BAB I
ISI
REKAYASA DNA BAKTERI
(DNA RECOMBINAN)
A. Pengertian DNA Recombinan
DNA rekombinan adalah sebuah teknik
membuat susunan DNA baru dengan cara menyisipkan potongan DNA asing
ke dalam DNA organisme sehingga menghasilkan molekul DNA rekombinan
yang aktif. Dan pada saat organisme tersebut membelah diri molekul
DNA rekombinan tersebut ikut bereplikasi. Sebenarnya pada tahun 1973
telah muncul dan dikembangkan teknik untuk mengisolasi dan
menggabungkan potongan-potongan DNA yang tak sama sehingga dapat
dihasilkan molekul DNA rekombinan yang aktif. Teknik ini memungkinkan
adanya isolasi, manipulasi, dan produksi dalam jumlah besar ruas DNA
apa saja yang diinginkan dari tipe sel apa saja. Pada pokoknya
sel-sel bakteri semacam itu telah menerima gen asing dan merupakan
organisme baru. Sifat serta kemampuannya bisa sangat berbeda dari
inang maupun donornya.
B. Teknik DNA Recombinan
· Teknik mengisolasi DNA
· Teknik memotong DNA
· Teknik menggabung/
menyambung DNA
· Teknik memasukan DNA kedalam
sel hidup (vektor)
· Vektor berkembang dengan
sisipan DNA yang direkayasa
C. Cara Pemindahan DNA
1. Konjugasi
Konjugasi merupakan mekanisme
perpindahan informasi genetik (DNA) dari sel donor ke sel resipien
yang terjadi akibat adanya kontak sel dengan sel. Konjugasi bakteri
pertama kali ditemukan oleh Lederberg dan Tatum pada tahun 1946.
Mereka menggabungkan dua galur mutan Escherichia coli yang berbeda
yang tidak mampu mensintesis satu atau lebih faktor tumbuh esensiil
dan memberinya kesempatan untuk kawin.
Gambar Proses Konjungasi pada Sel
Bakteri
Pada proses konjugasi, sel donor
(jantan) memasukkan sebagian DNA ke dalam sel resipien melalui pili
seks yang dimiliki oleh sel jantan. Setelah DNA donor masuk ke dalam
sel resipien, enzim-enzim yang bekerja pada DNA resipien menggunting
dan mengeksisi suatu fragmen DNA resipien. Kemudian DNA donor
dipadukan ke dalam kromosom resipien di tempat DNA yang tereksisi.
Mekanisme ini sebenarnya berlangsung juga pada kegiatan transformasi
dan transduksi.
Dengan adanya proses konjugasi ini,
gen-gen tertentu yang membawa sifat resistensi pada obat dapat
berpindah dari populasi bakteri yang resisten ke populasi bakteri
yang tidak resisten. Oleh karenanya, bila hal tersebut terjadi pada
populasi bakteri bisa timbul multi drug resistance.
Gambar. Proses Konjungasi pada Sel
Bakteri
2. Transformasi
Transformasi pertama kali ditemukan
oleh Frederick Griffith pada tahun 1928. Dia mempelajari transformasi
satu tipe Streptococcus pneumoniae menjadi tipe yang berbeda. S.
pneumoniae dibagi menjadi 100 tipe lain yang berbeda atas dasar
perbedaan kimia pada kapsulnya. Jadi, tipe 1 menghasilkan kapsul yang
berbeda dengan tipe 2, dan seterusnya.
Transformasi ialah proses pemindahan
DNA bebas sel yang mengandung sejumlah informasi genetik (DNA) dari
satu sel ke sel lainnya. DNA tersebut diperoleh dari sel donor
melalui lisis sel alamiah atau dengan cara ekstraksi kimiawi. Begitu
fragmen DNA dari sel donor tertangkap oleh sel resipien, maka
terjadilah rekombinasi.
Gambar Proses Transformasi
Manfaat yang didapat dari transformasi
gen pada bakteri adalah :
a. Sarana penting dalam rekayasa
genetika.
b. Memetakan kromosom bakteri.
c. Bermanfaat dalam
penelitian-penelitian genetik bakteri di laboratorium.
3. Transduksi
Beberapa jenis virus berkembang biak di
dalam sel bakteri. Virus-virus yang inangnya adalah bakteri
seringkali disebut bakteriofage atau fage. Pada waktu fage
menginfeksi bakteri, fage memasukkan DNA-nya ke dalam bakteri
tersebut. DNA fage ini kemudian bereplikasi di dalam sel bakteri atau
berintegrasi dengan kromosom bakteri. Inilah yang dikenal dengan
transduksi. Jadi, transduksi adalah proses perpindahan gen dari suatu
bakteri ke bakteri lain oleh bakteriofage lalu oleh bakteriofage
tersebut plasmid ditransfer ke populasi bakteri. Transduksi ditemukan
oleh Norton Zinder dan Joshua Lederberg pada tahun 1952. Pada waktu
DNA fage dikemas di dalam pembungkusnya untuk membentuk
bakteri-bakteri fage baru, DNA fage tersebut dapat membawa sebagian
dari DNA bakteri yang telah menjadi inangnya. Selanjutnya, bila fage
menginfeksi bakteri lainnya, maka fage akan memasukkan DNA-nya yang
mengandung sebagian dari DNA bakteri inang sebelumnya. Dengan
demikian, fage tidak hanya memasukkan DNA-nya sendiri ke dalam sel
bakteri yang diinfeksinya, tetapi juga memasukkan DNA dari bakteri
lain yang ikut terbawa pada DNA fage. Jadi, secara alami fage
memindahkan DNA dari satu sel bakteri ke bakteri lainnya.
Ada dua tipe transduksi, yaitu:
Ø Transduksi terbatas
Pada proses ini tidak semua gen dapat
ditransfer. Transduksi terbatas terjadi saat profage telah
terintegrasi pada kromosom bakteri. Gen-gen bakteri yang mengalami
transduksi terbatas adalah yang berdekatan dengan profage yang
terintegrasi.
Ø Transduksi umum
Transduksi umum terjadi bila suatu fage
memindahkan gen dari kromosom bakteri atau plasmid. Pada saat fage
memulai siklus litik, enzim-enzim virus menghidrolisis kromosom
bakteri menjadi potongan-potongan kecil DNA. Setiap bagian dari
kromosom bakteri tersebut dapat digabungkan dengan kepala fage selama
perakitan fage. Fage yang telah berisi DNA sel bakteri dapat
menginfeksi sel lain dan mentransfer gen bakteri di dalam sel
resipien DNA bakteri dan bergabung dengan rekombinasi homolog
menggantikan gen dalam sel resipien. Transduksi ini terjadi pada
bakteri gram positif dan gram negatif.
Gambar. 6 Proses Transduksi pada Sel
Bakteri
D. Perangkat Bakteri
· Enzim endonuklease restriksi
: Untuk memotong DNA dengan sangat spesifik sehingga sekuennya
disebut molindrom (MOM). Dapat memotong DNA dari sistem biologi
apapun apabila mempunyai sekuens yang sama.
· Enzim ligase : Enzim yang
menggabungkan potongan DNA, beberapa diantaranya dapat menggabungkan
fragmen-fragmen DNA yang berbeda.
· Plasmid : sebagai vektor
untuk mengklonkan gen atau fragmen DNA, dan juga untuk mengubah sifat
bakteri.
· Pustaka genom : untuk
menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan
· Transposon: untuk
mutagenesis dan menyisipkan penanda
· Enzim transkrip balik:
membuat DNA berdasarkan RNA
· Pelacak DNA/RNA: untuk
mendeteksi gen/fragmen DNA yg diinginkan atau mendeteksi klon yg
benar
E. Cara menyisipkan Gen
Jika kita ingin memasukkan suatu gen
manusia ke dalam sel lain, gen perlu diisolasi, sehingga dapat
disisipkan dalam sel baru. Contoh: gen insulin manusia diisolasi
kemudian digabungkan dalam sel bakteri E. coli selanjutnya gen yang
disisipkan tersebut menyebabkan sel bakteri memproduksi protein
insulin manusia, yang dapat diberikan pada penderita diabetes
Gambar Rekayasa Genetik
Penyiapan molekul DNA kromosom yang
mengandung gen yang akan di-kloning.
Pemotongan molekul DNA kromosom,
untuk memperkecil ukurannya serta analisa ukuran hasil pemotongan.
Pemotongan ini diatur sedemikian hingga fragment molekul DNA (gen)
yang dikehendaki tidak terpotong.
Peng-insersi-an Fragment DNA yang
mengandung suatu gen yang akan diklon ke suatu molekul DNA sirkular
(disebut dengan vektor) untuk menghasilkan suatu molekul DNA
rekombinan (chimaera).
Bagaimana memasukkan
(insersi/transformasi) molekul DNA rekombinan kedalam sel inang (host
cell), umumnya bakteri atau sel hidup lainnya.
Bagaimana menumbuhkan sel hasil
transformasi pada suatu medium untuk dapat diseleksi lebih lanjut
nantinya.
Bagaimana vektor dengan gen
terinsersi (molekul DNA Rekombinan) menggandakan diri menghasilkan
sejumlah kopi yang sama.
Bagaimana sel inang membelah diri
dan tentunya dengan mengkopi juga seluruh molekul DNA rekombinan yang
ada di dalam sel-nya.
Setelah sejumlah kali ulangan
pembelahan, suatu koloni, atau klon dengan kandungan molekul DNA
rekombinan yang sama akan dihasilkan.
Setelah itu bagaimana memilih
diantara koloni-koloni sel yang tumbuh, 1 atau lebih yang mengandung
DNA rekombinan yang dimaksud.
Bagaimana mendapatkan (mengisolasi)
DNA rekombinan dari sel pembawanya untuk diteliti lebih lanjut
semisal ditentukan urutan DNA-nya, dan untuk di-insersi-kan ke dalam
vektor ekspresi sehingga dapat diproduksi lebih banyak.
Menurut Brown (1990) setidaknya ada 6
hal dasar yang harus difahami dan dikuasai untuk melakukan kegiatan
eksperimen kloning gen, yang meliputi :
Penyiapan sampel DNA kromosom murni
Pemotongan molekul DNA
Analisa ukuran fragment DNA hasil
pemotongan
Penggabungan molekul DNA dengan
vektor untuk menghasilkan molekul DNA rekombinan
Pengenalan (insersi) DNA ke dalam
sel hos
F. Manfaat Rekayasa Genetika
Bakteri
1. Pembuatan insulin manusia dari
bakteri ( Sel pancreas yang mempu mensekresi Insulin digunting ,
potongan DNA itu disisipkan ke dalam Plasmid bakteri ) DNA rekombinan
yang terbentuk menyatu dengan Plasmid diinjeksikan lagi ke vektor ,
jika hidup segera dikembangbiakkan.
2. Terapi gen
3. Pembuatan antibiotik, vaksin
4. Pembuatan serum
5. Kloning
6. Semangka tanpa biji
7. Padi tahan wereng
G. Kekhawatiran
Teknologi ini menimbulkan beberapa
kekhawatiran diantara para ahli :
ü Kekhawatiran bahwa produksi
molekul-molekul DNA rekombinan yang fungsional in vivo dapat terbukti
berbahaya secara biologis. Sebagai contoh : bila bakteri tersebut
dibawa ke mikroba seperti Escherichia coli yang merupakan bakteri
komensal di usus manusia dan dapat mempertukarkan informasi genetis
dengan tipe-tipe bakteri yang lain dan dapat menyebar luas diantara
manusia, hewan, tumbuhan, dan yang lainnya.
ü Kekhawatiran terbentuknya
palsmid-plasmid bakteri baru yang dapat bereplikasi secara swantantra
yang bila tidak diawasi secara ketat, dapat memasukkan determinan
genetis untuk resistensi antibiotik atau pembentukan toksin bakteri
ke dalam galur-galur bakteri yang pada waktu tersebut tidak membawa
determinan semacam itu.
ü Percobaan untuk menghubungkan semua
segmen DNA virus onkogenik ataupun virus hewani yang lain menjadi
unsur-unsur DNA yang melangsungkan replikasi secara swantantra,
seperti plasmid bakteri atau DNA viral lainnya, sebab penyebaran
molekul DNA dengan cara seperti itu mungkin meningkatkan terjadinya
kanker ataupun penyakit yang lain.
BAB II
PENUTUP
KESIMPULAN
Dari berbagai penjelasan diatas dapat
disimpulkan bahwa :
1. Rekayasa DNA Bakteri atau bisa
juga disebut sebagai DNA recombinan adalah sebuah teknik membuat
susunan DNA baru dengan cara menyisipkan potongan DNA asing ke dalam
DNA organisme sehingga menghasilkan molekul DNA rekombinan yang
aktif.
2. Ada beberapa teknik DNA bekteri
yaitu : teknik memotong DNA, teknik menggabung/menyabung DNA, teknik
mengisolasi DNA, teknik memasukkan DNA ke dalam sel hidup (vektor)
dan vektor berkembang dengan sisipan DNA yang direkayasa.
3. Ada tiga cara untuk memindahkan
DNA yaitu konjugasi, transformasi dan induksi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar