Jumat, 09 November 2012

ISI REKAYASA DNA BAKTERI (DNA RECOMBINAN)



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.