Judul: Potential of Sperm Bovine Protamine and Transition Nuclear Protein as Biomarkers of Semen Quality in Indonesia’ Bulls
Abstrak: Parameter kualitas semen yang rutin dievaluasi sebagai dasar penentu fertilitas pejantan seperti konsentrasi, morfologi, dan motilitas spermatozoa tidaklah cukup untuk memprediksi fertilitas pejantan. Gen dan protein dalam spermatozoa dan seminal plasma yang dikombinasikan dengan pengujian kualitas semen sebagai biomarker telah banyak dilaporkan dan dianggap lebih efektif. Protamin (PRM) merupakan protein dasar pada nukleus spermatozoa yang berfungsi dalam pengemasan DNA spermatozoa secara optimal sehingga terjadi peningkatan kondensasi kromatin yang akan melindungi integritas genetik genom paternal. Ekspresi PRM yang rendah berkaitan erat dengan infertilitas dengan berbagai penurunan kualitas semen seperti konsentrasi, motilitas, peningkatan abnormalitas morfologi dan kerusakan DNA spermatozoa. Penonaktifan gen TNPs pada manusia dilaporkan akan mengakibatkan penurunan fertilitas yang ditandai dengan adanya penurunan konsentrasi, motilitas, viabilitas, peningkatan kerusakan kromatin DNA dan abnormalitas morfologi spermatozoa. Protein-protein transisi (TNPs) merupakan protein yang terdapat pada inti spermatozoa yang terdiri atas TNP1 dan TNP2. Gen atau protein TNP 2 berperan dalam menghentikan proses transkripsi gen dari histon, yang kemudian TNP 1 akan berperan menstimulasi perbaikan DNA yang terputus selama pengangkatan histon. Penelitian tahap pertama bertujuan untuk menganalisa karakteristik semen beku pada berbagai rumpun pejantan sapi di Indonesia. Semen beku yang digunakan dalam penelitian berasal dari 6 ekor sapi pejantan Limousin, FH, PO, dan 4 ekor sapi pejantan aceh. Karakteristik semen beku yang dievaluasi meliputi motilitas, viabilitas, integritas membran plasma, abnormalitas morfologi, integritas akrosom, aktivitas membran mitokondira, dan kerusakan DNA spermatozoa. Analisis motilitas spermatozoa (progressive motility, total motility, non motile) dilakukan menggunakan computer-assisted semen analysis, sedangkan viabilitas spermatozoa dianalisa menggunakan pewarnaan eosin-nigrosin. Integritas membran plasma spermatozoa dianalisa menggunakan hypoosmotic swelling test, dan abnormalitas morfologi spermatozoa dianalisa menggunakan metode pewarna carbolfuchsin-eosin. Integritas akrosom dianalisis menggunakan metode pewarnaan FITC-PNA, dan aktivitas membran mitokondira spermatozoa dianalisis menggunakan JC-1. Evaluasi kerusakan DNA dilakukan dengan menggunakan pewarnaan acridine orange (AO) dan bos halomax. Karakteristik semen pada semua parameter kualitas berbeda nyata (P<0,05) antar rumpun pejantan sapi, kecuali pada abnormalitas sekunder (P>0,05). Membran mitokondria spermatozoa berhubungan erat (P<0,01; P<0,01) dengan progressive motility, total motility, non motile. Karakteristik kualitas semen antar rumpun pejantan bervariasi dan berbeda nyata antar rumpun, meskipun secara keseluruhan kualitas semen pada masing-masing parameter masih tergolong normal dan baik digunakan untuk inseminasi buatan. Penelitian tahap kedua bertujuan untuk menganalisa ekspresi relatif dari gen PRM1, PRM2, PRM3, TNP1, dan TNP2 pada spermatozoa berbagai rumpun sapi pejantan di Indonesia dan menganalisa potensinya sebagai biomarker kualitas dan produksi semen. Semen beku yang digunakan dalam penelitian berasal dari 6 ekor sapi pejantan Limousin, FH, PO, dan 4 ekor sapi pejantan aceh. Setiap pejantan dikelompokkan menjadi dua kelompok yakni produksi tinggi dan rendah, berdasarkan kapasitas produksi semen beku selama ± 6 bulan. Analisis ekspresi gen PRM1, PRM2, PRM3, TNP1, TNP2, dan PPIA (housekeeping gene) pada semen beku tersebut dilakukan menggunakan RT-PCR. Korelasi ekspresi gen dengan parameter kualitas semen pada tahapan ini menggunakan hasil evaluasi karakteristik semen pada tahap 1. Ekspresi relatif gen PRM1 secara signifikan paling tinggi (P<0,05) dibandingkan gen PRM2, PRM3, TNP1 dan TNP2 pada semua rumpun pejantan. Gen PRM1, TNP1 dan TNP2 secara signifikan terekspresi lebih tinggi (P<0,05) pada kelompok produksi tinggi dibandingkan kelompok produksi rendah. Gen TNP1 dan TNP2 berhubungan erat (P<0,05; P<0,01) dengan
Keyword: biomarker, kualitas semen, pejantan sapi, protamin, TNPs