furnal Vektor Penyakit, Vol. VII No. 1, 2013 :'J,6 - 22
Optimasi Teknik Isolasi
DI\IA
dan
RAPD
-
PCR
pada Keong
oncomelania
hup
ensis
lindo
ensls
sebagai
Hospes
perantara
.Schistos
omiasis
di
Sulawesi Tengah
(Optimization
Techniqwes
und
Isolation
DNA RAPD
-
PCROncomelania
Hup_ensis
!,in/oensls
Snail
As
Intermediate
Host
of
Schistosomiasis
in
Central
Sulawesi)
Gunawan*
Balai Litbang P2B2 Donggala, Badan Litbang Kesehatan, Kementerian Kesehatan, RI
INFO ARTIKEL
ABSTRACT/ABSTRAK
Keywords :
Schistosomiasis
DNA,
O.h.lindoinsis,
RAPD-PCR
ln Indonesia schistosomiasis is caused by Schistosoma japonicum with O.h.lindoensis snails as an intermediate host. For that we need to do research on the level of DNA polymorphism o.h.lindoensis snails. one method used is the technique of Random Amplified Polymerasechain Reaction (RAPD-?1R). Thereforeweneeda propermethod of
DNAextraction aswellasin determining the optimumreaction canditionsfor MpD-pcR. This study aimed to be obtained of o.h.lindoensis DNA from in the highlands of central
sulawesi in Bada, Napu and Lindu and to optimize condition ofpcR-RApD. To be obtained o.h.lindaensis DNA using with protocols or operating procedures pureLink Genomic DNA
Mini Kits TM. The extraction of DNA yieled good qualitlt of DNA. while amplification of
DNA using PCR-MPD will become efficient and consistent if the amplification reactions are in ideal condition. In o.h.lindoensis, clear pcR-RApD patterns were obtained using 70ng DNA template, 2 5 pmol primer and the number ofthermal cyclewas 40
x
Kata kunci :
Schistosomiasis,
DNA, O.h.lindoensis, RAPD-PCR
Di Indonesia schistosomiasis disebabkan oleh cacing Schistosoma japonicum dengan hospes perantara keong oncomelania hupensis lindoensis, untuk itu perlu dilakukan
penelitian tentang tingkat polimorfisme DNA keong Oncomelania hupensis lindoensis karena penelitian ini belum pernah dilakukan di Indonesia. salah satu metode yang digunakan adalah teknik Random Amplified polymerase chain Reaction (MpD-pcRJ-. oleh karena itu diperlukan metode yang tepat dalam ekstraksi DNA serta dalam menentukan kondisi optimum reaksi MPD-pCR.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan DNA o.h lindoensis yang berasal dari
daerah endemis schistosomiasrs di sulawesi rengah (Bada, Napu dan Lindu) serta
menentukan kondisi optimum untuk reaksi RApD-pcR untuk mendapatkan DNA digunakan metode ekstraksi DNA dari PureLink Genomic DNA Mini Kits IM. Ekstraksi DNA menghasilkan DNA dengan kualitas baik. sedangkan untuk amplifikasi DNA menggunakan teknik MPD-PCR diperoleh dengan kondisi komponen reaksi yang ideal. Pada sampel o.h.lindoensis, pola pita-pita DNA dengan teknik MpD-pcR yang jelas dapat diperoleh dengan menggunakan 10 ng DNA, 25 pmol MpD primer serta jumlah siklus termal 40x.
@ 2013 furnal Vektor Penyakit. All rights reseryed
Optimasi Teknik Isolasi DNA dan RAPD
-
PCR pada ... [GunawanJPENDAHULUAN
Schistosomiasls di Indonesia pertama kali
ditemukan oleh Muller dan Tesch pada tahun
1935 yang
disebabkan
oleh
cacing
Schistosoma
japonicum
dengan
keong
perantara Oncomelania. Keong pertama kali
ditemukan di daerah persawahan Paku, danau Lindu pada tahun 1972 oleh Carney dkh. dan
diidentifikasi
sebagai A.h.lindoensrs'''. Keongini bersifat amfibious, dimana keong tersebut menyukai
tempat
yangbece[
lembab dan beraif,, akan tetapi keong ini akan mati apabila terendam air'''''.Dewasa
ini
perkembangan ilmu
pengetahuan sangat pesat,
diantaranya
adalah perkembangan ilmu biologi molekuler. Polymerase Chain Reaction [PCR), merupakan suatu teknik yang dikembangkan oleh Kathy
Mullis tahun
1985 yang
efektif
untuk
perbanyakan DNA secara in vitroa. Teknikini
memungkinkan dihasilkannya
berjuta-jutacopy
dari
suatu fragmen DNA
tertentu.
Beberapa marka molekuleryang berbasis PCR
salah
satunya
adalah
Random Amplified
Polymorphic DNA IRAPD) yang dikembangkan pertama
kali
oleh Williams et al. [1990) dan banyak dimanfaatkanuntuk
menguji tingkatpolimorfisme DNAs.
Teknik RAPD-PCR menggunakan
primer
acak
atau arbitrary primer
yang
berantaipendek
dengan
oligonukleida
yang
panjangnya hanya IA-LZ basa yang digunakanmengamplifikasi fragmen DNA secara acak tanpa harus mengetahui terlebih dulu urutan
nukleotida
atau
DNAtarget
yang
spesifik. Perbedaanurutan
DNAdi
antaraindividu-individu pada
daerah pengikatan primer
oligonukleotida
menyebabkan terjadinya
perbedaan-perbedaan
[polimorfisme)
padapola
larik
yang dihasilkan
dari
prosesamplifikasi'.
Dasar
analisis
RAPD adalahmenggunakan
mesin
PCRyang
mampumengamplifikasi sekuen DNA secara in vitro.
Penggunaan penanda RAPD relatif sederhana dan mudah dalam hal preparasi. Teknik RAPD
memberikan
hasil
yang
lebih
cepat
dibandingkan dengan
teknik
molekuler
lainnya. Teknik ini juga mampu menghasilkan
jumlah karakter
yangrelatif tidak
terbatas sehingga sangat membantuuntuk
keperluananalisis
keanekaragamanorganisme
yangtidak diketahui latar belakang genomnya*. Metode RAPD PCR banyak dimanfaatkan
untuk
menguji
tingkat
polimorfisme
DNA. Sedangkan penelitian tentang variasi genetik keong O.h.lindoensls sebagai keong perantara schistosomiasisdi
Indonesiabelum
pernahdilakukan
dengan menggunakan
metodeRAPD-PCR.
Tujuan
dari tulisan
ini
adalahuntuk
menentukanoptimasi
teknik
isolasi DNA terlebih dahulu dan untuk mendapatkanhasil amplifikasi
MPD-PCR yangjelas
dan baik.BAHAN DAN METODE
EkstraksiDNA
Sampel
O.h.lindoenslsdikoleksi
dari
Dataran
Tinggi
Bada, Napu
dan
Lindu
(Sulawesi TengahJ pada
bulan
April
2011. Sampel keongyang dipakai adalah keongyangtelah
terbebas
dari
serkaria.
Sebelumdilakukan isolasi DNA keong telah dipelihara
dalam skala laboratorium selama 90 hari.
Ekstraksi
DNA
dilakukan
dengan
menggunakan prosedur
kerja
dariPureLink"
Genomic DNA
Mini
Klfsdari
invitrogen yangdimodifikasiu. Caranya
yaitu
sampel keongsebanyak
50-60
mg
ditimbang
kemudiandipotong kecil-kecil, kemudian dimasukkan
ke
dalammikrotube 2
ml
dan ditambahkan180
pl
PureLink'M Genomic DigestionBuffir
dan
20
pl
ProteinaseK.
Sampel kemudiandiinkubasi selama 1-4 jam pada suhu 55eC.
Apabila sampel belum lisis sempurna maka di
inkubasi
semalam
pada suhu
55
eC.Selanjutnya
larutan tersebut
disentrifusedengan kecepatan maksimum selama 3 menit
pada
suhu
ruangan. Kemudian larutan
ditambah 20 pl Rnase A dan campur dengandivortex.
Ditambahkan200
pl
PurelinkTMGenomic
Lysis/Binding Buffer dan
campur dengan di vortex. Kemudian larutan ditambah 200 pl 96-100 %o ethanol dan campur dengandivortex.
Untuk
mencuci
DNA larutan
diambil kembali sebanyak!
640 pl dan dipindahkan ke dalam PureLink" Spin Column. Setelahitu
coloumn disentrifuse 10.000
rpm
selama 1menit dan coloumn dibuang kemudian diganti dengan coloumn yangbaru. Larutan ditambah
furnal Vektor Penyakit, Vol. VII No. 1, 2013 :16 - 22
lagi dengan kecepatan 10.000
rpm
selama 1menit dan coloumn dibuang kemudian diganti dengan coloumn yang baru. Larutan ditambah 500 pl Wash Buffer 2, kemudian disentrifuse
lagi
dengan kecepatan maksimum selama 3menit dan coloumn dibuang kemudian diganti
dengan coloumn
yang
baru,
Larutan
ditambahkan
25-200
1tlPureLink"
Genomic Elution-Buffer. Diinkubasi
selama1
menitdengan suhu
ruangan.
Setelahitu
colournndisentrifugasi
lagi
dengan
kecepatan
maksimum selama 1 menit. Sampel DNA hasil
isolasi
kemudian disimpanpada suhu
4eCuntuk dilakukan penguj ian selanj utnyau.
Penentuan
Kuantifikasi
DNAKuantifikasi
DNA
dilakukan
dengan
menggunakan spektrofotometer.
Caranyayaitu
spektrofotometer dihidupkan
dan sebelum digunakan dilakukan set reference dengan menggunakan 100 pl HPLC. Untuk set reference absorbansi,ratio
dan konsentrasiDNA
harus
bernilai
0,00jika nilai
masing-masing parameter
lebih dari
0,00
setreference diulang sampai sampel
HPLC tersebut bernilai 0,00[untuk
mempermudahset
reference,
kuvet terlebih
dahulu
dibersihkan).
Kemudian
sampel
DNA sebanyak2 pl
dan98 pl
HPLC dimasukkankedalam
kuvet
lalu
dimasukkan
kedalam spektrofotometer. Nilai atau parameter yangterbaca
oleh
spektrofotometer
adalahkonsentrasi DNA, rasio DNA, absorbansi dan
protein.
Pembacaan menggunakan panjang sinar 260 nm7.RAPD-PCR
Analisis
RAPD-PCRdilakukan
dengan menggunakan produk dari Ready-To-Go RA?D Analysis Kit GE Healthcare Limited, AmershamPlace
Little
Chalfont,
Buckinghamshire. Komponendari
kit ini
adalahterdiri
dari Ready-To-Go RAPDAnalysis
Beads (buffea dATe dCTE dGTe dTTE BSA, AmpliTaq,, and Stoffel fragmen),kontrol
E. ColiBLZ!
[DE3J DNA"kontrol
E. Coli [C1a) DNAdan
RApDPrimer
Set. Langkah pertama dihitung
kebutuhan bahan
kimia reaksi
yang
digunakan
pada reaksi
RAPD PCR. Jumlahbahan disesuaikan dengan jumlah sampel dan
primer
yang digunakan. Pada penelitianini
volume standar yang digunakan
untuk
satu reaksi adalah25
ytl. Langkah selanjutnyatB
buah mikrotube yang telah
berisi
AmpliTaqTM
DNA
Polymerasedan stoffel
fragmen disiapkan dan ditandai dengan namaprimer
serta
tanggaldilakukan
PCR.Larutan
DNA sebanyah4
pl
dimasukkanke
dalam setiapmikrotube tersebut, Urutan
sampel
yangdimasukkan
pada
setiap sumur
diatur
berdasarkan
urutan
sampel. Setelah itu,
microtube divortex
agarlarutan
tercampurlalu
disentrifugasi. Mikrotube
siap
dimasukkan kedalam termal cycler'.Amplifikasi
DNA
dilakukan
denganmenggunakan GeneAmp PCR system 9600
(Perkin Elmer). Reaksi PCR memerlukan tiga siklus. Program siklus termal adalah : aktivasi
awal
pada
95'C
selama
15
menit
diikuti
dengan
40
siklus yangterdiri dari 1
menitpada 94"C,
1 menit
pada36'C
dan2
menitpada72'C. Selanjutnya
diikuti
dengan 1 sikluspemanjangan
final
pada 72"C
selama
10 menit. Pada penelitian ini dilakukan optimasiuntuk mendapatkan pita-pita DNA yang jelas dengan konsentrasi DNA yang berbeda beda
yaitu 5 ng, 10 ng dan 25 ng. Sedangkan untuk
jumlah siklus termal nya juga
dilakukandengan modifikasi 3 5 x, 40 x, dan 45 x n.
HASIT
Untuk hasil
spektrofotometer
sampelkeong
dari tiga
lokasi dapat
dilihat
dalam Tabel 1.Konsentrasi DNA keong O.h.lindoensis
ID
AbsorbansiRasio
Konsentrasi ProteinA.3 0,022 1,95L
30,6A4
0,010 4,076
29,3A5
0,016 7,775
2a,4Dari hasil
spektrofotometer didapatkankonsentrasi DNA
untuk
sampel
keongO,h,lindoensls
dari
datarantinggi
Napu[ffij
adalah 30,6 ng, dataran tinggi Bada (A4) 29,3 ng dan untuk dataran
tinggi
Lindu (A5) 28,4ng.
Primer yang dipakai dalam penelitian
ini
adalah primer yang terdapat dalam
kit
RAPD(dapat dilihat pada Tabel 2).
0,0 0,0 0,1
Optimasi Teknik Isolasi DNA dan RAPD
-
PCR pada ... (Gunawan) RA RA RA RA RA _84Tabel 2. Primer yang digunakan dan urutan basa primer
Nama
Primer
Urutan basa[5'-3'l
Fengaruh perbedaan
konsentrasi
komponen dan perbedaan siklus termal pada PCR-RAPD O.h.lindoensfs dan kondisi optimaluntuk protokol
PCR-RAPD ditampilkan pada Gambar 1 sampai Gambar4.Pada gambar 1 dapat
dilihat
bahwa polapola
RAPD
PCR
dengan
menggunakan konsentrasi DNA5
ng
DNA,25 pmol
RAPDPrimer serta jumlah siklus
termal 35
x memberikan gambaran band - band DNAyang teramplifikasi masih kurang j elas.PD Primer 1 PD Primer 2 PD Primer 3 PD Primer 4 PD Primer 5 PD Primer 6
Is'-d [GGTGCGGGAAI -3',i [5',-d IGTTTCGCTCC] -3',J [s'-d IGTAGACCCGT] -3',) (5',-d [AAGAGCCCGT] -3',) [s'-d [AACGCGCAAC] -3',) [s'-dlcccGTCAGCAl 3',J 1400 600 500 400 300 200 100
Untuk kebutuhan bahan kimia reaksr yang
digunakan
pada reaksi
RAPD PCR jumlah bahan disesuaikan dengan jumlah sampel danprimeryang digunakan [Tabel 3).
Tabel 3. Komposisi untuk RAPD PCR
No
Nama Bahan 1 x Reaksi 25 pmol RAPDPrimer
5 pl 5-50 ngDNA
6,6 pl Destilled WaterIHrOJ
1-3,4 ptlTotal
Voh"rme
25 prlGambar l-. Pola -pola RAPD PCR menggunakan konsentrasi DNA S
,g
DNA,25 pmol RAPD Primer serta jumiah siklus termal 35 x Primer 7,2, dan 3.
C : Kontrol, M : Market
43
: 0.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Napu, 44 :O.h.lindoensrs dari Dataran Tinggi Bada dan A5:O.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Lindu.
1,
)
Jurnal Vektor Penyakit, Vol. VII No. 1, 2013 :75 - 22
1400
600
500.
400
300
200
100
RAPD Primer serta jumlah siklus termal40 x dengan Primer 4, 5, dan 6. C : Kontrol, M : Marker; A3:0.h.lindoensls dari Dataran Tinggi Napu, A4: O.h.Iindoensis
dari Dataran Tinggi Bada dan A5: O.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Lindu. Sedangkan pada gambar
2
dapatdilihat
40xmemberikan gambaran band-band
DNAbahwa
pola pola
RAPD PCR
dengan
yangteramplifikasi
masih kurangjelas
dan menggunakan konsentrasi DNA 5 ng DNA"25
terlihatbandbandDNAmasihbertumpuk.pmol RAPD Primer serta jumlah siklus termal
1400
Gambar 3. Pola pola RAPD PCR menggunakan konsentrasi DNA 10 ng DNA, 25 pmol RAPD Primer serta jumlah siklus termal 35 x Primer
\,2,
dan 3. c : Kontrol, M : Marker, A3: O.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Napu, A4: O.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Badadan A5 : O.h.lindoensrs dari Dataran Tinggi Lindu.
600
500
400
300
200
100
Optimasi Teknik Isolasi DNA dan RAPD
-
PCR pada ..,....,.... (GunawanJPada gambar 3 dapat dilihat bahwa pola
pola
RAPD
PCR
dengan
menggunakankonsentrasi DNA 10 ng DNA, 25 pmol RAPD
Primer serta jumlah siklus termal
35
xrneml:erikan gambaran band - band DNAyang
teramplifikasi masih kurang jelas
dan
band -band DNA belum optimum teramplifikasi.600 500 400 300
Gambar 4. Pola pola RAPD PCR menggunakan konsentrasi DNA 10 ng DNA, 25 pmol RAPD Primer serta jumlah siklus termai 40 x Prirner 4, 5 dan 6. C : Kontrol, M : Marker;
A3 : A.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Napu, 44 : O.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Bada dan A5 : O.h.lindoensis dari Dataran Tinggi Lindu.
Untuk gambar 4 dapat dilihat bahwa pola
pola
RAPD
PCR
dengan
menggunakankonsentrasi DNA 10 ng DNA, 25 pmol RAPD
Primer serta jumlah siklus termal
40
x memberikan gambaran band - band DNAyang teramplifikasi terlihat j elas.PEMBAHASAN
Dalam penelitian
ini
sampel keong O. h.lindoensis
yang digunakan berasal dari tigadaerah endemis schistosomiasls
di
Sulawesi Tengah yaitu dari Dataran Tinggi Napu, Bada dan Lindu [Sulawesi Tengah).Pada penelitian
ini
didapatkan pola pita-pita hasil RAPD yang sangat dipengaruhi olehkomponen
PCRmeliputi
konsentrasi
DNAcetakan,
primer serta
dipengaruhi
oleh jumlah siklus termal. Tingkat sensitifitas hasil PCR-RAPDbervariasi terhadap
perubahan yang diakibatkan perbedaan konsentrasi tiapkomponen.
Untuk isolasi
DNA
KeongO.h.lindoensis
dilakukan
sesuai
denganprotokol atau
prosedur
kerja
PurelinkTMGenomic DNA
Mini
Kits. Sampel DNA hasilisolasi
kemudiandisimpan pada suhu
4eCuntuk dilakukan pengujian selanjutnya. Pada penelitian
ini
konsentrasi DNA yang dipakai adalah 5 ng dan 10 ng. Pada konsentrasi DNA rendah [5 ng] terdapat band DNA yang tidakteramplifikasi, Hal
ini
kemungkinan
disebabkan kualitas DNA yang kurang baik.DNA
yang
pemurniannyatidak
sempurnakemungkinan
masih
mengandung
poiisakarida,
senyawa
fenolik
atau
kontaminan
lainnya.
Sedangkan
pada konsentrasi DNA10
ng terdapatband
DNAyang teramplifikasi dapat
terlihat
jelas. Beberapa penelitian lain konsentrasi DNA 10ng
menunjukkanhasil
pola-pola DNA yangdihasilkan
relaiif
konstan. Contohnya padapenelitian yang diiakukan
oleh
Vernon Jennifer G.,dkk
[1995)
dengan konsentrasi DNA 10 ng menunjukkan pola pola DNA yang jelas pada Biamphalaria Glabrata (Pulmonata: Basommatophora).
furnal Vektor PenyakiL Vol. VII No. 1, 2013 :1.6 - 22
mempengaruhi
produk
RAPD adalah siklustermal yang
digunakanpada proses
PCR.|umlah siklus
dapat
mengubahband
DNAproduk RAPD. Pada penelitian
ini
reaksi PCRdilakukan
tiga
siklus.
Sedangkan
padapenelitian
ini
untuk jumlah siklus termal nya juga dilakukan dengan modifikasi 35 x, 40 x,dan
45 x.
Hal
ini
dilakukan dengan tujuan untuk mencari optimasi jumlah siklus termalyang dapat
memberikan gambaran
bandproduk
RAPD PCR
dengan
jelas.
Padapenelitian
ini
jumlah
siklus termalnya yangterpilih
adalah 40 x halini
dilakukan karena tergantung pada primer yang digunakan dandipilih
sebagaijumlah
siklusoptimal
untukmeminimalkan amplifikasi produk RAPD yang
tidak
spesifik. Dengan menggunakan kondisi PCR 10 ng DNA,25 pmol prime4 serta jumlahsiklus termal
40
x
diperoleh
amplifikasifragmen DNA yang optimum dan konsisten.
Menurut penelitian yang dilakukan oleh Osama dan Vernon Jennifer G
untuk
proses RAPD PCR jumlah siklus termal yang optimaladalah 45 x, hal ini dapat diperoleh amplifikasi
DNA yang
jelas dan
konsisten. Jadi jumlahsiklus termal dalam reaksi RAPD PCR sangat mempengaruhi hasil produk RAPD PCR.
KESIMPULIIN
Pada sampel O.h.lindoensis
kondisi
optimum
untuk
RAPD
PCR adalah
menggunakan konsentrasi DNA
10
trg, konsentrasi primer 25 pmol dan jumlah siklustermal
40x. Kondisiini
menghasilkan band dengan intensitas yangbaik
serta pola-pola band RAPD yang konsisten.SARAN
Perlu
modifikasi
jumlah siklus
termalagar waktu dapat dipersingkat
dan
konsentrasi DNA agar gambaran band DNA
terlihatjelas.
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis
berterimakasih kepada
KepalaBalai Litbang
PZBZ Donggala Bapak fastal,SKM, M.Si,
kepada
Kepala Dinas KesehatanKabupaten Poso
dan
kepada Kepala Dinas Kesehatan Kabupaten Sigi serta kepada ibuDewi Kartikawati
Paramita, S.Si, M.Si, Ph.Ddari
Universitas Gadjah Mada, Yogyakartaatas saran-saran dalam ekstraksi DNA dan
RAPD-PCR,
DAFTARPUSTAKA
1.
Sudomo, M. Penyakit Pqrasitik yang Kurang Diperhatikan. Orasi Pengukuhan ProfesorRiset Bidang Entomologi dan Moluska. Badan Litbang Kesehatan. f akarta
2.
Sudomo, M.2000.Sclrrstosomiasis control in Indonesia. Majalah Parasitologi Indonesia 13(1-2):1-10.3.
)an
A.
Rozendaal.1997. Vector Cantrol :Methods
for
use
by
individuals
and communities.World
Health Organization. Geneva, pp33B - 356.4.
Barlet, J, M, S and Stirling D.1993. Methods inMolecular Biology, vol. 226
|
PCR Protocols,Second Editian. Humana Press Inc., Totowa, Nf.
5.
Campbell, N.A. 1996. Biology, Fourth Edition, NewYork: Benjamin Cummings, pp 600 - 601h t t p: / / s c i e n c
e northern.ed u /biology / genbio/images/trematoda.html [4 November 2 004]
6.
Anonim. 2007. User Manual:
PureLink'* Genomic DNAMini
Kitsfor
Purification OfGenomic DNA. Invitrogen, pp 8-9.
7.
Mostafa,
O.M.S.,and
Shadia
M.
El-Daf
rawy.201.7.
Suspectibilty
of
Biomphalariaspp. To
infection
with
Schistosoma mansoniin
sympatric
qnd allopatric combinations with observqtions onthe
genericvariability
between snails. l.Veterinary Parasitology.l 80. pp 226-231.
8.
Vernon, I G., Jones Catherine S. and Noble R.Leslie.1995. Random Amplified Polymorphic