Investigating The Role of Tribolium castaneum (Herbst, 1797) Oddskipped Developmental Genes: Sister-of-Odd-and-Bowel, Drumstick; and Hes Developmental Genes: Similar-to-Deadpan-2; in Segmentation Using pRNAi Gene Knockdowns

Ibar Kairan Massadiah, Sukirno, S.Si., M.Sc., Ph.D.

2026 | Skripsi | BIOLOGI

Serangga membagi tubuhnya menjadi segmen-segmen yang berbeda secara morfologis akibat kerja gen segmentasi yang mengkode berbagai faktor transkripsi. Pada Tribolium castaneum, dua keluarga gen segmentasi tersebut adalah keluarga odd-skipped dan Hes. Keluarga odd-skipped mencakup Tc-sob dan Tc-drm yang mengkode faktor transkripsi zinc-finger, sedangkan Hes mencakup Tc-sidpn2 yang mengkode faktor transkripsi Helix–Loop–Helix. Tc-sob dan Tc-drm diduga terlibat dalam segmentasi karena pola ekspresinya yang tumpang tindih dengan Tc-odd, sebuah gen pair-rule yang diperlukan untuk segmentasi yang tepat. Selain itu, Tc-sob juga berperan dalam pembentukan sendi kaki. Fungsi Tc-sidpn-2 sejauh ini hanya disimpulkan dari ortolognya pada Drosophila dalam proses neurogenesis dan belum diteliti secara langsung. Gen ini juga diduga berperan dalam segmentasi karena pola ekspresinya di sepanjang kepala dan tubuh. Knockdown gen menggunakan parental RNAi  dilakukan untuk menjelaskan peran gen-gen tersebut dalam segmentasi pada T. castaneum strain San Bernardino. Hasil RNAi menunjukkan tidak adanya fenotipe mutan yang konsisten pada knockdown Tc-sob, Tc-drm, maupun knockdown ganda keduanya, sehingga menunjukkan bahwa perannya dalam segmentasi kemungkinan kecil. Namun, terdapat kemungkinan bahwa kedua gen ini bersifat redundan satu sama lain dan juga dengan Tc-odd, mengingat pola ekspresi yang tumpang tindih yang telah dilaporkan sebelumnya, sehingga memerlukan pembungkaman ketiga gen sekaligus. Fungsi Tc-sidpn2 kemungkinan tidak terletak pada segmentasi, melainkan lebih pada pembentukan sistem saraf, yang tidak dapat diamati melalui preparasi kutikula. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan fungsi Tc-sob, Tc-drm, dan Tc-sidpn2. Eksperimen seperti hibridisasi in situ untuk memeriksa pola ekspresi guna mengonfirmasi pembungkaman gen, serta penggunaan fragmen RNAi yang berbeda dan konsentrasi yang lebih tinggi, dapat dilakukan dalam studi fungsional di masa depan. 

Insects segment their bodies into morphologically distinct segments due to segmentation genes which encode various transcription factors. Within Tribolium castaneum two such family of segmentation genes are the odd-skipped and Hes genes. The odd-skipped family include Tc-sob, Tc-drm which encode zinc-finger transcription factors while the Hes genes include Tc-sidpn2 which encode Helix–Loop–Helix transcription factors. Tc-sob and Tc-drm are thought to be implicated in segmentation due to their expression patterns overlapping with Tc-odd. A pair rule gene required for proper segmentation. Furthermore Tc-sob has a role in leg joint formation. Tcsidpn-2 has only had its function in neurogenesis inferred from Drosophila orthologues and has yet to be investigated. It too is thought to play a role in segmentation due to its expression patterns along the head and body. Parental RNAi mediated gene knockdowns were carried out in order to elucidate their roles in segmentation in T. castaneum San Bernardino strain. Results from RNAi showed a lack of consistent mutant  of T. castaneum in Tc-sob, Tc-drm, and their double knockdowns indicating its role is unlikely within segmentation. However, there is a possibility that they are both redundant to both each other and Tc-odd due to previously reported overlapping expression patterns. Requiring gene silencing to all three genes. Tc-sidpn2’s function is unlikely to lie in segmentation and more in nervous system formation which was unable to be observed from cuticle preparations. Further investigation is required to determine the function of Tc-sob, Tc-drm, and Tc-sidpn2. Experiments such as in situ hybridisation to check expression patterns to confirm gene silencing; RNAi using other fragments and higher concentrations may be done for future functional studies.  

Kata Kunci : Hes gene family, odd-skipped gene family, segmentation, Tribolium castaneum