DNA Rekombinan

Sejak zaman dahulu, nenek moyang kita telah mengenal beraneka ragam mahluk hidup. Beragamnya mahluk hidup memberikan kemungkinan bagi manusia untuk memanfaatkansesuai dengan yang dibutuhkannya. Para pendahulu kita juga telah memahami bahwa sifat-sifat organisme itu diturunkan kepada keturunannya (zuriat). Adanya keragaman telah memberikan andil bagi nenek moyang kita untuk memilih jenis mahluk hidup yang sifat-sifatnya sesuai dengan yang diinginkan. Jenis dan sifat yang diinginkan tersebut kemudian dikembangbiakkan atau dibudidayakan.

Perkembangan ilmu pengetahuan terutama ilmu tentang pewarisan sifat (Ilmu Genetika) yang dipelopori oleh Gregor Mendel telah mendorong manusia untuk membuat kombinasi baru dari sifat-sifat yang diinginkan. Upaya untuk mendapatkan kombinasi baru dari sifat yang diinginkan dilakukan dengan membuat persilangan-persilangan (breeding) antar berbagai tanaman maupun hewan. Persilangan tersebut menghasilkan organisme hibrid. Tanaman maupun hewan hibrida mempunyai genom yang berbeda dengan genom tetuanya. Jadi, persilangan (breeding) merupakan salah satu cara untuk merubah genom suatu organisme.

Dengan telah ditemukannya DNA sebagai bahan gen, manusiapun berupaya untuk mendapatkan kombinasi sifat-sifat baru suatu mahluk hidup dengan cara melakukan perubahan langsung pada DNA genomnya. Usaha untuk mengubah DNA genom secara langsung ini disebut dengan istilah Rekayasa Genetika atau Genetic Engineering. Dalam upaya melakukan rekayasa genetika, manusia menggunakan teknologi DNA rekombinan.

Teknologi DNA rekombinan telah mungkinkan bagi kita untuk mengisolasi DNA dari berbagai organisme, menggabungkan DNA yang berasal dari organisme yang berbeda sehingga terbentuk DNA rekombinan, memasukkan DNA rekombinan ke dalam sel organisme prokariot maupun eukariot hingga DNA rekombinan dapat bereplikasi dan bahkan dapat diekspresikan. Jadi, Teknologi DNA Rekombinan merupakan penyambungan semula kumpulan DNA dengan sekumpulan teknik atau metoda yang digunakan untuk mengkombinasikan gen-gen di dalam tabung reaksi. Teknik-teknik tersebut meliputi:

- Teknik untuk mengisolasi DNA.

- Teknik untuk memotong DNA.

- Teknik untuk menggabung atau menyambung DNA.

- Teknik untuk memasukkan DNA ke dalam sel hidup.

Teknologi DNA Rekombinan telah memberikan banyak manfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan maupun bagi kehidupam manusia sehari-hari. Beberapa jenis obat-obatan, vaksin, bahan pangan, bahan pakaian dan lainnya telah diproduksi dengan memanfaatkan teknologi DNA Rekombinan.

Dalam kehidupan kita sehari-hari, secara langsung maupun tidak langsung, kita pernah berhubungan dengan hasil penggunaan teknologi DNA Rekombinan. Contoh: Hormon Insulin yang telah digunakan untuk mengobati penyakit diabetes. Penyakit diabetes pada manusia diobati dengan insulin manusia. Saat ini insulin manusia telah berhasil diproduksi secara masal dengan menggunakan bakteri. Kemampuan bakteri untuk memproduksi insulin manusia ini adalah karena manusia telah berhasil memasukkan dan mengintegrasikan gen yang menyandikan insulin manusia kedalam genom bakteri.

Transfer DNA atau perpindahan DNA ke dalam bakteri dapat melalui tiga cara yaitu :

1. Konjugasi, merupakan perpindahan DNA dari satu sel (sel donor) ke dalam sel bakteri lainnya (sel resipien) melalui kontak fisik antara kedua sel.

2. Transformasi merupakan pengambilan DNA oleh bakteri dari lingkungan di sekelilingnya.

3. Transduksi adalah cara pemindahan DNA dari satu sel ke dalam sel lainnya melalui perantaraan fage.

DNA yang masuk ke dalam sel bakteri selanjutnya dapat ber-integrasi dengan DNA atau kromosom bakteri sehingga terbentuk kromosom rekombinan. Perangkat yang digunakan dalam teknologi DNA rekombinan adalah perangkat-perangkat yang ada pada bakteri. Perangkat tersebut antara lain adalah: Enzim restriksi yang digunakan untuk memotong DNA, Enzim DNA ligase yang digunakan untuk menyambung DNA, PlasmidTransposon digunakan sebagai alat untuk melakukan mutagenesis dan untuk menyisipkan penanda, Pustaka Genom digunakan untuk menyimpan gen atau fragmen DNA yang telah diklonkan, Enzim traskripsi balikPelacak DNA / RNA digunakan untuk mendeteksi gen atau fragmen DNA yang diinginkan atau untuk mendeteksi klon yang benar. digunakan sebagai vektor untuk mengklonkan gen atau mengklonkan fragmen DNA atau mengubah sifat bakteri, digunakan untuk membuat DNA berdasarkan RNA,

Adapun teknik pelaksanaan DNA rekombinan adalah sebagai berikut Penghibridan (Hybridisation), langkah pertama yaitu penempatan DNA yang telah diambil ke membran nilon atau nitroselulosa kemudian dilakukan penambahan prob bertanda radioaktif yaitu enzim yang akan menghibrid kepada jujukan DNA yang diambil dan pengenalpastian DNA yang diminati pada DNA rekombinan/klon.pada saat penghibridan ini

Penjujukan ( Sequencing ), Yaitu penentuan jujukan nukleotida bagi fragmen DNA, DNA rekombinan yang dihasilkan, gen atau kromosom. ada 3 cara penjujukan nukleotida, yaitu :

1. Penjujukan dengan cara degradasi kimia
2. Penjujukan dengan enzim
3. Penjujukan dengan cara automasi

PCR Yaitu penghasilan atau amplifikasi fragmen DNA sasaran secara berganda (eksponen)

Pencernaan DNA, Dalam hal ini terjadi penglibatan enzim penyekat dalam memotong DNA kepada fragmen yang tertentu. Pada saat ini, dilakukan pemotongan DNA dwiheliks dengan spesifik yang berfungsi untuk memusnahkan DNA asing yang masuk dalam bakteri.

Pengklonan Prosesnya yaitu pemotongan vektor dan fragmen DNA yang mengandung gen yang diinginkan dengan enzim penyekat, penyambungan vektor dan fragmen DNA yang mengandung gen yang diingini bagi membentuk DNA rekombinan (DNA ligase), memasukkan ke dalam pembawa yang akan mereplikasi DNA rekombinan (transformasi) dan mengenal klon yang membawa DNA rekombinan (hibridisasi/pencernaan dengan enzim penyekat).

Penginjeksian ke dalam tubuh.

Teknologi DNA rekombinan berdasarkan pada mekanisme yang terdapat pada bakteri. Hasil Percobaan Lederberg dan Tatum (1946) menunjukkan bahwa bakteri mempunyai mekanisme seksual. Mekanisme seksual pada bakteri ini menyebabkan terbentuknya kombinasi gen-gen yang berasal dari dua sel yang berbeda. Mekanisme seksual pada bakteri ini merupakan pertukaran DNA atau gen dari satu sel ke sel lainnya. Jadi mekanisme seksual pada bakteri ini tidak bersifat reproduktif (tidak menghasilkan anak atau zuriat). Berdasarkan mekanisme bakteri, perangkat bakteri, dan beberapa teknik diatas, DNA rekombinan dapat dibuat paling tidak melalui tiga pendekatan, yaitu:

1. Mengestraksi DNA total suatu organisme, memotong DNA total menjadi fragmen-fragmen, memilih fragmen yang dikendaki, mengklonkan fragmen yang telah terpilih,

2. Mengestraksi DNA total suatu organisme, memotong DNA total menjadi fragmen-fragmen, mengklonkan semua fragmen DNA pada vektor yang sesuai, menguji setiap klon untuk mendapatkan gen yang diinginkan,

3. Sintesis gen atau fragmen DNA yang diinginkan secara langsung dan mengklonkan gen atau fragmen DNA hasil sintesis.

Dalam bidang peternakan, DNA dari seekor sapi, dipindahkan ke E. colli, dikembangkan dan diperolehlah suatu zat tertentu yang jumlahnya banyak atas arahan instruksi genetic dari dna. Dimana DNA ini dapat dimodifikasi secara kimiawi untuk menghasilkan hanya satu zat saja, seperti hormon pertumbuhan oleh karena itu hormon alamiah dapat diproduksi dalam jumlah yang sangat besar dengan menggunakan bakteri sabagai pembuatnya. Hormon yang dihasilkan dengan cara ini kemudian dapat disuntikkan kembali kepada tubuh sapi untuk meningkatkan produksi jauh melampaui kemampuan yang dapat dicapai melalui cara dan kondisi normal. Penerapan yang berhasil dalam teknik ini telah meningkatkan produksi susu sapi perah dan pertambahan berat badan pada sapi potong, sehingga keuntungan yang diperoleh akan meningkatm karena produksi yang dihasilkan meningkat.

Blakely, James, David H. Bade. 1998. Ilmu Peternakan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta

Tjahjoleksono, Aris. 2007. DNA Rekombinan. http://www.ipb.ac.id