C15 Rekayasa Genetika (Genetic Engineering)

AUTHORED BY : IQBAL TAUFIQQURRACHMAN 1

C15 Rekayasa Genetik

Lecture Notes : SGBM

Theme : Rekayasa Genetik

Oleh : Adriansyah, M.Biomed

A. Pendahuluan

Banyak sekali orang yang tidak bisa mendapatkan terapi insulin karena mahalnya harga

insulin. Kemudian, sekarang juga sudah ditemukan obat malaria dengan adanya rekayas genetik

sehingga banyak orang yang terselamatkan. Dengan adanya rekaya genetik ini, kita dapat

mengetahui organ bagian mana yang dapat terkena serangan sel kanker.

B. Pengertian Rekayasa Genetik

Merupakan kemampuan seorang ilmuwan untuk merekayasa DNA dengan teknik DNA

rekombinan. Peneliti akan merekombinasi kembali komposisi DNA. Dengan teknik ini, peneliti

dapat memotong DNA dengan enzim, menseparasi berdasarkan aturan, dan melakukan

sekuensi (memahami susunan basa dari DNA tersebut). Dengan teknik ini, peneliti dapat

mengetahui susunan genom dari manusia. Sehingga, peneliti dan dokter dapat memprediksi

sejumlah penyakit yang dapat diidap manusia di kemudian hari.

Yang sedang berkembang adalah vaksin. Karena penyakit yang mematikan di dunia yaitu

tuberkulosis dapat mengakibatkan setiap hari ada 25-30 orang yang meninggal. Selain itu, ada

juga penyakit yang sedang menyebar luas seperti demam berdarah. Untuk itu, rekayasa genetik

ini memiliki potensi untuk membuat vaksin agar dapat menghadapi penyakit infeksi di masa

depan.

C. Aplikasi Rekayasa Genetik

Berikut beberapa aplikasi dari rekayasa genetik :

1. Membuat tanaman dan hewan ternak

2. Membuat bakteri mampu menghasilkan obat (seperti obat malaria dan vaksin)

3. Menambahkan bagian tubuh manusia

D. Tujuan Rekayasa Genetik

1. Isolasi bagian gen, atau regio dari suatu genom

2. Menghasilkan RNA atau protein dalam skala yang sama

3. Meningkatkan produksi secara efisien untuk menghasilkan produk tertentu (enzim atau

obat)

4. Modifikasi organisme

5. Koreksi defek genetik pada organisme kompleks

E. Konsep Polymerase Chain Reaction (PCR)

Merupakan cara untuk memperbanyak materi genetik DNA secara fisik. Siklusnya ada tiga

antara lain denaturasi, anneling, dan elongasi. Hal-hal yang dibutuhkan adalah DNA, primer

(oligonukleotida yang dapat dibuat di mana bagian ini akan berikatan pada regio DNA sehingga

merangsang elongasi DNA), suhu yang tinggi, dan enzim yang mampu bertahan di suhu tinggi

(Taq polymerase).



Primer yang akan digunakan harus bersifat komplementer dengan DNA. Misalnya DNA

memiliki urutan ATGC maka primer memiliki urutan TACG. Suhu yang tinggi dibutuhkan untuk

memisahkan DNA double stranded menjadi single stranded. Selanjutnya, hasil dari PCR akan

dianalisis. Berikut cara-cara menganalisis hasil dari PCR :

1. Gel Elektroforesis (PAGE)

- Dilakukan pada gel dan diberikan etium bromida (untuk mewarnai)

- Posphat dari DNA mengakibatkan DNA memiliki muatan negatif sehingga terjadi

pergerakan DNA ke kutub positif

- Semakin besar fragmen maka pergerakannya semakin lambat

- Semakin kecil fragmen maka pergerakannya semakin cepat

2. DNA Hbiridisasi dengan Probe

Probe bukan sebagai primer tapi sebagai probe yang melekat dan melaporkan bahwa

di bagian tersebut ada DNA yang dituju. Metode ini dilakukan untuk deteksi DNA

menggunakan DNA komplemen atau deteksi DNA dengan RNA. Metode yang dilakukan

adalah Southern blot (metode hibridisasi untuk mendeteksi DNA) sementara jika ingin

mendeteksi RNA dilakukan Northern blot. Untuk mendeteksi protein dilakukan Western blot.

Berikut cara untuk melakukan hibridisasi denan probe :

Agar DNA menjadi single stranded dapat dilakukan dengan memberikan suhu panas,

memberikan enzim topoisomerase, dan direndam dalam natrium hidroksat sehingga DNA

Gambar 15. 1 Teknik Hibridisasi dengan Probe



terdenaturasi menjadi single stranded. Jika DNA sudah menjadi single stranded baru dapat

dilakukan pelekatan probe yang komplemen dengan DNA tadi.

Berikut prinsip Southern Blot :

Southern blot dapat dilakukan untuk menentukan seseorang yang melakukan tindak

kriminal. Kemudian berikut adalah hasil dari hibridisasi Southern blot :

F. DNA Sequencing

Merupakan teknik untuk mengetahui sekuensi dari DNA. Dapat dilakukan dengan

menggunakan alat yang disebut sequencer machine.

Gambar 15. 2 Prinsip Southern Blot

Gambar 15. 3 Hasil Southern Blotting



Prinsip dari DNA sequencing adalah menggunakan metode Sanger. Yang dilakukan dengan

cara-cara berikut :

DNA didenaturasi membentuk single stranded DNA (ssDNA)

Menambahkan DNA polimerase

Menambahkan dNTP (dATP, dCTP, dTTP, dan dGTP) untuk merangsang polimerisasi

Diberi label radioaktif

Tambahkan ddNTP (ddATP, ddCTP, ddTTP, dan ddGTP) untuk menghentikan polimerisasi

Kemudian dielektroforesis

Berikut gambar dari Sanger method dalam DNA sequencing :

Gambar 15.4 Sequencer Machine

Gambar 15.5 Sanger’s Method



G. Kloning

Prinsip Kloning

a) Isolasi dan Amplifikasi DNA

Memotong DNA dari genom (menggunakan enzim endonuklease untuk memotong

ikatan fosfodiester) tepatnya di bagian palindrom

Menggunakan enzim reverse transkriptase untuk mengubah RNA menjadi cDNA

Amplifikasi dengan PCR

b) Memasukkan gen target ke vektor (dapat berupa plasmid, virus, dan kosmid) dengan

menggunakan enzim ligase

Gambar 15.6 Pemutusan Daerah Palindrom

Gambar 15.7 Penyambungan DNA target ke Vektor dengan Enzim

Ligase



c) Menginjeksikan vektor berisikan gen ke dalam sel host (bisa bakeri, fungi, sel mamalia)

yang dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain :

Transfeksion (Transfection)

Dilakukan untuk injeksi vektor ke sel eukariota (mamalia biasanya)

Transfeksi ini dilakukan untuk membuka pori di membran plasma agar material

bisa masuk

Kemudian liposom (membran lipid yang berisi materi genetik) dimasukkan ke sel

secara endositosis dan membentuk endosom di dalam sel

Selanjutnya endosom melepaskan materi genetik

Elektroforasion (Electrophoresion)

Memberikan kejut listrik ke sel untuk membuka kanal pada membran sel

Kanal membuka kemudian materi genetik dapat masuk

Metode ini lebih sering digunakan pada tumbuhan, fungi, beberapa protista, dan

sel hewan yang membran selnya mudah ditransformasi dengan elektroforasi

Metode Syok Panas (Heat Shock Method)

d) Menyeleksi sel host yang mengandung vektor yang berisikan gen target

Gambar 15.8 Mekanisme Transfection

Gambar 15.9 Electrophoration pada Membran Sel



e) Konfirmasi dengan teknik analisis DNA atau protein yang dapat dilakukan dengan

menggunting dengan enzim restriksi, Southern blot, PCR, dan Western blot

H. Aplikasi Rekayasa Genetik Dalam Teknik Pembuatan Vaksin

Vaksin dapat dibagi menjadi beberapa jenis berdasarkan asalnya, antara lain :

1. Vaksin dari Virus Inaktif

2. Vaksin Hidup Teranetuasi

- Virus patogen diisolasi dari pasien

- Virus dikultur di sel monyet

- Virus mengalami mutasi dan semakin baik tumbuh di sel monyet

- Virus teranetuasi dan tidak dapat tumbuh lagi di manusia kemudian diinjeksikan ke

manusia sebagai vaksin

Gambar 15.10 Virus yang Teranetuasi

3. Vaksin Rekombinan

4. Vaksin DNA

C15 Rekayasa Genetika (Genetic Engineering)

Health & Medicine

Transcript of C15 Rekayasa Genetika (Genetic Engineering)