9

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Sapi bali

Sapi bali merupakan sapi asli Indonesia, hasil domestikasi banteng liar (Bos

Bibos Banteng) yang saat ini dapat ditemukan di Taman Nasional Baluran, Taman

Nasional Alas Purwo Jawa Timur (Wiryosuhanto, 1996; Purwantara dkk., 2012 ).

Sapi bali tersebar hampir diseluruh wilayah Indonesia, juga ditemukan di Malaysia

dan Australia (Nijman dkk., 2003).

Sapi bali memiliki ciri-ciri tubuh berukuran sedang, dada dalam, tidak

berpunuk, kaki ramping, kepala pendek, lebar dengan dahi datar, telinga berukuran

sedang, tanduk berdiri pada yang jantan dan lebih besar dari tanduk betina (Batan,

2006). Rambut yang menutupi badan sapi bali berwarna merah bata, kecuali di

bagian pertengahan punggung berwarna hitam yang berbentuk seperti garis hitam

disebut garis belut (Thalib dkk, 2003; Batan, 2006). Rambut pada kaki di bawah

persendian karpal dan tarsal berwarna putih disebut white stocking. Warna rambut

yang menutupi daerah pantat dan bagian dalam paha juga berwarna putih, disebut

white mirror yang melanjut ke bagian perut belakang (Lindell, 2003; Batan, 2006;

Purwantara dkk., 2012). Kulit cermin hidung, kuku, dan rambut pada ujung ekor

berwarna hitam. Warna rambut sapi jantan setelah dewasa kelamin atau sekitar

umur 8-12 bulan akan berubah menjadi hitam (Thalib dkk., 2003). Warna hitam ini

dapat berubah menjadi merah bata kembali bila sapi jantan dikebiri (Lindell, 2003;

Batan, 2006; Purwantara dkk., 2012) Sapi bali mencapai dewasa kelamin saat

10

berumur 18 bulan. Siklus birahi sapi bali berlangsung selama 18-22 hari, dengan

lama kebuntingan 286 hari (Batan, 2006).

Menurut d’Alton sapi bali secara taksonomi tergolong dalam

Kingdom : Animalia

Phylum : Chordata

Class : Mammalia

Order : Artiodactyla

Family : Bovidae

Subfamily : Bovinae

Genus : Bos

Species : Bos javanicus

Nama spesies untuk sapi bali juga disebut Bos sondaicus / Bos/bibos

banteng (Thalib dkk., 2003; Purwntara dkk., 2012). Sapi bali mempunyai daya

adaptasi yang tinggi, mampu memanfaatkan pakan kualitas buruk secara optimal

(Zulkharnaim dkk., 2010; Paramitasari dkk., 2015), mempunyai kualitas daging

yang baik dengan kadar lemak yang rendah (Bugiwati dkk., 2007). Sapi bali

mempunyai tingkat produktivitas dan tampilan reproduksi yang lebih baik

dibandingkan dengan bangsa sapi lainnya (Gunawan dkk., 2011). Sapi bali yang

ada di Bali dianggap memiliki kemurnian genetik paling murni (Nijman dkk.,

2003).

Kelemahan sapi bali antara lain produksi susu rendah sehingga

pertumbuhan pedet lambat, rentan terhadap penyakit Jembrana (Berata, 2007;

Tenaya dkk., 2012; Kusumawati dkk., 2016). Sapi bali juga rentan terhadap

11

penyakit Malignant Catarrhal Fever (MCF), penyakit ngorok atau Septicemia

Epizootica (SE) dan Bali ziekte (Batan, 2006; Muhamad dkk., 2009). Kepekaan sapi

bali terhadap penyakit Jembrana disebutkan akibat genetik, namun belum jelas gen

mana yang berpengaruh (Berata, 2007).

2.2 Penyakit Jembrana

Penyakit Jembrana merupakan penyakit infeksi yang menyerang sapi bali,

pertama kali kejadiannya terjangkit pada tahun 1964 di desa Sangkaragung

Kabupaten Jembrana Bali. Karena kejadiannya pertama kali di Jembrana maka

kemudian disebut penyakit Jembrana (Adiwinata, 1967). Penyakit Jembrana

disebabkan oleh virus famili Retroviridae, subfamili lentivirinae (Hovden, 2001,

Tenaya, 2012). Virus yang menjadi penyebab penyakit Jembrana dikenal pula

dengan nama Virus Penyakit Jembrana (Jembrana Disease Virus /JDV). JDV

secara genetik sangat dekat hubungannya dengan Bovine Immunodeficiency Virus

(BIV) (Su dkk., 2009; Tenaya, 2010; Tenaya 2012). Masa inkubasi lentivirus

biasanya lama karena itu dinamai lenti dalam bahasa Latin yang berarti pelan atau

lambat (Hovden, 2001). Namun pada JDV masa inkubasinya relatif singkat antara

4 sampai 12 hari (Stewart dkk., 2005; Su dkk., 2009; Tenaya, 2012). Masa inkubasi

JDV bahkan sekitar 5 sampai 7 hari (Wilcox dkk., 1997; Berata, 2007). Penyakit

Jembrana dengan masa inkubasi yang pendek, morbiditas tinggi namun mortalitas

relatif rendah 17% bahkan 11,5% (Desport dkk., (2009) dalam Tenaya dkk, 2012)

merupakan hal yang tidak biasa pada kasus lentivirus yang biasanya bersifat kronis,

progresif dan diakhiri dengan kematian (Tenaya, 2010). Penyakit Jembrana sangat

12

merugikan secara ekonomi karena menghambat penyebaran sapi bali ke berbagai

daerah di Indonesia (Astawa dkk, 2006).

JDV hanya menyerang sapi bali, sulit tumbuh pada kultur jaringan, kecuali

pada limfosit sapi bali, mempunyai enzim reverse transcriptase, mempunyai

berbagai jenis protein seperti p100, p45, p33, p16, dan protein mayor p26 yang

bersifat imunodominan dan bereaksi silang dengan antigen BIV / Bovine

Immunodeficiency Virus (Wilcox dkk, 1997; Berata, 2007). Seperti keluarga

lentivirus yang lain, gen JDV terdiri atas Flanking Long Terminal Repeats (FLTRs),

tiga gen struktural mayor yaitu gag, pol dan env serta gen akesosoris dalam bentuk

small open reading frames (ORFs) pada pertengahan daerah C-terminal seperti

tampak pada Gambar.2.1 (Su dkk., 2009). Produk gen aksesoris diketahui berperan

banyak dalam replikasi dan patogenesa virus. Salah satu produk gen aksesoris virus

Jembrana adalah protein transactivator of transcription (Tat) yang paling berperan

dalam proses replikasi virus dan menimbulkan kejadian penyakit Jembrana yang

akut (Su dkk., 2009).

Gambar.2.1 Struktur dan Genome Virus Jembrana (Wilcox, 2001).

13

Virus penyakit Jembrana dapat menyebabkan imunodefisiensi sementara,

yang ditandai oleh menurunnya daya tahan tubuh selama 2 sampai 4 bulan,

menurunnya respon sel terhadap mitogen, menghilangnya sel-sel pembentuk

antibodi, dan kematian akibat infeksi sekunder. Virus penyakit Jembrana berada

dalam darah dan jaringan tubuh penderita dalam waktu yang cukup lama (Berata,

2007).

Sapi bali yang terserang penyakit Jembrana menunjukkan gejala klinis

demam tinggi, kelemahan, anoreksia, leukopenia, trombositopenia dan pembesaran

limfeglandula prescapularis dan prefemoralis. Tingkat kematian penyakit

Jembrana rendah sekitar 17-20% bahkan lebih rendah 11,5% (Stewart dkk., 2005;

Su dkk., 2009; Tenaya dkk., 2012).

2.3 Limfosit T

Limfosit T memegang peran sentral dalam respon imun dapatan. Limfosit

merupakan mediator respon imun humoral maupun seluler. Progenitor limfosit T

berasal dari sumsum tulang yang bermigrasi ke timus dan berdiferensiasi menjadi

sel limfosit T. Sel limfosit T sering juga disebut sel T. Sel T yang non aktif dialirkan

menuju kelenjar getah bening dan limfa. Dalam kelenjar getah bening dan limfa,

sel T terakumulasi dalam folikel dan zona marginal sekitar folikel. Sel limfosit T

imature (timosit) dipersiapkan dalam timus untuk memperoleh reseptor. Selain

mendapat molekul reseptor timosit juga mendapat molekul marka yang setelah

dewasa dikenal dengan molekul CD (Cluster of Differentiation) (Abbas dan

Lichtman, 2007; Subowo, 2009). Timosit menjadi matang bila reseptornya tidak

berinteraksi dengan peptida sel tubuh sendiri (self antigen) yang disajikan MHC

14

pada permukaan Antigen Presenting Cell (APC). Timosit yang mengenali peptida

sel tubuh sendiri (self antigen) yang disajikan oleh sel APC melalui bantuan MHC

akan dihancurkan melalui proses apoptosis. Sawar darah timus melindungi timosit

dari kontak dengan antigen sendiri. Proses ini disebut seleksi positip timosit yang

menghasilkan sel T cytotoxic (Tc) atau sel T helper (Th) (Abbas dan Lichtman,

2007; Baratawidjaya dan Rengganis, 2010). Dalam perkembangannya menjadi

matang, sel T mendapat kemampuan untuk mengenal benda asing, karena adanya

T Cell Receptor (TCR). TCR memiliki sifat diversitas, spesifisitas dan memori. Satu

sel limfosit hanya mengekspresikan reseptor untuk satu jenis antigen sehingga sel

tersebut hanya dapat mengenal satu jenis antigen saja. TCR ditemukan pada semua

sel T matang, dapat mengenal peptida antigen yang diikat Major Histocompatibility

Complek (MHC) dan dipresentasikan oleh sel APC (Hewitt, 2003; Baratawidjaya

dan Rengganis, 2010).

Sel T umumnya berperan pada proses peradangan, aktivasi fagositosis

makrofag, aktivasi dan proliferasi sel B dalam memproduksi antibodi. Sel T juga

berperan dalam pengenalan dan penghancuran sel yang terinfeksi virus. Sel T terdiri

atas sel T helper (Th) yang mengaktifkan makrofag untuk membunuh mikroba dan

sel T cytotoxic (Tc) yang membunuh sel terinfeksi mikroba atau virus dan

menyingkirkan sumber infeksi. Sel T juga dibedakan menjadi sel CD4+, CD8+, sel

T naif dan sel Natural Killer T (NKT) (Germain, 2002; Baratawidjaya dan

Rengganis, 2010).

Sel limfosit naif adalah sel limfosit matang yang meninggalkan timus dan

belum berdiferensiasi, belum pernah terpapar antigen dan menunjukkan molekul

15

permukaan CD45RA. Sel T helper disebut juga sel T inducer merupakan subset sel

T yang diperlukan dalam induksi respon imun terhadap antigen asing. Antigen yang

ditangkap, diproses dan dipresentasikan makrofag melalui MHC klas II ke sel

TCD4+. Selanjutnya sel TCD4+ diaktifkan dan memproduksi IL-2 autokrin yang

merangsang sel TCD4+ untuk berproliferasi menjadi subset sel Th1 dan Th2,

mensintesis sitokin yang mengaktifkan sel imun lain seperti TCD8+, sel B,

makrofag dan sel NK (Germain, 2002; Abbas dan Lichtman, 2007; Baratawidjaya

dan Rengganis, 2010).

Sel T CD8+ naif yang keluar dari timus disebut juga Cytolitic T (CTL) atau

Citotoxic T (Tc). Sel TCD8+ mengenal kompleks antigen MHC klas I yang

dipresentasikan APC. Molekul MHC klas I ditemukan pada semua sel tubuh yang

berinti. Fungsi sel TCD8+ antara lain menyingkirkan sel terinfeksi virus,

menghancurkan sel ganas dan menimbulkan penolakan pada transplantasi jaringan

(Hewitt, 2003; Baratawidjaya dan Rengganis, 2010). Sel TCD4+ atau limfosit T

helper (Th) berfungsi mengaktifkan jenis sel lain, dibedakan dalam klas fungsional

Th1 dan Th2. Th1 mempunyai kemampuan mengaktifkan makrofag, menghasilkan

sitokin IL2, IFNγ, TNFβ, mendorong limfosit B menghasilkan klas antibodi. Th2

mempunyai kemampuan mengaktifkan limfosit B menghasilkan antibodi

netralisasi (Subowo, 2009).

2.4 Limfosit B

Limfosit B adalah limfosit yang mengalami pematangan pada bursa

fabricius pada bangsa unggas, sumsum tulang pada mamalia. Karena itu disebut

dengan limfosit B atau sel B. Sel B diproduksi pertama selama fase embrionik dan

16

berlangsung terus selama hidup. Sebelum lahir yolk sac, hati dan sumsum tulang

janin merupakan tempat pematangan utama sel B dan setelah lahir pematangan sel

B terjadi di sumsum tulang. Pematangan sel B terjadi dalam berbagai tahap. Pada

unggas, sel B berkembang dalam bursa fabricius yang terbentuk dari epitel kloaka.

Pada manusia belum didapatkan hal yang analog dengan bursa tersebut dan

pematangan sel B terjadi di sumsum tulang atau di tempat yang belum diketahui.

Setelah matang sel B bergerak ke organ limpa, kelenjar getah bening dan tonsil

(Busslinger, 2004; Baratawidjaya dan Rengganis, 2010).

Reseptor sel B yang mengikat antigen multivalen asing akan memacu proses

proliferasi, diferensiasi menjadi sel plasma yang memproduksi antibodi,

membentuk sel memori dan mempresentasikan antigen ke sel T. Reseptor sel B

mengawali sinyal transduksi yang efeknya ditingkatkan oleh molekul kostimulator

yang kompleks. Perkembangan sel B dalam sumsum tulang adalah antigen

independen, tetapi perkembangan selanjutnya memerlukan rangsangan antigen. Sel

B yang diaktifkan berkembang menjadi limfoblas, selanjutnya menjadi sel plasma

yang memproduksi antibodi dan sel memori (Busslinger, 2004; Abbas dan

Lichtman, 2007).

2.5 Major Histocompatibility Complex (MHC)

MHC adalah molekul transmembran permukaan sel yang menyajikan

peptida antigenik kepada limfosit T. Istilah MHC digunakan untuk menyatakan

molekul permukaan sel penyaji antigen yang berlaku secara umum. Secara khusus

molekul MHC disebut juga dengan HLA (Human Leukocyte Antigen) pada manusia,

ChLA (Chimpanzee Leukocyte Antigen) pada simpanse, RhLA (Rhesus Leukocyte

17

Antigen) pada monyet rhesus, DLA (Dog Leukocyte Antigen) pada anjing, BoLA

(Bovine Leukocyte Antigen) pada sapi dan H-2 pada mencit (Subowo, 2009). Pada

domba disebut dengan Ovar leukocyte antigen, dan pada kambing disebut Cahi

leukocyte antigen (Amills dkk., 1998).

2.5.1 Struktur Gen MHC

Pada manusia molekul MHC disandi oleh sekelompok gen yang terdiri atas

140 gen terbentang pada lengan pendek (short arm) kromosom nomor 6, dengan

panjang sekitar 3,6 Mb (GÜnther dan Walter, 2000). Sedang ayam mempunyai gen

MHC yang pendek terdiri atas 19 gen (Belov dkk., 2006).

Gen MHC terdiri atas tiga klas yaitu MHC klas I, klas II dan klas III. MHC

klas III berkedudukan diantara klas I dan klas II (Gambar.2.2). MHC klas III

menyandi protein dalam serum dan cairan tubuh lainnya seperti C4, C2, faktor B

dan TNF. MHC klas I terdiri atas lokus A, B, C, yang masing-masing menyandi

polipeptida rantai α. MHC klas II terdiri atas lokus DP, DQ dan DR. Tiap lokus

menyandi rantai α dan β.

Gambar.2.2 Struktur Gen MHC (Rao, 2006).

Haplotipe yang khas secara individual biasanya mengandung seluruh lokus

dengan nomornya seperti (A1, B7, Cw4, DP5, DQ10, DR8). Tiap individu memiliki

18

sepasang haplotipe yang diperoleh dari ayah dan ibu / kedua induk pada hewan.

Gen MHC bersifat kodominan (Rao, 2006).

Pada sapi dan kambing gen MHC terletak pada kromosom 23 sedang pada

domba terletak pada kromosom 20 (Takeshima dkk., 2003). Istliah BTA23/Bos

taurus 23 sering digunakan untuk menyatakan letak MHC sapi pada kromosom 23.

MHC klas I sapi panjangnya sekitar 1.550 kilobasa (Amills dkk.,1998) atau

bervariasi mulai dari 770 kilobasa sampai 1.650 kilobasa (Behl dkk., 2012), yang

terdiri atas 10 sampai 20 klas gen yang terbagi dalam tiga lokus. MHC klas I pada

kambing terdiri atas 10 – 13 gen. BoLA klas I sangat polimorfik, sekitar 21 varian

telah ditemukan (Amills dkk.,1998). Panjangnya domain protein transmembrane

sering menjadi pembeda untuk keragaman varian gen BoLA klas I. Pada

kebanyakan bangsa sapi domain transmembrane tersusun atas 37 atau 35 asam

amino, kecuali pada Bos indicus ditemukan tersusun atas 36 asam amino (Bensaid

dkk., 1991 dalam Anon, 2002).

BoLA klas II sedikit berbeda dengan HLA klas II dan MHC klas II yang

ditemukan pada tikus. BoLA klas II terbagi atas dua subregio yaitu klas IIa dan klas

IIb yang berjarak 15 cM (senti Morgan). BoLA klas IIa terdiri atas lokus DR dan

DQ. BoLA DQ dan DR terletak sangat dekat dan linkage, juga dengan gen BoLA

klas III dan klas I. Hal ini mirip dengan struktur organisasi MHC pada manusia

(human orthologue) (GÜnther dan Walter, 2000). BoLA klas IIb terdiri atas lokus

DMA, DMB, LMP2, LMP7, dan TAP. Pada sapi juga diketahui adanya class II like

gen yang terdiri atas lokus DNA, DOB, DIB, DYA, dan DYB, namun fungsinya

belum diketahui. (Amills dkk., 1998; Behl dkk., 2012). Gen BoLA klas II terletak

19

pada daerah centromer dari koromosom 23 (BTA23) dan BoLA klas I berada di

distalnya / telomer dari BoLA klas II (Behl, dkk., 2012).

Gen BoLA DRA merupakan gen yang menyandi rantai α molekul DR pada

sapi. Selama ini diketahui gen BoLA DRA monomorfik, namun belakangan

dilaporkan oleh beberapa peneliti bahwa gen BoLA DRA mempunyai varian alel

yang menandakan bahwa gen BoLA DRA juga polimorfik (Behl dkk., 2012). Sangat

berbeda dengan gen BoLA DRB yang menyandi rantai β molekul DR yang sangat

polimorfik. Ada tiga lokus BoLA DRB yaitu DRB1, DRB2 dan DRB3, namun hanya

satu yang fungsional yaitu DRB3. BoLA DRB1 merupakan pseudogen sedang BoLA

DRB2 hampir tidak diekspresikan sama sekali dan monomorfik (Behl dkk., 2012).

BoLA DRB3 sangat polimorfik, memeiliki 6 ekson, namun ekson 2 adalah yang

paling polimorfik (Baxter, 2010). Panjang gen BoLA DRB3 sekitar 11,4 kilo

pasangbasa yang terdiri atas daerah promoter, gen DRB3 penyandi dan daerah

ujung 3́. Gen BoLA DRB3 exon 2 merupakan gen DRB3 yang menyandi rantai β1

dari molekul BoLA klas II sapi, dan merupakan satu-satunya gen BoLA DRB3 yang

diekspresikan secara luas hampir pada setiap individu sapi (Baxter, 2010;

Takeshima dkk., 2014). Gen BoLA DRB3.2 merupakan gen BoLA klas II yang

sangat polimorfik, dengan frekuensi alel yang sangat tinggi dan beragam (Behl

dkk.,, 2012; Takeshima dkk., 2014).

Gen BoLA DQ merupakan gen yang paling komplek, diketahui memiliki

lebih dari 50 alel yang tersebar pada 5 lokus yang berbeda (Behl, dkk., 2012).

Anderson dkk, dalam Behl dkk., (2012) melaporkan sedikitnya ada 9 varian alel

BoLA DQA dan 12 alel BoLA DQB, dan jumlah gen DQ bervariasi antar haplotipe.

20

Sekuen gen BoLA DQA dan BoLA DQB mirip dengan sekuen gen HLA klas II pada

manusia (Behl, dkk., 2012).

Seperti pada HLA klas III, BoLA klas III disusun oleh rangkaian gen yang

heterogen yang menyandi komplemen faktor BF, C4, steroid 21-hidroksilase

(CYP21), heat shock protein 70 (HSP70), tumor necrotic factor α (TNF α), tumor

necrotic factor β (TNF β) (Amills dkk., 1998). Pada sapi MHC klas III terletak pada

kromososm 23 (BTA23) lengan q21 sampai q22 (Gelhaus dkk, 2006). Daerah gen

MHC klas III terbentang sepanjang 700 kilobasa dengan 60 gen strukural, dan

merupakan daerah MHC padat gen ( Xie dkk., 2003 dalam Gelhaus dkk., 2006).

Sapi memiliki 21 gen MHC klas III yang homolog dengan manusia, dan merupakn

gen MHC yang conserved yang juga ditemukan pada mencit, babi dan kuda (Xie

dkk., 2003 dalam Gelhaus dkk., 2006). MHC klas III bukan bagian sesungguhnya

dari gen MHC, namun karena letaknya antara MHC klas I dan MHC klas II, dan

fungsinya terkait dengan fungsi molekul MHC serta ekspresinya dikontrol oleh gen

MHC, maka dimasukkan ke dalam bagian gen MHC (Rao, 2006).

2.5.2 Struktur Molekul MHC

Molekul MHC merupakan molekul permukaan sel transmembrane. MHC

klas I ditemukan pada hampir semua sel yang berinti (Abbas dan Lichtman 2007).

Molekul MHC klas I dibentuk oleh dua rantai polipeptida yaitu rantai berat α (44-

47 KDa) yang disusun oleh 346 asam amino dan rantai ringan β (12 KDa) yang

disusun oleh 99 asam amino. Ujung karboksil rantai α hidrofilik berada dalam

sitoplasma sel dan ujung aminonya menyembul dipermukaan sel. Kedua untaian

tersebut disela oleh segmen hidropobik yang berada dalam membran sel, sebagai

21

tempat melekatnya pada membran sel. Bagian rantai α yang menyembul

dipermukaan sel terdiri atas domain α1, α2 dan α3. Domain α3 merupakan bagian

yang berhubungan langsung dengan bagian transmembrane. Domain α3 berikatan

secara noncovalen dengan rantai β. Domain α3 juga merupakan bagian dari

molekul MHC klas I yang mengadakan ikatan dengan molekul CD8+ dari sel

limfosit T CD8+. Rantai α3 tidak mempunyai variasi (conserve). Domain α1 dan

α2 merupakan bagian terluar dari struktur MHC klas I, yang disusun oleh 90 asam

amino. Domain α1 dan α2 merupakan tempat berikatannya peptida antigenik yang

disajikan, serta menjadi tempat berikatan dengan molekul reseptor sel T (T cell

receptor/TCR) dari limfosit T CD8+ (Abbas dan Lichtman, 2007). Rantai β

merupakan molekul mikroglobulin, sehingga rantai β sering juga disebut dengan

mikroglobulin β atau β2 mikroglobulin. Rantai α disandi oleh gen MHC, sementara

rantai β disandi oleh gen yang terletak pada kromosom lain. Kedua rantai α dan β

merupakan anggota imunoglobulin (Ig) superfamili. Tanpa mikroglobulin β,

molekul MHC klas I tidak akan terekspresikan pada permukaan sel. Bila terjadi

cacat pada mikroglobulin β maka sel tidak mampu menyajikan peptida antigenik

klas I, yang dapat mengakibatkan terjadinya defisiensi sel limfosit T sitotoksik

(Rao, 2006).

Reseptor ikatan peptida antigenik (receptor binding site) yang disajikan

oleh melekul MHC klas I dibentuk oleh celah ikatan antara domain α1 dan α2.

Dinding celah reseptor antigen peptida pada MHC klas I berbentuk dua untaian α

helik, sedangkan lantainya berbentuk lembaran untaian β berlapis delapan (eight β

pleated sheets). Celah receptor binding site pada MHC klas I relatif tertutup oleh

22

dindingnya sehingga hanya mampu mengikat peptida yang relatif pendek yang

tersusun atas 8 sampai 11 asam amino. Asam amino penyusun domain α1 dan α2

terutama pada bagian receptor bainding peptida sangat bervariasi (polimorfik)

(Abbas dan Lichtman, 2007). Polimorfisme ini menyebabkan variasi permukaan

reseptor secara kimia. Masing-masing varain akan berikatan dengan antigen yang

sesuai. Permukaan reseptor difasilitasi oleh anchor site yang disusun oleh satu atau

lebih asam amino pada posisi tertentu. (Rao, 2006). Biasanya peptida yang mampu

diikat panjangnya 9 asam amino. Dan bagian dari peptida yang berikatan dengan

receptor binding peptide MHC klas I adalah asam amino nomor 2 dan nomor 9.

Permukaan receptor binding peptide yang berikatan dengan peptida nomor 2 dan

nomor 9 tersebut disebut anchor site. Karena itu bagian dari receptor binding

peptide harus sesuai secara fisik, seperti ukurannya, muatan listriknya,

hydrophobisitasnya. Sedang bagian dari peptida pada urutan asam amino nomor 3,

5 dan 7 akan menonjol keluar, merupakan bagian yang terpenting yang menentukan

spesifisitas untuk dikenali oleh sel limfosit T CD8+, seperti ditampilkan pada

Gambar. berikut (Winchester, 2003).

Gambar.2.3 Struktur Komplek Molekul MHC klas I – peptida (Winchester, 2003).

23

Molekul MHC klas II dibentuk oleh dua rantai polipeptida berbeda yaitu

rantai α dan β yang berikatan secara noncovalen. Baik rantai α maupun rantai β

disandi oleh gen MHC klas II. Rantai α beratnya 34 KDa terdiri atas domain α1 dan

α2, rantai β beratnya 28 KDa terdiri atas domain β1 dan β2. Rantai α maupun rantai

β mempunyai ujung amino pada bagian yang menonjol dipermukaan sel dan ujung

karboksil pada bagian sitoplasma sel yang disela oleh bagian transmembran. Bagian

tempat berikatannya antigen yang disajikan (receptor binding site), dibentuk oleh

celah ikatan domain α1 dan β1, dengan asam amino penyusun yang sangat

polimorfik. Domain α2 dan β2 tidak beragam (monomorfik). Domain β2

merupakan tempat berikatannya CD4+ dari sel limfosit T helper (Rao, 2006). Celah

receptor binding site pada MHC klas II terbuka pada salah satu ujungnya, sehingga

dapat mengikat peptida antigenik yang lebih panjang yang tersusun atas 13 sampai

25 asam amino. Pada receptor binding site juga ditemukan anchor site yang disusun

oleh asam amino nomor nomor 1, 4, 6 dan 9 (Winchester, 2003). Belakangan juga

dikenal anchor site nomor 7 dan 10 (Baxter, 2010). Bagian peptida nomor 2, 5, 7

dan 8 merupakan peptida yang menjadi penentu ikatannya dengan limfosit T CD4+

seperti ditampilkan pada Gambar 2.4 dan Gambar 2.5 berikut.

24

Gambar.2.4 Struktur Molekul MHC klas I dan MHC klas II (Rao, 2006).

Gambar. 2.5 Struktur komplek molekul MHC klas II- peptida-TCR (Winchester, 2003)

2.5.3 Mekanisme Penyajian Peptida Antigenik oleh MHC

Molekul MHC klas I akan menyajikan protein endogen, patogen intraseluler

atau potongan protein akibat keganasan (cancer) kepada limfosit T CD8+. Protein

tersebut akan diproses oleh proteosome menjadi potongan-potongan peptida yang

pendek, kemudian dengan bantuan transporter (TAP) diangkut ke retikulum

25

endoplasmik untuk berikatan dengan MHC klas I. Selajutnya melalui aparatus golgi

diangkut dengan vesikula sekretoris menuju membran sel untuk disajikan pada

permukaan sel seperti terlihat dalam Gambar.2.6 (Greene dkk., 2011).

Peptida yang disajikan oleh MHC klas I akan dikenali oleh limfosit T CD8+,

yang selajutnya akan membentuk ikatan melalui bantuan sel T reseptor (TCR).

Ikatan limfosit T CD8+ dengan komplek peptida dan MHC klas I menyebabkan

limfosit T CD8+ teraktivasi menjadi sel efektor limfosit T cytotoxic dan membunuh

sel tersebut (Greene dkk., 2011; Male dkk., 2006).

Gambar.2.6 Proses Penyajian peptida antigenik oleh MHC klas I (Male dkk., 2006).

MHC klas II terdapat pada sel penyaji antigen (APC/antigen presenting cell)

yang menyajikan peptida dari protein eksogen kepada limfosit T CD4+. Antigen

eksogen yang difagosit oleh makrofag atau ditelan melalui proses endositosis

26

seperti yang dilakukan oleh sel limfosit B, atau APC lain, diproses dalam endosome

menjadi molekul peptida dengan bantuan lysosome. Kemudian endosome

bergabung dengan vesikula dari aparatus Golgi yang mengandung MHC klas II,

sehingga peptida berikatan dengan MHC. Vesikula yang mengandung komplek

ikatan MHC klas II dengan peptida akan fusi dengan membran sel, dan peptida

disajikan di permukaan sel, seperti tampak pada Gambar. 2.7 dibawah ini (Male

dkk., 2006).

Gambar.2.7 Proses penyajian peptida eksogen oleh MHC klas II (Male dkk., 2006).

Disajikannya peptida antigenik oleh MHC klas II pada permukaan APC

akan direspon dan diikat oleh limfosit T CD4+. Ikatan tersebut menyebabkan

limfosit T CD4+ teraktivasi. Limfosit T CD4+ yang teraktivasi akan berdeferensiasi

menjadi limfosit T helper 1 (Th1) dan T helper 2 (Th2). Th1 akan mengaktivasi

27

makrofag untuk membunuh patogen. Limfosit T CD4+ yang teraktivasi juga

mensekresi sitokin seperti interleukin 2 (IL2), interleukin 4 ( IL4). Sitokin

kemudian merangsang proliferasi dan deferensiasi limfosit T CD4+ kembali

sehingga respon limfosit T CD4+ meningkat. Limfosit Th2 akan mengaktivasi

limfosit B menjadi sel plasma dan memproduksi antibodi. Sebagian limfosit B yang

teraktivasi akan menjadi sel memory dan membentuk antibodi pada paparan

selanjutnya sehingga respon imun pada paparan berikutnya menjadi lebih cepat dan

lebih optimal (Abbas dan Lichtman, 2007).

2.6 Antibodi

Antibodi adalah molekul protein yang dihasilkan oleh sel plasma sebagai

akibat interaksi antara limfosit B teraktifasi dengan antigen spesifik. Antibodi

memiliki kemampuan berikatan spesifik dengan antigen perangsangnya serta

mempercepat penghancuran dan penyingkirannya. Antibodi terdapat dalam

berbagai cairan tubuh dengan konsentrasi tertinggi terdapat pada serum darah.

Molekul antibodi beredar di dalam pembuluh darah dan pada proses peradangan

akan masuk ke jaringan tubuh (Abbas dan Lichtman, 2007; Greene dkk., 2011).

Interaksi antigen dengan antibodi bersifat non-kovalen dan pada umumnya

sangat spesifik. Antibodi hanya diproduksi oleh limfosit B dan disebarkan ke

seluruh tubuh secara eksositosis dalam plasma darah. Antibodi juga ditemukan

dalam cairan sekresi seperti mukus, susu, dan keringat (Abbas dan Lichtman, 2007;

Tizard, 2004).

Satu unit struktur antibodi merupakan glikoprotein (berat molekul sekitar

150.000 dalton) yang terdiri dari empat rantai polipeptida, yaitu dua rantai berat

28

(heavy (H) chain) dan dua rantai ringan (light (L) chain). Tiap rantai berat biasanya

sekitar 55 sampai 70 kD dan rantai ringan sekitar 24 kD. Rantai berat dan rantai

ringan terdiri atas daerah variable (V) dan daerah constan (C). Tiap rantai berat

biasanya mempunyai satu daerah variabel (VH) dan 3 atau 4 daerah constan (CH).

Sedang rantai ringan terdiri atas satu daerah variabel (VL) dan satu daerah constan

(CL). Satu rantai berat akan berikatan dengan satu rantai ringan dengan ikatan

disulfida. Dua rantai berat di daerah constan juga saling berikatan melalui ikatan

disulfida (Abbas dan Lichtman, 2007; Tizard, 2004).

Rantai berat (VH) dan rantai ringan (VL) terdiri dari sejumlah homolog yang

mengandung kelompok sequence asam amino yang mirip tetapi tidak identik. Unit-

unit homolog tersebut terdiri dari 110 asam amino yang disebut domain

imunoglobulin. Rantai berat mengandung satu domain variabel (VH) dan tiga atau

empat domain konstan lainnya (CH1, CH2, CH3, CH4, bergantung pada klas, dan

isotipe antibodi). Daerah antara CH1 dan CH2 disebut daerah hinge (engsel), yang

memudahkan pergerakan/fleksibilitas dari lengan Fab dari bentuk Y molekul

antibodi tersebut. Hal itu menyebabkan lengan tersebut dapat membuka atau

menutup untuk dapat mengikat dua antigen determinan yang terpisahkan oleh jarak

diantara kedua lengan tersebut (Abbas dan Lichtman, 2007; Baratawidjaya dan

Rengganis, 2010).

Ada 5 klas antibodi yaitu: IgG, IgA, IgM, IgE, dan IgD, yang dibedakan

menurut jenis rantai beratnya, masing-masing yaitu: γ, α, µ, ε, dan δ. Klas antibodi

IgD, IgE, dan IgG terbentuk dari struktur tunggal, sedangkan IgA mengandung dua

atau tiga unit dan IgM terdiri dari 5 unit yang dihubungkan dengan sambungan

29

disulfida. Antibodi IgG dibagi menjadi 4 subklas atau dikenal isotipe yaitu IgG1,

IgG2, IgG3, dan IgG4 (Abbas dan Lichtman, 2007; Baratawidjaya dan Rengganis,

2010).

Struktur dan fungsi IgG dapat dipecah oleh enzim pepsin dan papain

menjadi beberapa fragmen yang mempunyai sifat biologi yang khas. Perlakuan

dengan pepsin dapat memisahkan Fab2 dari daerah persambungan hinge (engsel).

Karena Fab2 adalah merupakan molekul bivalen sehingga dapat mempresipitasi

antigen. Enzim papain dapat memutus daerah diantara CH1 dan CH2 untuk

membentuk dua fragmen yang identik dan dapat bertahan dengan reaksi antigen-

antibodi dan juga satu non-antigen-antibodi fragmen yaitu daerah fragmen

kristalisabel (Fc). Bagian Fc ini adalah glikosilat yang mempunyai banyak fungsi

efektor yaitu: tempat perlekatan komplemen, sel reseptor makrofag, dan monosit,

serta dipakai untuk membedakan satu klas antibodi dengan lainnya (Tizard, 2004;

Baratawidjaya dan Rengganis, 2010).

2.6.1 Imunoglobulin G (IgG)

Imunoglobulin G adalah divalen antigen. Antibodi ini merupakan

imunoglobulin yang paling sering dan paling banyak ditemukan dalam sumsum

tulang belakang, darah, limfe, dan cairan peritoneal. Waktu paruhnya selama 23

hari dan merupakan imunitas yang baik. IgG dapat mengaglutinasi antigen yang

tidak larut dan satu-satunya imunoglobulin yang dapat melewati plasenta. IgG

adalah opsonin yang baik sebagai fagosit pada ikatan IgG reseptor. Imunoglobulin

ini merangsang “antigen-dependen cel-mediated cytotoxicity” (ADCC)-IgG Fab

untuk mengikat target sel, “Natural Killer”(NK) Fc-reseptor, mengikat Ig Fc, dan

30

sel NK membebaskan bahan toksik pada sel target. IgFc juga mengaktifkan

komplemen, menetralkan toksin, imobilisasi bakteri, dan menghambat serangan

virus (Abbas dan Lichtman, 2007; Baratawidjaya dan Rengganis, 2010).

2.7 Enzim Restriksi Endonuklease

Secara umum enzim restriksi endonuklease merupakan enzim nuklease,

yaitu enzim yang mampu memotong nukleotida. Ada dua jenis enzim nuklease,

yaitu DNAse yang mampu memotong DNA, dan RNAse yang memotong RNA.

DNAse yang memotong ditengah untaian DNA disebut endonuklease, sedang

DNAse yang memotong di ujung untaian DNA disebut eksonuklease (Lodish, dkk.,

1995).

Enzim restriksi endonuklease dihasilkan oleh bakteri dan arkeata. Bakteri

menghasilkan enzim endonuklease sebagai alat pertahanan terhadap serangan virus,

seperti saat adanya serangan virus bakteriophage. Enzim endonuklease akan

memotong DNA virus sehingga mampu membatasi perkembangan virus tersebut,

karena itu disebut restriksi (Anon, 2011). Enzim restriksi endonuklease mengenali

runutan nukleotida khas disepanjang untaian DNA, kemudian memotongnya di

dalam atau di luar runutan nukleotida khas yang dikenalinya tersebut. Runutan

nukleotida khas yang dikenali disebut restriction sites, dan nukleotida hasil

potongannya disebut restriction fragmen. Panjang restriction sites endonuklease

berbeda-beda, biasanya antara 4 sampai 6 nukleotida, namun ada juga sampai 8

nukleotida. Enzim restriksi endonuklease akan memotong untaian DNA dengan

memutus ikatan posfodiester (Lodish, dkk., 1995). Bakteri melindungi DNAnya

dengan mengahsilkan enzim metiltranferase yang akan memetilasi (menambahkan

31

gugus metil) pada runutan nukleotida DNAnya sendiri sehingga tidak dikenali dan

tidak dipotong oleh enzim endonuklease. Bakteri yang menghasilkan enzim

restriksi endonuklease juga menghasilkan enzim metiltranferase, kedua hal tersebut

disebut restriction – modification system (R-M) (Taylor, dkk., 2012).

Tempat pemotongan nukleotida oleh enzim endonuklease beragam, ada

yang memotong pada restriction sites, diluar restriction sites, ada yang bersifat

simetris, asimetris pada untaian doble stranded DNA (Bickle dan Kruger, 1993).

Runutan nukleotida yang dikenali sebagai situs pemotongan biasanya bersifat

palindromic yaitu akan sama urutannya pada untaian double stranded DNA bila

dibaca dari 5́→ 3́ (Lodish, dkk., 1995). Bila tempat pemotongan nukleotida tidak

ditengah-tengah situs pemotongan, akan menghasilkan hasil potongan berujung

tidak rata (sticky end) pada untaian double stranded DNA. Bila tempat pemotongan

ditengah-tengah runutan nukleotida situs pemotongan, akan menghasilkan hasil

pemotongan berujung tumpul (blunt end) (Lodish, dkk., 1995). Bila dua atau lebih

enzim restriksi endonuklease memiliki restriction sites yang sama maka kedua

enzim tersebut disebut isozchisomer. Walaupun dua enzim memiliki restriction

sites yang sama, tetapi tempat pemotongannya berbeda maka kedua enzim tersebut

disebut neozchisomer.

Enzim restriksi endonuklease dibedakan menjadi 4 tipe, berdasarkan pada

komposisi sub unit, posisi pemotongan, spesifisitas sekuen DNA, dan perlu

tidaknya kofaktor. Enzim restriksi endonuklease tipe I merupakan multisubunit

protein yang bekerja sebagai satu kesatuan protein yang komplek. Enzim tipe I

merupakan kombinasi antara restriksi dan modifikasi yang memotong DNA secara

32

acak pada daerah yang jauh dari restriction sites. Enzim tipe I mutlak memerlukan

ATP selama proses pemotongan DNA (Robert, dkk., 2003). Enzim tipe II

memotong DNA pada posisi tertentu dekat atau berada di dalam sekuen restriction

sites yang dikenalinya. Enzim tipe II memerlukan Mg2+ sebagai kofaktor. Enzim

tipe II menghasilkan fragmen-fragmen tertentu dengan pola pita-pita yang spesifik.

Enzim tipe inilah yang dipakai untuk berbagai percobaan dalam analisis DNA dan

kloning gen (Robert, dkk., 2003). Enzim tipe III juga merupakan kombinasi

restriksi dan enzim pemodifikasi. Enzim ini memotong DNA di luar sekuen yang

dikenal dan memerlukan 2 sekuen yang tidak bersifat palindromic pada orientasi

yang berlawanan pada untaian DNA. Enzin tipe III ini juga memerlukan ATP.

Enzim-enzim ini jarang menghasilkan potongan yang sempurna (Robert, dkk.,

2003). Enzim tipe IV merupakan enzim tipe baru yang memotong DNA yang

basanya telah dimodifikasi dengan metilasi, hidroksimetilasi dan glukosil-

hydroksimetilasi (Robert, dkk., 2003).