Penemuan Gen Baru yang Memungkinkan Ikan Bisa '‘Menghilang’'

Para peneliti yang dipimpin oleh Roger Cone, Ph.D. Vanderbilt, telah menemukan anggota baru dari keluarga gen yang memiliki pengaruh kuat pada pigmentasi dan pengaturan berat badan.

Gen ini merupakan anggota ketiga dari keluarga agouti. Dua gen agouti telah diidentifikasi sebelumnya terdapat pada manusia. Satu membantu menentukan warna kulit dan rambut, dan yang lain mungkin memainkan peran penting dalam obesitas dan diabetes.

Gen baru, yang disebut agrp2, telah ditemukan secara eksklusif di dalam tulang ikan, termasuk ikan zebra, trout dan salmon. Protein itu memungkinkan ikan mengubah warna secara dramatis untuk menyesuaikan lingkungan mereka, demikian laporan para peneliti minggu ini dalam edisi awal Prosiding National Academy of Sciences (PNAS).

“Ketika mahasiswa pascasarjana saya, Youngsup Song, menemukan sebuah protein agouti ketiga di kelenjar pineal ikan, organ yang mengatur ritme sehari-hari sebagai respon terhadap cahaya, pada awalnya kami pikir kami telah menemukan jalur yang mengatur rasa lapar harian,” kata Cone, ketua Departemen Fisiologi & Biofisika Molekuler dan direktur dari Institut Vanderbilt untuk Obesitas dan Metabolisme.

“Itu merupakan mekanisme yang membuat Anda lapar pada siang hari, tetapi tidak pada malam hari,” lanjutnya. “Namun, Chao Zhang, seorang mahasiswa pascasarjana yang menindaklanjuti penelitian, akhirnya menemukan bahwa protein agouti ini … terlibat dalam perubahan pigmen secara cepat yang memungkinkan ikan beradaptasi terhadap lingkungannya.”

Fenomena ini, yang disebut adaptasi latar belakang, juga telah diamati berada pada mamalia. Mantel dari kelinci Arktik, misalnya, berubah dari cokelat pada musim panas untuk menyamarkan diri dengan putih salju musim dingin.

Berbeda dengan mamalia yang harus menumbuhkan mantel baru untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan, ikan, amphibi dan reptil dapat mengubah warna kulitnya dalam hitungan menit.

Gen agouti pertama, yang menghasilkan pola bergaris “agouti” pada berbagai mamalia, ditemukan pada tahun 1993. Pada tahun yang sama, Cone beserta rekan-rekannya di Universitas Oregon Health Sciences di Portland melaporkan penemuan gen yang mengkodekan reseptor melanocortin-1, pemain kunci dalam kisah pigmentasi.

Mereka menunjukkan bahwa protein agouti mencegah reseptor melanocortin-1 pada melanosit (sel pigmen) di kulit dari pergantian pada produksi pigmen hitam-coklat, dan malah menggeser pigmen ke warna kuning-merah.

Gen agouti kedua mengkodekan protein kerabat agouti (AgRP), yang menghambat reseptor melanocortin di otak. Ini mencegah reseptor melanocortin-4 dari asupan makanan menghambat, dan dengan demikian merangsang rasa lapar.

Dalam makalah saat ini, kelompok Cone melaporkan bahwa protein yang baru ditemukan, AgRP2, mengatur ekspresi gen prohormon pmch dan pmchl, prekursor untuk hormon berkonsentrasi melanin, yang memiliki efek pencerahan pigmen.

“Secara bersamaan, protein agouti serbaguna dan reseptor melanocortin bertanggung jawab mengatur berat badan, pola berkelompok pada mantel mamalia, dan bahkan rambut merah pada kebanyakan orang,” kata Cone. Pekerjaan saat ini menunjukkan bahwa protein agouti juga terlibat dalam mekanisme kamuflase yang digunakan oleh ribuan spesies ikan.

Cone, yang datang ke Vanderbilt pada tahun 2008, telah menghabiskan sebagian besar karirnya mempelajari bagaimana reseptor melanocortin di otak mengatur berat badan. Dia beserta rekan-rekannya telah mempublikasikan lebih dari tiga lusin makalah yang mengelusidasi unsur-unsur dari sistem sinyal yang kompleks.

Zhang merupakan penulis pertama dari makalah PNAS, upaya kolaborasi para ilmuwan dari Institut Salk untuk Sains Biologi, Universitas California di Santa Cruz, Universitas Oregon, serta Vanderbilt.

Penelitian ini didukung oleh Institut Kesehatan Nasional dan Yayasan Bristol-Myers Squibb.

Sumber Artikel: mc.vanderbilt.edu
Referensi Jurnal:
C. Zhang, Y. Song, D. A. Thompson, M. A. Madonna, G. L. Millhauser, S. Toro, Z. Varga, M. Westerfield, J. Gamse, W. Chen, R. D. Cone. Inaugural Article: Pineal-specific agouti protein regulates teleost background adaptation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010; DOI: 10.1073/pnas.1014941107