APLIKASI PRAKTIS DARI ASAM NUKLEATGetta Austin Mangiring
(1306405364)
AbstrakAsam nukleat terdiri dari DNA dan RNA yang merupakan
tempat penyimpanan informasi genetik. Asam nukleat merupakan bagian
penting di dalam tubuh manusia karena menyimpan, mentransmisi, dan
mentranslasi informasi genetik manusia. Pada saat ini, sudah banyak
teknologi canggih yang memanfaatkan asam nukleat sebagai bahan
dasarnya. Teknologi tersebut bergerak di bidang kedokteran,
industri farmasi, forensik, lingkungan, dan pertanian.
Kata KunciAsam nukleat, DNA, RNA, PCR, Terapi Gen, Forensik,
Kloning, Teknologi Transgenik, dan Teknologi Plasmid
Pendahuluan
Beberapa fungsi penting asam nukleat adalahmenyimpan,
menstransmisi, dan mentranslasi informasi genetik; metabolisme
antara (intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi
energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat
gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi
reduksi. Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA
(deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan RNA
(ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA
berupa anion dan pada umumnya terikat oleh protein dan bersifat
basa. Senyawa gabungan antara protein dan asam nukleat disebut
nucleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan polimer seperti
protein tetapi unit penyusunnya adalah nukleotida. ATP adalah salah
satu contoh nukleotida asam nukleat bebas yang berperan sebagai
pembawa energi.
Asam nukleat merupakan polimer besar dengan ukuran yang
bervariasi antara 25.000 /1.000.000 s/d 1 milyar. Asam nukleat baik
DNA maupun RNA tersusun dari monomer nukleotida . Nukleotida
tersusun dari gugus fosfat, basa nitrogen dan gula pentosa. Basa
nitrogen berasal dari kolompok purin dan pirimidin. Purin utama
asam nukleat adalah adenin dangua nin, sedangkan pirimidinnya
adalah sitosin, timin danuras il.Bioteknologi modern memberikan
sumbangan yang sangat besar bagi bidang kedokteran, baik dalam
diagnosis penyakit maupun dalam dalam perkembangan produk farmasi.
Salah satu manfaat teknologi DNA dan Human Genome Project adalah
pengidentifikasian gen-gen yang mutasinya bertanggung jawab atas
penyakit-penyakit genetik. Beberapa aplikasi dari teknologi DNA
adalah sebagai berikut:Asam ribonukleat (ribonucleic acid, RNA)
senyawa yang merupakanbahan genetikdan memainkan peran utama
dalamekspresi genetik. Dalamdogma pokok(central dogma)genetika
molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA
dan ekspresifenotipikyang diwujudkan dalam bentuk protein.Struktur
dasar RNA mirip denganDNA. RNA merupakanpolimeryang tersusun dari
sejumlahnukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat,
satu guguspentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer
tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu
nukleotida dengan guguspentosadari nukleotida yang lain.Perbedaan
RNA dengan DNA terletak pada satu gugushidroksilcincingulapentosa,
sehingga dinamakanribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA
disebutdeoksiribosa. Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA,
kecualibasatiminapada DNA diganti denganurasilpada RNA. Jadi tetap
ada empat pilihan:adenina,guanina,sitosina, atau urasil untuk
suatunukleotida.
I. Diagnosis PenyakitDalam menelusuri pathogen-patogen tertentu,
dimanfaatkan PCR dan probe asam nukleat berlabel. Misalnya, karena
urutan DNA HIV diketahui, PCR dapat digunakan untuk memperkuat
(mengamplifikasi), dan kemudian mendeteksi DNA HIV dalam sampel
darah atau jaringan. Hal ini sering merupakan cara terbaik untuk
mendeteksi suatu infeksi yang tampakPCR (Polymerase Chain Reaction)
merupakan suatu teknik perbanyakan (amplifikasi) potongan DNA
secarain vitropada daerah spesifik yang dibatasi oleh dua buah
primer oligonukleotida. Primer yang digunakan sebagai pembatas
daerah yang diperbanyak adalah DNA untai tunggal yang urutannya
komplemen dengan DNA templatnya. Proses tersebut mirip dengan
proses replikasi DNA secarain vivoyang bersifat semi
konservatif.1)DenaturasiSelama proses denaturasi, DNA untai ganda
akan membuka menjadi dua untai tunggal. Hal ini disebabkan karena
suhu denaturasi yang tinggi menyebabkan putusnya ikatan hidrogen
diantara basa-basa yang komplemen. Pada tahap ini, seluruh reaksi
enzim tidak berjalan, misalnya reaksi polimerisasi pada siklus yang
sebelumnya. Denaturasi biasanya dilakukan antara suhu 90oC
95oC.2)Penempelan primerPada tahap penempelan primer (annealing),
primer akan menuju daerah yang spesifik yang komplemen dengan
urutan primer. Pada prosesannealingini, ikatan hidrogen akan
terbentuk antara primer dengan urutan komplemen pada template.
Proses ini biasanya dilakukan pada suhu 50oC 60oC. Selanjutnya, DNA
polymerase akan berikatan sehingga ikatan hidrogen tersebut akan
menjadi sangat kuat dan tidak akan putus kembali apabila dilakukan
reaksi polimerisasi selanjutnya, misalnya pada 72oC.3)Reaksi
polimerisasi (extension)Umumnya, reaksi polimerisasi atau
perpanjangan rantai ini, terjadi pada suhu 72oC. Primer yang telah
menempel tadi akan mengalami perpanjangan pada sisi 3nya dengan
penambahan dNTP yang komplemen dengan templat oleh DNA polimerase.
Jika siklus dilakukan berulang-ulang maka daerah yang dibatasi oleh
dua primer akan diamplifikasi secara eksponensial (disebut amplikon
yang berupa untai ganda), sehingga mencapai jumlah copy yang dapat
dirumuskan dengan (2n)x. Dimana n adalah jumlah siklus dan x adalah
jumlah awal molekul DNA. Jadi, seandainya ada 1 copy DNA sebelum
siklus berlangsung, setelah satu siklus, akan menjadi 2 copy,
sesudah 2 siklus akan menjadi 4, sesudah 3 siklus akan menjadi 8
kopi dan seterusnya. Sehingga perubahan ini akan berlangsung secara
eksponensial. PCR dengan menggunakan enzimTaq DNA polimerasepada
akhir dari setiap siklus akan menyebabkan penambahan satu
nukleotida A pada ujung 3 dari potongan DNA yang dihasilkan.
Sehingga nantinya produk PCR ini dapat di kloning dengan
menggunakan vektor yang ditambahkan nukleotida T pada ujung-ujung
5-nya. Proses PCR dilakukan menggunakan suatu alat yang
disebutthermocycler.
II. Terapi GenTerapi gen adalah suatu teknik untuk memperbaiki
gen yang cacat atau rusak sehingga dapat menimbulkan penyakit.
Upaya-upaya pada terapi gen manusia belum menghasilkan manfaat pada
pasien yang bisa dibuktikan. Akan tetapi untuk setiap kelainan
genetic yang bisa ditelusuri hingga ke alel rusak tunggal,
seharusnya secara teoritis ada kemungkinan untuk mengganti atau
melengkapi alel rusak itu dengan alel yang masih berfungsi normal
dengan menggunakan teknik DNA rekombinan. Alel baru dapat
diselipkan ke dalam sel somatic dari jaringan yang di pengaruhi
kelainan tersebut dalam diri manusia. Agar terapi gen sel somatic
itu permanen, sel yang menerima alel normal haruslah sel yang
memperbanyak diri sepanjang hidup si pasien, sehingga alel
cangkokan akan bereplikasi dan terus diekspresikan.Selama ini
pendekatan terapi gen yang berkembang adalah menambahkan gen-gen
normal ke dalam sel yang mengalami ketidak normalan. Pendekatan
lain adalah melenyapkan gen abnormal dengan gen normal dengan
melakukan rekombinasi homolog. Pendekatan ketiga adalah mereparasi
gen abnormal dengan cara mutasi balik selektif, sedemikian rupa
sehingga akan mengembalikan fungsi normal gen tersebut. Selain
pendekatan-pendekatan tersebut, ada pendekatan lain untuk terapi
gen, yaitu mengendalikan regulasi ekspresi gen abnormal
tersebut.Vektor Terapi Gen, antara lain: VirusVirus dapat digunakan
sebagai kendaraan yang baik dalam membawa gen ke dalam tubuh
manusia. Jika virus tersebut memiliki 2 gen yaitu gen A dan gen B,
dimana gen A mengkodekan protein yang memungkinkan virus ini untuk
menyisipkan diri ke genom inang, dan gen B menyebabkan penyakit
yang terkait dengan virus ini. Saat ingin menggantikan gen B dengan
gen C, yaitu gen yang normal dan hendak kita masukkan ke dalam
tubuh manusia, maka dilakukan rekayasa ulang virus sehingga gen B
dapat digantikan oleh gen C, sementara gen A tetap pada fungsi
awalnya. Dengan mengganti gen B dengan gen C, maka sel yang
abnormal akan di gantikan.
RetrovirusDalam prosedur ini, retrovirus yang dilemahkan
digunakan sebagai vector untuk memasukkan alel normal suatu gen ke
dalam sel pasien yang tidak memilikinya. Metode ini memanfaatkan
kenyataan bahwa retrovirus menyelipkan satu salinan asam nukleatnya
(transkrip DNA dari genom RNA-nya) ke dalam DNA kromosom sel
inangnya. Jika asam nukleatnya mencakup gen asing dan gen ini
diekspresikan, sel tersebut dan turunan mitotiknya akan memiliki
produk gen tersebut yang secara potensial akan disembuhkan. Sel
yang terus berproduksi selama hidupnya, seperti sel sumsum tulang,
merupakan calon yang ideal untuk terapi gen
Adenoviruses
Resiko Terapi Gen ialah:a. Virus yang disuntikkan ke dalam tubuh
bisa saja virus tersebut memasuki sel tubuh yang lain (bukan hanya
sel kanker seperti yang diharapkan) dan bila mengenai sel
reproduksi, maka mutasi ini akan diturunkan juga pada keturunan
penderitab. Gen yang ditransfer dan menempel pada lokasi yang salah
dalam rantai DNA, bisa menimbulkan mutasi genetik yang berbahaya
merusak DNA, bahkan kanker jenis baru.c. Gen yang ditransfer bila
bereaksi berlebihan di lingkungan barunya (sel kanker) sehingga
akan menimbulkan peradangan, atau memicu reaksi
pertahanan/perlawanan sel kankernya.d. Terapi gen melalui virus
vector dapat menyebabkan infeksi dan / atau peradangan dari
jaringan, dan pengenalan buatan virus ke dalam tubuh dapat memulai
proses penyakit lain.
III. Forensik Menggunakan Teknologi DNAPada kriminalitas dengan
kekerasan, darah atau jaringan lain dalam jumlah kecil dapat
tertinggal di tempat kejadian perkara (TKP) atau pada pakaian atau
barang-barang lain milik korban atau penyerangnya. Jika ada
perkosaan, air mani dalam jumlah kacil dapat ditemukan dari tubuh
korban. Jika jaringan atau air mani cukup tersedia, maka
laboratorium forensik dapat menentukan jenis darah atau jenis
jaringan dengan menggunakan antibodi untuk menguji protein
permukaan-sel yang spesifik. Akan tetapi, pengujian seperti ini
membutuhkan jaringan yang agak segar dalam jumlah yang relatif
banyak. Selain itu, karena terdapat banyak orang dalam populasi
dengan jenis darah autau jaringan yang sama, pendekatan ini tidak
dapat memberikan bukti kuat tentang pelakunya.Di lain pihak,
pengujian DNA dapat mengidentifikasi pelaku dengan derajat
kepastian yang jauh lebih tinggi, karena urutan DNA setiap orang
itu unik (kecuali untuk kembar identik). Analisis RFLP (Restriction
Fragment Length Polymorphism) dengan Southern blotting merupakan
metode untuk pendeteksian kemiripan dan perbedaan sampel DNA dan
hanya membutuhkan darah atau jaringan lain dalam jumlah yang sangat
sedikit (kira-kira 1.000 sel). Misalnya, dalam kasus pembunuhan
metode ini dapat digunakan untuk membandingkan sampel DNA dari
tersangka, korban, dan sedikit darah yang dijumpai di TKP. Probe
radioaktif menandai pita elektroforesis yang mengandung penanda
RFLP tertentu. Biasanya saintis forensik menguji kira-kira lima
penanda; dengan kata lain hanya beberapa bagian DNA yang diuji.
Akan tetapi, rangkaian penanda dari suatu individu yang demikian
sedikit pun sudah dapat memberikansidik jari DNA, atau pola pita
spesifik yang berguna untuk forensik karena probabilitas bahwa dua
orang (yang bukan kembar identik) akan memiliki rangkaian penanda
RFLP yang tepat sama adalah sangat kecil.Saat ini, sebagai ganti
RFLP, variasi dalam panjang DNA satelit semakin banyak digunakan
sebagai penanda untuk penyidikjarian DNA. Bahwa DNA satelit terdiri
atas urutan basa yang berulang secara tandem (berurut) di dalam
genomnya. Urutan satelit yang beranfaat untuk keperluan forensik
ialah mikrosatelit yang panjangnya kira-kira 10-100 passangan basa,
yang memiliki unit berulang hanya beberapa pasangan basa, dan yang
sangat bervariasi dari satu orang ke orang yang lain. Misalnya satu
individu dapat saja memiliki unit ACA yang berulang 65 kali pada
satu lokus genom, 118 kali pada lokus kedua, dan seterusnya,
sementara individu lain agaknya akan memiliki jumlah perulangan
yang berbeda pada lokus-lokus tersebut. Lokus genetik polimorfik
tersebut biasanya disebut perulangan tandem sederhana (STRSimple
Tandem Repeat). Fragmen retriksi yang mengandung STR bervariasi
ukurannya di antara individu-individu karena perbedaan dalam
panjang STR, dan bukannya disebabkan oleh perbedaan jumlah tempat
retriksi di dalam daerah genom, seperti dalam analisis RFLP.
Semakin banyak penanda yang diperiksa dalam suatu sampel DNA akan
semakin unik sidik jari DNA menggambarkan satu individu. PCR
(Polymerase Chain ReactionReaksi Rantai Polimerase) sering
digunakan untuk secara selektif memperkuat STR tertentu atau
penanda lain sebelum elektroforesis. Karena kekuatan selektifnya,
PCR sangat bernilai apabila DNA-nya dalam keadaan buruk atau
tersedia hanya dalam jumlah yang sangat kecil. Sampel jaringan
sekecil 20 sel sudah mencukupi untuk PCR.Sidik jari DNA seseorang
akan benar-benar unik jika memang layak untuk meakukan analisis
fragmen retriksi pada seluruh enom orang tersebut. Pada prakteknya,
seperti yang telah dijelaskan, pengujian sidik jari DNA berfokus
hanya pada kira-kira lima daerah yang sangat kecil dari suatu
genom. Akan tetapi, daerah DNA yang dipilih merupakan daerah yang
diketahui sangat bervariasi dari satu orang ke orang lainnya. Pada
sebagian kasus forensik, probabilitas dua orang memiliki sidik jari
DNA yang sama ialah antara satu dalam 100.000 hingga satu dalam
satu miliar. Angka yang tepat tergantung pada jumlah penanda yang
dibandingkan dan pada frekuensi penanda ini dalam populasinya.
Informasi tentang bagaimana berbagai penanda yang sama berada dalam
kelompok etnik yang berbeda adalah merupakan kuncinya karena
frekuensi penanda ini dapat sangat berbeda dari frekuensi pada
populasi itu secara keseluruhan. Data seperi ini sekarang telah
membuat para saintis dapat membuat perhitungan statistik yang
sangat akurat. Dengan demikian, meskipun ada masalah-masalah yang
timbul dari data statistik yang tidak mencukupi, kesaahan manusia
(human error), atau bukti cacat, sidik jari DNA sekarang diterima
sebagai bukti penguat oleh pakar hukum dan saintis sejenis. Banyak
argumentasi mengatakan bahwa bukti DNA lebih handal daripada saksi
mata dalam menempatkan tersangka pada TKP. Pengadilan pembunuhan
O.J. Simpson pada tahun 1995 membuatsidikjari DNAmenjadi istilah
rumahtangga, dan jenis bukti ini akan memiliki dampak forensik yang
menngkat
IV. Produk-produk Farmasi Penyambungan GenAplikasi dari
penyambungan gen ialah produksi hormon mamalia dan protein
pengaturan mamalia lain di dalam bakteri. Insulin manusia dan
hormon pertumbuhan manusia merupakan contoh-contoh utama Aktivator
Plasminogen Jaringan (TPA tissue plasminogen activator)Protein ini
membantu melarutkan darah yang membeku dan menurunkan risiko
serangan jantung berikutnya jika diberikan sesegera mungkin setelah
serangan pertama. Asam Nukleat Antisens (Antisense Nucleic
Acid)Molekul DNA atau RNA untai-tunggal yang telah di konstruksi
secara eksplisit untuk berpasangan-basa dengan molekul-molekul mRNA
dan mencegah translasi mRNA tersebut. Pencampurang dengan mRNA
krusial yang terlibat di dalam replikasi virus atau transformasi
sel menjadi sel kanker dapat mencegah penyebaran penyakit tersebut
VaksinVaksin merupakan varian atau derivaitf (turunan) patogen
tidak berbahaya yang merangsang sistem imun untuk melawan patogen
tersebut. Vaksin tradisional untuk penyakit virus terdiri atas dua
jenis: partikel virus virulen yang telah diinaktivasi dengan
cara-cara kimiawi atau fisis, dan partikel virus aktif dari strain
virus yang telah di perlemah (non patogenik). Teknik DNA rekombinan
dapat menghasilkan molekul protein spesifik dalam jumlah besarr
yang secara normal dapat ditemukan pada permukaan suatu patogen.
Jika protein tersebut, yang dianggap sebagai subunit, merupakan
salah satu protein yang memicu respon imun melawan patogen utuh,
maka protein itu dapat digunakan sebagai vaksin. Cara lainnya,
metode rekayasa genetik dapat digunakan untuk memodifikasi genom
patogen tersebut untuk memperlemahnya.
V. Penggunaan Teknologi DNA di Bidang LingkunganRekayasa genetik
semakin banyak di gunakan untuk pekerjaan yang berkaitan dengan
lingkungan. Kemampuan mikroorganisme untuk mentransformasi bahan
kimiawi di rekayasa ke dalam organisme yang akan membantu
menanggulangi beberapa masalah lingkungan. Mikroba yang di rekayasa
secara genetik mungkin menjadi penting dalam penambangan mineral
dan pembersihan limbah tambang yang sangat toksik.Keragaman
metabolisme mikroba juga digunakan dalam menangani limbah dari
sumber-sumber lain. Pabrik pengolahan air kotor mengandalkan
kemampuan mikroba untuk mendegradasi berbagai senyawa organik
menjadi bentuk non toksik. Namun, senyawa yang secara potensial
berbahaya itu semakin bertambah ke lingkungan hingga tidak dapat
lagi di degradasi ole mikroba. Maka para ahli bioteknologi mencoba
merekayasa untuk memindahkan gen-gen yang bertanggung jawab atas
degradasi ke dalam organisme yang berbeda.
VI. KloningKloning adalah proses pembentukan satu atau sejumlah
individu, tanaman, atau hewan yang mempunyai susunan genetik yang
sama. Sebenarnya terbentuknya kloning merupakan hal yang biasa
terjadi pada tanaman, hewan, dan manusia. Pada manusia, dengan
probabilitas satu dari 75 kehamilan, satu zigot dapat berkembang
menjadi kembar identik yang mempunyai susunan gen yang sama. Jadi
sebenarnya kembar identik adalah klon yang terjadi secara
alamiah.Proses kloning buatan dapat dilakukan melalui metode
pemisahan embrio (embryo splitting) atau transfer nukleus (nuclear
transfer) (Byrne, 2002). Metode pemisahan embrio merupakan
pemisahan embrio pada tahap perkembangan awal menjadi dua bagian
atau lebih. Tahap pertama ialah zigot dipacu untuk membelah secara
in vitro di dalam cawan petri atau tabung menjadi 2,4,8,16 atau
sampai 32 sel. Kemudian dengan menggunakan enzim protease, zona
pelusida yang membungkus ke-16 atau ke-32 sel tadi dihancurkan,
sehingga sel-selnya satu sama lain terlepas. Kemudian tiap sel
dimasukkan ke dalam cawan petri dan dibungkus kembali oleh zona
pelusida. Setelah itu tiap sel akan membelah dan berkembang
membentuk blastosit, dan dapat ditransfer ke dalam uterus induk
yang siap menerima implantasi blastosit. Blastosit akan mengalami
proses perkembangan berikutnya di dalam uterus induk (Suhana,
2002). Proses ini mirip dengan proses pembentukan kembar monozigot
yang identik secara genetis.Pemisahan embrio buatan telah sukses
dilakukan pada berbagai mamalia, yaitu domba oleh Willadsen pada
1981, sapi oleh Willadsen pada 1989, tikus oleh Agrawal dan Polge
pada 1989, dan monyet oleh Chan et al. pada tahun 1993. Pada tahun
2000, the American Society for Reproductive Medicine
mendeklarasikan kloning manusia melalui pemisahan embrio adalah
prosedur etis untuk meningkatkan jumlah blastosit manusia yang
dapat digunakan pada prosedur penanganan infertilitas. Walaupun
demikian, pemisahan embrio hanya dapat memproduksi klon dalam
jumlah yang terbatas karena frekuensi pembelahan embrio muda
terbatas dan prosedur ini tidak dapat digunakan untuk memproduksi
klon dari sel-sel orang dewasa (Byrne,2002).Metode lain untuk
proses kloning adalah dengan cara transfer nukleus sel somatik.
Materi nukleus dihilangkan dari telur, kemudian nukleus sel somatis
disisipkan ke dalam telur tersebut melalui mikroinjeksi atau
elektrofusi. Zigot yang terbentuk mempunyai potensi untuk membelah
menjadi blastosit yang apabila diimplantasikan ke dalam uterus
induk pengganti (surrogate mother) akan berkembang menjadi anak
yang identik secara genetis dengan donor nukleus.Kloning dengan
metode transfer nukleus dilakukan pertama kali pada amfibi di tahun
1950-an. Transfer nucleus berhasil dilakukan pada mamalia pada
tahun 1970-an oleh Bromhall dan tahun 1980-an oleh Willadsen.
Kelahiran domba klon Dolly yang merupakan hasil transfer nukleus
sel domba dewasa dipublikasikan di majalah Nature pada tahun 1997.
Publikasi kesuksesan Wilmut et al. yang membuat Dolly diikuti oleh
para ilmuwan lainnya, yaitu Cibelli et al. yang mempublikasikan
keberhasilan mereka mengklon sapi pada tahun 1998, Wakayama
mempublikasikan pembuatan klon tikus pada tahun yang sama, Baguisi
et al. mengklon kambing pada tahun 1999 dan pada tahun 2000
Betthauser et al., Onishi et al., Polejaeva et al. mempublikasikan
keberhasilan mereka mengklon babi (Byrne, 2002).
Keberhasilan-keberhasilan itu menunjukkan bahwa transfer nukleus
kemungkinan besar dapat dilakukan pada semua mamalia, termasuk
manusia.Metode transfer nukleus mulai digunakan untuk kloning
manusia. Kloning manusia digunakan untuk dua tujuan yang berbeda,
yaitu untuk reproduksi dan terapi.Ada beberapa langkah dasar dalam
Kloning Gen yaitu sebagai berikut :1. Suatu frakmen DNA yang
mengandung gen yang akan diklon diinsersikan pada molekul DNA
sirkular yang di sebut sektor untuk menghasilkan chimoera atau
molekul DNA rekombiner.2. Vektor bertindak sebagai wahana yang
membawa gen masuk kedalam sel tuan rumah ( host ) yang biasanya
berupa bakteri, walaaupun sel-sel jenis lain dapat di gunakan.3.
Didalam sel host, vektor mengadakan replikasi menghasilkan banyak
kopi atau turunan yang identik, baik vektornya sendiri maupun gen
yang dibawanya.4. Ketika sel host membelah, kopi molekul DNA
rekombinasi diwariskan pada progeni dan terjadi replikasi vektor
selanjutnya.5. Setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka
dihasilkan koloni atau klonsel host yang identik
VII. Teknologi PlasmidMolekul DNA berbentuk sirkuler yang
terdapat dalam selbakteri atau ragi disebut plasmid. Plasmid
merupakan molekul DNA nonkromosom yang dapat berpindah dari bakteri
satu ke bakteri yang lain dan mempunyai sifat pada keturunan
bakteri sama dengan induknya. Selain itu, plasmid juga dapat
memperbanyak diri melalui proses replikasi sehingga dapat terjadi
pengklonan DNA yang menghasilkan plasmid dalam jumlah banyak.
Karena sifat-sifat plasmid yang menguntungkan, maka plasmid
digunakan sebagai vektor atau pembawa gen untuk memasukkan gen ke
dalam sel target. Contoh aplikasi penggunaan teknologi plasmid yang
telah dikembangkan manusia adalah produksi insulin secara
besar-besaran. Insulin dibuat di dalam tubuh manusia dengan
dikontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian diambil dari pulau
langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan ke dalam plasmid
bakteri. Untuk menghubungkan gen insulin dengan plasmid diperlukan
rekombinasi genetik. Dalam rekombinasi DNA dilakukan pemotongan dan
penyambungan DNA.
Proses pembuatan insulin:1. Mengidentifikasi dan mengisolasi gen
penghasil insulin dari sel pancreas manusia. Mula-mula mRNA yang
telah disalin dari gen penghasil insulin diekstrak dari sel
pancreas. Kemudian enzim transcriptase ditambahkan pada mRNA
bersamaan dengan nukleotida penyusun DNA. Enzim ini menggunakan
mRNA sebagai cetakan untuk membentuk DNA berantai tunggal. DNA ini
kemudian dilepaskan dari mRNA. Enzim DNA polymerase digunakan untuk
melengkapi DNA rantai tunggal menjadi rantai ganda, disebut DNA
komplementer (c-DNA), yang merupakan gen penghasil insulin.2.
Melepaskan salinan gen penghasil insulin tersebut dengan cara
memotong kromosom secara khusus menggunakan enzim restriksi.3.
Mengekstrak plasmid dari sel bakteri, kemudian membuka plasmid dari
sel bakteri dengan menggunakan enzim restriksi yang lain. Sementara
itu, di dalam serangkaian tabung reaksi atau cawan petri, gen
penghasil insulin manusia (dalam bentuk c-DNA) disiapkan untuk
dipasangkan pada plasmid yang terbuka tersebut.4. Memasang gen
penghasil insulin ke dalam cincin plasmid. Mula-mula, ikatan yang
terjadi masih lemah, kemudian enzim DNA ligase memperkuat ikatan
ini sehingga dihasilkan molekul DNA rekombinan / plasmid rekombinan
yang bagus.5. Memasukkan plasmid rekombinan kedalam bakteri E.
coli. Di dalam sel bakteri ini plasmid engadakan replikasi.6.
Mengultur bakteri E. coli yang akan berkembang biak dengan cepat
menghasilkan klon-klon bakteri yang mengandung plasmid rekombinan
penghasil insulin. Melalui rekayasa genetika dapat dihasilkan E.
coli yang merupakan penghasil insulin dalam jumlah banyak dan dalam
waktu yang singkat.
VIII. Teknologi TransgenikPada TumbuhanTanaman transgenik
merupakan tanaman yang telah disusupi DNA asing sebagai pembawa
sifat yang diinginkan. DNA tersebut dapat berasal dari tumbuhan
yang beda jenis. Untuk menghasilkan tanaman transgenik dibutuhkan
teknik rekayasa genetika dan vector sebagai pembawa gen sifat yang
diinginkan. Sebagai vector digunakanlah DNA yang berasal dari
bakteri Agrobacterium tumefaciens yang lebih dikenal dengan nama Ti
plasmid (tumor-inducing plasmid). Ti plasmid memiliki kemampuan
untuk masuk ke dalam sel tumbuhan selama proses infeksi.Tahapan
untuk memperoleh tanaman transgenik, adalah sebagai berikut:a. Ti
plasmid dikeluarkan dari sel bakterib. Ti plasmid dipotong pada
sisi yang spesifik dengan menggunakan enzim restriksi.c. DNA yang
berasal dari sel tanaman dipotong dengan menggunakan enzim
restriksi yang sama agar diperoleh sisi yang speksifik. Kemudian
gen tanaman yang membawa sifat yang diinginkan dipisahkan dari
DNA-nya.d. Gen tersebut selanjutnya dimasukkan ke dalam plasmid
sehingga menghasilkan DNA rekombinan.e. Plasmid yang telah
mengandung gen tersebut dimasukkan ke dalam sel tanaman yang
dikultur. Saat ini, sel tanaman telah memiliki gen dari tanaman
lain.f. Terjadi regeberasi sel tumbuhan yang akan terus mengalami
pembelahan hingga menjadi satu individu tanaman baru. Tanaman baru
ini memiliki sifat baru yang diinginkan dan merupakan tanaman
transgenik.Teknologi transgenik telah dilakukan pada beberapa
tanaman pertanian seperti jagung, kapas, tomat, padi, kedelai, dan
papaya. Pada kedelai telah dimasukkan beberapa gen yang menyebabkan
variasi pada tanaman kedelai. Pada tanaman jagung telah dimasukkan
gen cry dari Bacillus thuringiensis disebut dengan jagung Bt, yang
menyebabkan jagung menghasilkan protein yang dapat membunuh
serangga, seperti kupu-kupu.Tanaman transgenik ini tidak perlu
disemprot dengan pestisida untuk menyingkirkan hama dan penyakit,
sebab dengan sisipan gen tersebut akan menghasilkan senyawa
endotoksin ( senyawa racun) sehingga tanaman transgenik dapat
membrantas hama dengan senyawa racun yang dikandungnya
Pada HewanHewan transgenik adalah hewan yang telah mengalami
rekayasa genetika sehingga dihasilkan hewan dengan sifat yang
diharapkan. Teknologi transgenik pada hewan dilakukan dengan cara
penyuntingan fragmen DNA secara mikro ke dalam sel telur yang telah
mengalami pembuahan. Tujuan dari teknologi ini adalah meningkatkan
produk dari hewan ternak seperti daging susu, dan telur.Contoh dari
hewan yang mengalami teknologi ini adalah domba transgenik. Jadi
DNA domba ini disisipi dengan gen manusia yang disebut factor VIII
( merupakan protein pembeku darah). Berkat penyusupan gen tersebut,
domba menghasilkan susu yang mengandung factor VIII yang dapat
dimurnikan untuk menolong penderita hemophilia.Rekayasa genetika
juga dapat melestarikan spesies langka. Sebagai contoh, sel telur
zebra yang sudah dibuahi lalu ditanam dalam kuda spesies lain.
Spesies lain yang dipinjam rahimnya ini disebut surrogate. Hal ini
sudah diterapkan pada spesies keledai yang hampir punah di
Australia.Teknik pelestarian dengan rekayasa genetika berguna,
dengan alasan:a. Induk dari spesies biasa dapat melahirkan anak
dari spesies langka.b. Telur hewan langkah yang sudah dibuahi dapat
dibekukan, lalu disimpan bertahun-tahun meskipun induknya sudah
mati. Jika telah ditemukan surrogate yang sesuai, telur tadi
ditransplantasi.
RingkasanAsam nukleat yang terdiri dari DNA maupun RNA ternyata
tidak hanya menyimpan kode genetik di dalam tubuh manusia, namun
nyatanya asam nukleat dapat di aplikasikan menjadi hal-hal yang
menguntungkan, baik di dalam rumpun kesehatan, pertanian, dan
peternakan. Aplikasi dari asam nukleat ini dapat di katakan sebagai
rekayasa genetika, karena merekayasa genetika dari suatu organisme
sehingga mendapatkan hasil yang diinginkan. Contohnya seperti
transgenik pada hewan dan tumbuhan, dengan memasukkan gen lain yang
kita inginkan, maka kita akan mendapatkan hasil yang mebawa sifat
gen tersebut. Dalam bidang kedokteran dan industri farmasi, asam
nukleat di gunakan untuk terapi gen, forensik, kloning, teknologi
plasmid, dan dalam PCR digunakan untuk mendiagnosis penyakit.
Begitu banyak aplikasi dari asam nukleat dalam kehidupan manusia
sehingga tidak menutup kemungkinan aplikasinya akan semakin
bertambah seiring berjalannya waktu.Daftar Pustaka
Campbell N.A., Jane B. Reece, Lawrence G. Mitchell, 2000.
Biologi. Edisi 5, jilid 1. Jakarta:Erlangga
Nelson, David L., Cox, Michael M., 2010. Principles of
Biochemistry fourth edition. London:Peseus