DIAGNOSTIK
MIKROBIOLOGI MOLEKULER
Sunaryati Sudigdoadi
Departemen Mikrobiologi
Fakultas Kedokteran Universitas Padjadjaran
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan kehadirat Allah Subhanahuwa ta’ala atas segala rahmat
dan hidayahNya, penulis dapat menyelesaikan menyusun buku ini.
Buku ini merupakan tugas khusus sebagai salah satu pemenuhan mata kuliah pada
Program Pendidikan Doktor, Program Pascasarjana Universitas Padjadjaran Bandung.
Salah satu bidang ilmu terkait dengan Mikrobiologi saat ini yang berkembang secara
pesat adalah tentang Biologi Molekuler sehingga berbagai teori molekuler dan berbagai
metode molekuler dalam bidang Mikrobiologi banyak dikembangkan. Untuk itu disusunlah
buku Diagnostik Mikrobiologi Molekuler ini yang mencakup teori-teori dasar Mikrobiologi
Molekuler serta berbagai perkembangan metode diagnostik secara molekuler untuk dapat
menentukan mikroba terkait dengan etiologi infeksi.
Dengan kerendahan hati penulis sampaikan bahwa penyusunan buku ini terlaksana,
sumbangan pikiran, saran, dorongan, dan bantuan lain dari berbagai pihak, serta secara
khusus dorongan dari suami Prof. Dr. Sudigdoadi, dr., SpKK(K). Tak lupa penulis juga
mengucapkan terima kasih tak terhingga kepada Prof. Dr. H. Imam Supardi, dr., Sp.MK.
(alm) selaku Promotor pada Program Doktor saat itu yang banyak memberikan dorongan
kepada penulis. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima
kasih yang tak terhingga saran-saran yang sangat berharga tersebut.
Akhirul kata penulis mengharapkan buku ini dapat bermanfaat untuk pembaca
dikalangan peserta didik mulai dari jenjang pendidikan Strata 1, Strata 2 ataupun peserta
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI iii
I. PENDAHULUAN 1 II. MAKROMOLEKUL DAN GENETIKA MIKROBA 4
2.1. Struktur Kimia Asam Nukleat 4
2.2. Struktur Kimia Protein 6
2.3. Struktur DNA 9
2.3.1. Struktur Primer Polinukleotida DNA 9
2.3.2. Struktur Sekunder Polinukleotida DNA 11
2.3.3. Denaturasi dan Renaturasi 14
2.5.3. Inisiasi dari sintesis DNA 32
III. REKAYASA GENETIK DAN BIOKTEKNOLOGI 54
3.1.Sistem Kloning Gen 55
3.2.DNA Sintetik 57
IV. PRINSIP- PRINSIP DIAGNOSTIK MIKROBIOLOGI MOLEKULER 59
4.1.Pelacak (probe) asam nukleat untuk deteksi dan identifikasi penyebab infeksi 59
4.1.1. Bentuk-bentuk Hibridisasi 63
4.1.1.1. Hibridisasi Fase Cairan 63
4.1.1.2.Hibridisasi Fase Padat 65
4.1.2. Indikasi Penggunaan Pelacak di Laboratorium 67
4.1.2.1.Pelacak untuk Enterik Patogen 68
4.1.2.2. Penyakit-penyakit yang ditularkan melalui makanan 71
4.1.2.3.Patogen-patogen pada Saluran Pernafasan 71
4.1.2.4. Patogen-patogen yang ditularkan melalui kontak seksual 74
4.1.2.5. Patogen-patogen lain pada Traktus Urogenital 79
4.1.2.6. Diagnosis Sepsis Bakterial 80
4.1.2.7. Pelacak-pelacak untuk Patogen lain yang ditularkan melalui Darah 82
4.1.2.8.Penyaring Darah dan Produk Darah sebelum Transfusi 83
4.1.2.9. Pelacak-pelacak untuk Gen-gen Resistensi Antimikroba 83
4.1.3. Hibridisasi in situ 86
4.2. Teknik-teknik amplifikasi asam nukleat in vitro 97
4.2.1. Pengaturan Tahap untuk Teknik Amplifikasi 100
4.2.2. Sensitivitas Klinik dan Sensitivitas Analitik 101
4.2.3.Metode-metode Amplifikasi Target 104
4.2.5.1. Multiplex PCR 111
4.2.5.2. Point Mutation Detection 112
4.2.5.3. Nested Amplification 114
4.2.5.4. Deteksi target-target RNA 119
4.2.5.5. PCR Kuantitatif 121
4.2.6. Sistem Amplifikasi Berdasarkan Transkripsi : TAS dan 3SR 121
4.2.7. Strand Displacement Amplification (SDA) 128
4.2.8. Aplikasi Khusus dari Amplifikasi Target 133
4.3. Amplifikasi Molekul Pelacak 135
4.3.1. Amplifikasi Q Replikase dari Molekul Pelacak RNA 136
4.3.2. Amplifikasi yang tergantung DNA Ligase 140
4.3.3. Teknik amplifikasi signal 144
4.3.4. Masalah-masalah penting pada sistem Amplifikasi 145
DIAGNOSTIK MIKROBIOLOGI MOLEKULER I. PENDAHULUAN
Sepanjang perkembangan ilmu pengetahuan para ilmuan selalu berusaha untuk
mengatasi kesulitan-kesulitan atau masalah-masalah yang telah dihadapi oleh ilmuan
sebelumnya. Sejak ditetapkannya postulat Koch maka berarti bahwa suatu agent penyebab suatu penyakit infeksi harus dapat diisolasi pada suatu biakan murni, harus dapat
diidentifikasi, menimbulkan suatu penyakit yang sama pada hewan percobaan, dan dapat
diisolasi kembali pada suatu biakan murni.
Selanjutnya perkembangan didalam menentukan penyebab penyakit infeksi diawali
dengan mengambil bahan pemeriksaan klinik melalui prosedur-prosedur pewarnaan, isolasi
dengan menggunakan medium pembenihan, melakukan reaksi-reaksi biokimiawi untuk
menentukan produk-produk metabolisme, dan tes-tes serologik atau imunodiagnostik untuk
mendeteksi antigen mikroba atau antibodi terhadap antigen mikroba. Pemeriksaan-
pemeriksaan tersebut dilakukan di bidang Mikrobiologi Kedokteran untuk tujuan diagnostik
labolatorik atau tujuan-tujuan penelitian.
Dengan menggunakan dogma biakan murni dapat diisolasi dan diidentifikasi
penyebab suatu penyakit infeksi yaitu bakteri, jamur atau virus. Namun dengan teknik-teknik
yang telah ada, diketahui bahwa beberapa organisme sangat sulit atau mungkin tidak
mungkin dibiakan, sehingga harus dicari metode lain untuk dapat menetukan penyebab
infeksi tersebut. Selain itu pada beberapa keadaan metode-metode untuk identifikasi sangat
terbatas dalam hal sensitivitas atau spesifitas atau keduanya. Untuk menambah sensitivitas,
mempercepat waktu pemeriksaan dan menentukan mikroorganisme yang sukar dibiak telah
dikembangkan suatu immunoassay yang biasa dilakukan oleh laboratorium-laboratorium yang besar maupun yang kecil untuk mendapatkan hasil diagnosis yang cepat.
Kemajuan di bidang biologi molekuler dan bidang pengembangan dari bioteknologi
saat ini merupakan langkah baru untuk menetukan penyebab infeksi sehingga dapat
digunakan sebagai alat bantu pembantu diagnosis, karena metode-metode biologi molekuler
lebih sensitif, lebih spesifik, dan lebih cepat. Prinsip-prinsip dasar di bidang biologi
molekuler seperti genetika molekul, faga bakteri, dan enzim-enzim bakteri melahirkan
bioteknologi modern pada akhir tahun 1970.
Analisis asam nukleat mendapat perhatian dalam beberapa tahun terakhir ini dan saat
ini telah banyak dilakukan sebagai dasar yang rutin di dalam pemeriksaan laboratorium
