan darah A memiliki resiko yang tinggi terhadap penyakit yang berhubungan dengan stress, misalnya penyakit jantung koroner dan penyakit gastrointestinal. Hubungan antara golongan darah dan kanker pankreas telah diteliti oleh Amundadottir, dkk. (2009) yang melibatkan 1.896 orang penderita kanker pancreas dan 1.939 kontrol. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa orang yang bergolongan darah O memiliki resiko yang lebih rendah terkena kanker pankreas dibandingkan dengan golongan darah A atau B. IV. Kesimpulan Berdasarkan pembahasan di atas, dapat disimplkan bahwa golongan darah ABO digolongkan berdasarkan ada tidaknya antigen A atau B pada permukaan membran sel eritrosit. Antigen A dan B merupakan oligosakarida yang dikode oleh gen yang terdapat di kromosom nomor 9 pada lokasi 136.13-136.15 Mb dengan panjang 20000 pasang basa. Ekspresi gen tersebut tidak hanya terbatas pada eritrosit saja, tetapi terjadi di seluruh sel epitel dan sel endothelia, kecuali jaringan ikat dan sistem Makassar, 26 Mei 2014

saraf pusat. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ada tidaknya antigen A atau B pada permukaan eritrosit menentukan tingkat resistensi terhadap penyakit. Golongan darah O yang tidak memiliki antigen A dan B memiliki resiko yang lebih tinggi tertular penyakit kolera dan menderita penyakit diabeter tipe 2, tetapi memiliki resiko yang lebih rendah terkena malaria berat dan kanker pankreas daripada golongan darah A dan B. Golongan darah B memiliki resiko yang lebih rendah terhadap penyakit diabetes tipe 2 dan golongan darah A memiliki resiko yang tinggi terhadap penyakit yang berhubungan dengan stres. DAFTAR PUSTAKA Ahmad, H., Nisar, W., Sherwani, S., Saqib, S., Wahid, A. (2013). Important Human Genes: Their Length, Location, Product, Importance in Proper Body Functioning and Involvement in Genetic Disorders. IJPSR, 4 (5): 1638-1643. Amundadottir, L., Kraft, P., StolzenbergSolomon, R. Z., Fuchs, C. S., Petersen, G. M., Arslan, A. A., Bueno-de-Mesquita, H. B., Gross, M., Helzlsouer, K., Jacobs, E. J., LaCroix, A., Zheng, W., and 59 others. (2009). Genome-wide association study identifies variants in the ABO locus Associated with Susceptibility to Pancreatic Cancer. Nature Genetic, 41: 986-990. Criswell, D. (2008). ABO Blood and Human Origin. Act and Facts, 37 (2): 10. Farhud, D. D. dan Yeganeh, M. Z. (2013). A Brief History of Human Blood Groups. Iranian Journal of Public Health, 42 (1): 1-6. Faruque, A. S. G., Mahalanabis, D., Hoque, S. S., Albert, M. J. (1994). The Relationship between ABO Blood Groups and Susceptibility to Diarrhea due to Vibrio cholerae 0139. Clinical Infect Disssease, 18: 827-828.


54



Fry, A. E., Griffiths, M. J., Auburn, S., Diakite, M., Forton, J. T., Green, A., Richardson, A., Wilson, J., Jallow, M., SisayJoof, F., Pinder, M., Peshu, N., Williams, T. N., Marsh, K., Molyneux, M. E., Taylor, T. E., Rockett, K. A., Kwiatkowski, D. P. (2008). Common Variation in the ABO Glycosyltransferase is Associated with Susceptibility to Severe Plasmodium falciparum malaria. Human Molecular Genetic, 17: 567-576 Lee, C. Y. dan Ching, S. (2014). Finding EEG Correlates of ABO Blood Types. International Journal of Multimedia and Ubiquitous Engineering, 9 (3): 291-300. http://www.sersc.org/journals/IJMUE/ vol9_no3_2014/27.pdf. Diakses pada tanggal 30 Maret 2014. Nadia, B., Handayani, D., Rismiati, R. (2010). Hidup Sehat Berdasarkan Golongan Darah O. Jakarta: Dukom Publisher. NCBI. (2014). Blood Group Antigen Gene Mutation Database (Online). www.ncbi.nlm.nih.gov/gv/rbc/xslcgi.fcgi. Diakses pada Tanggal 03 Mei 2014. Oktaviana, E. A., Murpi, S., Indra, P. O. (2010). Hidup Sehat Berdasarkan Golongan Darah B. Jakarta: Dukom Publisher.


Qi, L., Cornelis, M. C., Kraft, P., Jensen, M., van Dam, R. M., Sun, Q., Girman, C. J., Laurie, C. C., Mirel, D. B., Hunter, D. J., Rimm, E., Hu, F. B. (2010). Genetic Variants in ABO Blood Group Region, Plasma Soluble E-selectin Levels and Risk of Type 2 Diabetes. Human Molecular Genetic, 19: 1856-1862. Rowe, J. A., Handel, I. G., Thera, M. A., Deans, A.-M., Lyke, K. E., Kone, A., Diallo, D. A., Raza, A., Kai, O., Marsh, K., Plowe, C. V., Doumbo, O. K., Moulds, J. M. (2007). Blood Group O Protects Against Severe Plasmodium falciparum Malaria through the Mechanism of Reduced Rosetting. Proc. Nat. Acad. Sci, 104: 17471-17476. Tan, J. C. (2011). Blood Typing Edition June 20, 2011 (Online. http://biology.clc.uc. edu/. Diakses pada tanggal 30 Maret 2014. Uno, B. Hamzah. (2007). Teori Motivasi dan Pengukurannya: Analisis di Bidang Pendidikan. Jakarta: Bina Aksara. Yamamoto, F., McNeill, P. D., Hakomori, S. (1995). Genomic Organization of Human Histo-Blood Group ABO Genes. Glycobiology, 5: 51-58.


55

Manfaat Mempelajari Biologi Molekuler (Kajian Sistem Penggolongan Darah ABO)

Recommend Documents