NAMA : WIDYA MULYANA
NIM : 1108522
APLIKASI TEKNOLOGI REKOMBINASI DNA
A. REKAYASA GENETIK DARI TANAMAN
Teknologi rekombinan DNA, telah digunakan secara luas dengan sistem mikroba, yang merupakan alat penting untuk manipulasi genetik tanaman secara langsung pada banyak sel tumbuhan adalah totipoten , yang artinya seluruh tanaman dapat diregenerasi dari sel tanaman tunggal, sehingga tanaman transgenik subur dapat dihasilkan dari sel-sel rekayasa genetika. Jika bunga tanaman transgenik menghasilkan biji yang layak,maka sifat yang diinginkan diteruskan kepada generasi berikutnya.
Gambar 1. Rekayasa Genetika di dalam tanaman
Transformasi Tanaman Dengan Ti Plasmid Agrobacterium tumefaciens
(Bernard R. Glick, 2010: 332)
Pembentukan mahkota empedu merupakan akibat dari transfer , integrasi dan ekspresi gen dari bagian tertentu plasmid DNA bakteri yang disebut dengan T-DNA (DNA transfer) ke dalam genom sel tanaman. T-DNA merupakan bagian dari plasmid Induksi Tumor (Ti) yang dilakukan oleh sebagian besar A. tumefaciens. Tergantung pada regangan yang berasal dari bakteri plasmid Ti. Regangan A. tumefaciens yang tidak memiliki plasmid Ti tidak dapat menginduksi tumor mahkota empedu.
(Bernard R. Glick, 2010: 332)
Gambar 2. Induksi mahkota empedu oleh A. tumefaciens
batang (yaitu mahkota) dari tanaman. A. tumefaciens menginfeksi tanaman yang terluka sehingga memfasilitasi masuknya bakteri. Namun, bakteri ini merespon senyawa fenolik tanaman tertentu seperti acetosyringone dan hydroxyacetosyringone , yang diekskresi oleh tanaman yang terluka , senyawa respon tersebut menyerupai beberapa produk metabolisme fenilpropanoid, yang merupakan jalur utama untuk sintesis metabolit sekunder tanaman seperti lignin dan falvonoid. Molekul-molekul kecil seperti actosyringone, hydroxysyringone bertindak untuk mendorong aktivitas gen virulensi (vir) yang dikodekan pada Ti plasmid.
(Bernard R. Glick, 2010: 332)
Gen vir terletak pada wilayah 35-kb dari plasmid Ti yang terletak di luar wilayah T-DNA .Gen vir sangat penting untuk transfer dan integrasi daerah T-DNA ke dalam genom sel tanaman.
(Bernard R. Glick, 2010: 332)
Setelah plasmid Ti membawa sel A. tumefaciens menempel ke sel tanaman inang lalu gen vir diinduksi, dimana T-DNA ditransfer oleh sebuah proses yang mirip dengan transfer plasmid dari donor ke sel penerima selama konjugasi bakteri. Pada model ini, T-DNA ditransfer secara linear, molekul beruntai tunggal dari plasmid Ti, masuk ke dalam sel tumbuhan, dan akhirnya menjadi terintegrasi dalam DNA kromosom tanaman.
(Bernard R. Glick, 2010: 332-333)
Pembentukan helai tunggal dari T-DNA diawali dengan pemotongan helai tertentu di kedua batas daerah T-DNA.
Gambar 3. Skema dari Plasmid Ti
Sebagian besar gen yang terletak di wilayah T-DNA diaktifkan setelah T-DNA dimasukkan ke dalam genom tanaman. Produk gen ini bertanggung jawab untuk pembentukan mahkota empedu. Pasangan ini gen mengkodekan enzim yang mensintesis hormon auksin tanaman.
Hidroksilasi dua molekul oleh enzim tanaman menghasilkan sitokinin disebut transzeatin dan transcriberszeatin. Auksin dan sitokinin mengatur pertumbuhan sel dan perkembangan tanaman .
(Bernard R. Glick, 2010: 333)
B. REKAYASA GENETIK HEWAN
Perkawinan selektif berguna untuk meningkatkan karakteristik hewan ternak dan hewan peliharaan genetik lainnya seperti produksi susu, karakteristik wol, tingkat kenaikan berat badan, dan frekuensi bertelur. Pengembangan dan penggunaan hewan transgenik dengan sifat yang unggul digunakan sebagai bibit ternak.
Pembiakan selektif adalah satu-satunya cara untuk meningkatkan fitur genetik hewan peliharaan. Strategi yang digunakan adalah sebagai berikut :
2. Telur yang dibuahi di inokulasi lalu ditanamkan ke seorang wanita reseptif .
3. Beberapa dari keturunan yang berasal dari telur yang ditanamkan membawa gen kloning dalam semua selnya
4. Hewan dengan gen kloning terintegrasi dalam sel kuman dibesarkan untuk membentuk genetik baru.
(Bernard R. Glick, 2010: 359-360)
Tikus Transgenik : Metodologi.
Teknologi transgenik telah dikembangkan dan disempurnakan pada tikus laboratorium. Tikus transgenik memainkan peran dalam memeriksa kelayakan produksi industri obat terapi manusia dengan hewan peliharaan dan dalam menciptakan regangan transgenik yang bertindak sebagai model biomedis untuk berbagai Penyakit genetik manusia. Untuk transgenesis, DNA dapat diperkenalkan ke tikus dengan cara :
1. Vektor Retroviral yang menginfeksi sel-sel dari embrio pada tahap awal sebelum diimpelementasikan ke dalam wanita reseptif.
2. Injeksi ke dalam inti sperma (pronukleus pria) dari telur yang dibuahi.
3. Pengenalan rekayasa genetika sel induk embrionik menjadi wanita reseptif .
(Bernard R. Glick, 2010: 361)
Metode Vektor Retrorival
Garis transgenik dapat dibentuk dari hewan-hewan pendiri transgenik.
Gambar 4. Transgenik tikus dengan metode vektor retrovival
Karena kelemahan dari metode vektor retroviral yang disebutkan di atas, injeksi DNA saat ini metode yang disukai untuk memproduksi tikus transgenik. Adapun langkah-langkah untuk menghasilkan tikus transgenik yaitu :
1. Sejumlah telur yang dibuahi akan diinkolusikan dengan mikro injeksi ,ditingkatkan dengan merangsang donor betina ke superovulate. Seekor tikus supervolutem menghasilkan sekitar 35 telur, bukan jumlah normal yaitu dari 5 sampai 10. 2. Betina ini dikawinkan dan kemudian dikorbankan. Telur yang
sudah dibuahi memerah dari saluran telurnya. 3. Telur yang dimodulasikan segera.
(Bernard R. Glick, 2010: 361-362)
Pembentukan tikus transgenik oleh DNA Microinjeksi. Telur diperoleh dari donor betina yang telah diinduksi untuk superovulate dan kemudian dikawinkan dengan jantan. Sampel dimurnikan dari konstruksi transgen dengan mikroinjeksi ke dalam pronukleus jantan dari telur yang dibuahi.Implan betina (ibu angkat) melahirkan anak transgenik dari mana garis transgenik dapat dibentuk.
Gambar 5. Transgenik tikus dengan metode DNA injeksi
Keuntungan metode mikroinjeksi ini adalah setiap potong DNA dapat dimasukkan dalam setiap sel, tidak perlu diadakan tekanan selektif untuk memelihara gen yang ditransformasi. Kerugian dari mikroinjeksi adalah mahalnya peralatan yang diperlukan , pengalaman praktek luas yang dibutuhkan untuk menguasai teknik ini, dan sejumlah sel yang relatif kecil yang dapat dimanipulasi dalam setiap eksperimen.
(James Watson and friends. 1998 :208)
Rekayasa dengan Metode Embrio Sel Induk
Setelah pertumbuhan, sel-sel transfeksi diidentifikasi oleh salah satu prosedur seleksi negatif positif atau analisis PCR. Populasi sel transfeksi dapat dibudidayakan dan dimasukkan ke dalam blastokista, yang kemudian ditanamkan ke ibu angkatnya. Garis transgenik dapat dibentuk oleh persilangan dari tikus yang membawa transgenik di garis keturunannya.
(Bernard R. Glick, 2010: 366)
Gambar 6. Metode Rekayasa embrio stem sel
APLIKASI UNTUK PENYAKIT MANUSIA
diproduksi dalam jumlah besar untuk studi lebih lanjut atau penggunaan terapi. Sejumlah terapi gen produk-insulin, interleukin, interferon, hormon pertumbuhan, erythropoietin, dan koagulasi faktor VIII diproduksi secara komersial dari gen kloning. Dalam beberapa kasus, protein ini disintesis dalam bakteri, orang , hewan transgenik, di mana mereka dapat diisolasi dari darah atau jaringan. Bahkan ada mamalia transgenik yang mensintesis protein asing dalam kelenjar susu, karena protein sangat mudah disekresi dalam susu. Produk rekombinan tersebut cenderung membawa risiko efek samping dibandingkan diisolasi dari hewan atau mayat.
( Horton, 2006 :739)
Lebih dari 3000 penyakit genetik manusia yang saat ini dikenal, dan banyak dari penyakit itu menyebabkan penderitaan besar. Gen untuk beberapa gangguan ini telah dipetakan ke kromosom tertentu menggunakan teknik genetik tradisional. Dalam beberapa kasus, gen yang telah diklon dan diurutkan, dan mutasi spesifik yang telah diidentifikasi. Termasuk mutasi pada faktor-faktor pembekuan darah VIII dan IX yang menyebabkan hemofilia, mutasi pada hipoksantin-guanin fosforibosiltransferase yang berhubungan dengan sindrom Lesch-Nyhan, dan mutasi pada gen globin yang menyebabkan banyak penyakit yang beragam seperti sel sabit anemia dan berbagai thalassemia.
( Horton, 2006 :739)
individu dengan menyelidiki DNA kloning dan memeriksa pola fragmen hibridisasi .
( Horton, 2006 :739)
Meskipun urutan DNA individu sangat dilestarikan , bahkan perbedaan satu nukleotida dapat memperkenalkan atau menghapuskan situs restriksi dan mengubah pola hibridisasi fragmen . Polimorfisme yang paling berharga untuk pemutaran genetik atau diagnosis disebabkan oleh variasi dalam wilayah genom didekat gen yang terkena dampaknya . Setelah polimorfisme tertentu telah dikaitkan dengan kelainan , maka dapat mengidentifikasi individu yang terkena dengan tingkat akurasi yang tinggi . Skrining genetik dapat dilakukan pada individu sebelum gejala muncul , atau dapat digunakan ketika konseling calon orang tua mengenai kemungkinan hamil anak menderita . Analisis RFLP diikuti oleh kromosom yang menyebabkan identifikasi mutasi yang bertanggung jawab untuk beberapa penyakit genetik , termasuk Duchenne distrofi otot dan chorea Huntington .
.
Analisis RFLP juga telah merevolusi kedokteran forensik karena dapat membedakan satu orang dari jutaan orang lain yang menggunakan DNA dari darah kering, folikel rambut, atau air mani yang ditemukan di TKP. Pola fragmen restriksi adalah karakteristik dari masing-masing individu manusia (kecuali kembar identik) dan perbandingan pola tersangka dapat digunakan untuk mengidentifikasi pelaku kejahatan.
( Horton, 2006 :739)
kemungkinan bahwa banyak cacat genetik manusia dapat disembuhkan dengan memasukkan kloning tipe ganas dari gen, menggunakan prosedur yang sama dengan yang digunakan untuk membuat tikus transgenik. Atau, dimungkinkan untuk secara rutin mengganti gen dalam sel tertentu atau organ, seperti sel-sel darah atau hati, untuk memperbaiki cacat yang terbatas pada jenis sel. Terapi gen berpotensi sangat menguntungkan, asalkan mengganggu genom manusia yang ditangani.
( Horton, 2006 :740)
DAFTAR PUSTAKA
D,James Watson and friends.1998. DNA Rekombinan(terjemahan). Jakarta: Penerbit Erlangga.
Horton, Robert, and friends . 2006. Priciples Of Biochemistry 4th edition.
New Jersy : Personal Education Inc.
