APA ITU TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN ?

Teknologi DNA rekombinan atau sering juga disebut rekayasa genetika merupakan teknologi yang memanfaatkan proses replikasi, transkripsi dan translasi untuk memanipulasi, mengisolasi dan mengekspresikan suatu gen dalam organisme yang berbeda. Biasanya gen dari organisme yang lebih tinggi diekspresikan pada organisme yang lebih rendah. Teknologi ini juga memberikan kesempatan yang tidak terbatas untuk menciptakan kombinasi baru dari gen yang tidak ada pada kondisi normal. Melalui rekayasa genetika, akan dihasilkan kombinasi baru dari materi genetik melalui penyisipan molekul asam nukleat kedalam suatu sistem DNA vektor (plasmid bakteri, virus dan lain-lain) dan kemudian memasukkan vektor ini kedalam suatu inang sehingga akan dihasilkan suatu produk gen dalam jumlah banyak Gen mungkin bisa diibaratkan seperti software biologi yang diprogram untuk menjalankan pertumbuhan, perkembangan dan fungsi organisme. Dengan merubah software dengan cara yang tepat dan terkontrol, akan memungkinkan untuk menghasilkan perubahan yang diinginkan dalam organisme.

KOMPONEN-KOMPONEN PADA TEKNIK REKOMBINAN DNA

Pada teknologi DNA rekombinan, setidaknya dibutuhkan beberapa perangkat utama yang mendukung keberhasilan teknik ini. Perangkat utama tersebut meliputi DNA target, vektor plasmid, enzim endonuklease restriksi, enzim ligase, dan sel kompeten. Keempat komponen perangkat utama tersebut berperan penting dalam keberhasilan proses rekombinasi DNA untuk menghasilkan DNA rekombinan. Pemilihan masing-masing komponen tersebut tidak bisa sembarangan karena harus menyesuaikan karakteristik target gen yang akan direkombinasi, dan saling terkait satu sama lain.

Perangkat atau komponen utama yang diperlukan dalam proses rekombinasi DNA adalah:

DNA target, DNA target merupakan sumber dari DNA atau gen yang akan diklon dan diteliti ekspresinya. Misalnya, ketika ingin memproduksi bibit tanaman padi yang tahan terhadap kekeringan, maka DNA target yang disisipkan ke vektor plasmid adalah fragmen DNA pengkode sifat tahan terhadap kekeringan dari spesies tanaman apapun. DNA target yang disisipkan sesuai dengan contoh tersebut diharapkan dapat mengekspresikan sifat unggulnya.
Vektor plasmid, Plasmid merupakan materi genetik ekstrakromosomal yang dimiliki oleh bakteri. DNA plasmid berbentuk sirkuler, berukuran kecil (lebih kecil daripada kromosom), serta memiliki jenis, jumlah, dan ukuran yang bervariasi antar sel dan antar jenis bakteri. DNA plasmid yang sederhana tersebut menjadikan plasmid dimanfaatkan sebagai salah satu alat dalam rekombinasi DNA, yaitu sebagai vektor gen target yang disisipkan. Fungsi plasmid dalam proses rekombinasi DNA, meliputi:

Sebagai vektor untuk mengklon gen atau mengklon fragmen DNA yang mana proses tersebut akan mengubah sifat bakteri.
Untuk memperbanyak gen (copy gene) yang telah disisipkan dengan bantuan sel kompeten (berupa sel bakteri).

Vektor harus memiliki kemampuan untuk bereplikasi secara mandiri dalam sel bakteri sehingga tidak perlu diinsersi genom bakteri. Oleh karena itu, suatu plasmid yang akan dimanfaatkan sebagai vektor dalam rekombinasi DNA setidaknya harus memiliki bagian yang mendukung proses rekombinasi, diantaranya:

Origin of replication (ORI), merupakan sekuen tertentu pada suatu DNA yang merupakan tempat atau titik pemulaan terjadinya replikasi. Suatu vektor plasmid harus memiliki ORI untuk dapat memulai replikasinya. Dengan. ORI yang baik dan jelas, maka proses replikasi untuk perbanyakan copy gen target dapat berlangsung dengan baik.
Promoter, merupakan sekuen tertentu pada suatu DNA yang merupakan tempat pengikatan protein enzim yang menginisiasi terjadinya proses transkripsi. Promoter terletak di dekat sekuen awal transkripsi di ujung 5’ untai DNA sense. Promoter dalam proses rekombinasi DNA juga terkait dalam proses perbanyakan copy gen target.
Selection marker, penanda selektif merupakan suatu gen yang ditambahkan pada plasmid vektor, umumnya berupa gen pengkone sifat resistensi terhadap antibiotik tertentu, baik ampisilin, kanamisin, tetrasiklin, dll. Penanda selektif ini diperlukan untuk membantu proses seleksi sel kompeten hasil transformasi plasmid rekombinan ketika sudah dikulturkan pada media kultur tertentu.
Multiple cloning site (MCS), disebut juga polylinker merupakan segmen DNA pendek yang mengandung setidaknya lebih dari 20 restriction sites (sisi pemotongan). Bagian ini harus ada dalam suatu vektor plasmid, biasanya setiap plasmid memiliki MCS yang unik. Tujuan adanya MCS ini adalah untuk memungkinkan adanya fragmen DNA target untuk disisipkan pada sisi tersebut.

Enzim endonuklease restriksi, Enzim endonuklease restriksi merupakan enzim pemotong yang dapat memotong untai ganda DNA pada bagian urutan basa spesifik tertentu dan akan menghasilkan ujung potongan, baik sticky end maupun blunt end. Enzim pemotong ini akan memotong ikatan fosfodiester DNA secara spesifik pada rangka gula-fosfatnya. Setiap enzim endonuklease restriksi memiliki sisi pengenalan pemotongan yang unik pada untai DNA sepanjang 4-6 pasang basa dan akan memiisahkan DNA pada lokasi tersebut. Enzim endonuklease restriksi memotong DNA menjadi fragmen-fragmen dengan berbagai ukuran. Enzim ini umumnya diisolasi dari mikroorganisme.
Enzim ligase, Enzim ligase memiliki fungsi kebalikan dari endonuklease restriksi. Enzim ini memiliki fungsi ligasi, yaitu berfungsi untuk menyambung kembali fragmen DNA yang telah terpotong oleh endonuklease restriksi. Secara alami, enzim ligase diperlukan untuk menggabungkan fragmen Okazaki saat proses replikasi DNA. Enzim ligase digolongkan menjadi 2 jenis berdasarkan kofaktornya, yaitu enzim ligase NAD*-dependent yang hanya ditemukan di bakteri, serta enzim ligase ATP- dependent yang dapat ditemukan di bakteriofag, eubacteria, archaea, dan virus.
Sel kompeten, Sel kompeten merupakan sel yang memiliki kemampuan untuk menerima. DNA asing (extracellular naked DNA) dari luar sel melalui proses transformasi. Sel ini dikatakan kompeten karena telah dimodifikasi sehingga memiliki karakteristik dinding sel yang sementara dapat bersifat permeabel dan dapat dilewati molekul DNA berupa vektor plasmid (Dewi et al., 2021).

MEKANISME

Mekanisme DNA Rekombinan, yaitu :

1. Isolasi dan Pemurnian DNA:

DNA yang diinginkan diisolasi dari sumbernya, seperti dari hewan di bidang perternakan.

Metode isolasi yang umum digunakan adalah sentrifugasi, presipitasi, dan kromatografi. DNA dimurnikan untuk menghilangkan kontaminan dan memastikan kualitasnya.

2. Pemotongan dan Penyambungan DNA:

Enzim endonuklease (misalnya, enzim restriksi) digunakan untuk memotong DNA pada lokasi spesifik, menghasilkan fragmen DNA yang diinginkan. Enzim ligase menggabungkan fragmen DNA yang telah dipotong dengan DNA vektor, menghasilkan molekul DNA rekombinan. Vektor adalah molekul DNA yang digunakan sebagai pembawa fragmen DNA target ke dalam sel inang. Vektor yang umum digunakan adalah plasmid dan virus.

3. Introduksi DNA Rekombinan:

DNA rekombinan diintroduksi ke dalam sel inang, yang dapat berupa sel hewan pada bidang perternakan. Berbagai metode introduksi dapat digunakan, seperti:

a. Transformasi kimiawi: DNA ditambahkan langsung ke dalam sel dengan bantuan bahan kimia.

b. Transformasi elektroporasi: DNA dipaparkan pada arus listrik untuk membuat pori-pori pada membran sel, memungkinkan DNA masuk.

c. Transformasi biobalistik: DNA ditembakkan ke dalam sel menggunakan senjata khusus.

d. Transformasi mediasi virus: DNA dikemas dalam vektor virus yang dimodifikasi untuk menginfeksi sel.

4. Seleksi dan Skrining:

Sel inang yang telah tertransformasi dengan DNA rekombinan diidentifikasi dan dipisahkan dari sel yang tidak tertransformasi. Berbagai metode seleksi dapat digunakan, seperti:

a. Seleksi dengan antibiotik: Sel yang mengandung gen resistensi antibiotik dapat tumbuh di media yang mengandung antibiotik, sedangkan sel yang tidak tertransformasi tidak.

b. Seleksi dengan penanda: Gen penanda, seperti gen yang menghasilkan enzim tertentu, dapat digunakan untuk mengidentifikasi sel yang tertransformasi. Sel yang tertransformasi kemudian dikloning untuk menghasilkan individu transgenik yang stabil.

5. Analisis dan Pemantauan:

Sifat transgenik pada individu transgenik dianalisis dan dipantau untuk memastikan gen baru telah terintegrasi dengan benar dan berfungsi sebagaimana mestinya. Pemantauan jangka panjang diperlukan untuk mengevaluasi efek jangka panjang dari transgenik pada individu dan lingkungan.

(Chen, et al., 2024).

MANFAAT

Lalu, terdapat manfaat DNA Rekombinan, sebagai berikut:

Teknologi khusus yang digunakan dalam rekayasa genetik meliputi teknologi DNA

Rekombinan yaitu pembentukan kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang.

Manfaat nya yaitu :

1. Mengurangi biaya dan meningkatkan penyediaan sejumlah besar bahan yang sekarang di gunakan di dalam pengobatan, pertanian dan industri.

2. Menggembangkan tanaman – tanaman pertanian yang bersifat unggul

3. Menukar gen dari satu organisme kepada organisme lainnya sesuai dengan keinginan manusia, menginduksi sel untuk membuat bahan-bahan yang sebelumnya tidak pernah dibuat dll Dengan berkembangnya teknik-teknik molekuler, telah memungkinkan terjadinya percepatan perkembangan dalam bidang rekayasa genetik suatu makhluk hidup. Sutarno, S. (2016).

APLIKASI REKOMBINAN DNA UNTUK PETERNAKAN

Misalkan kita sudah mengidentifikasi sapi yang secara genetik resistan terhadap mastitis, yaitu bakteri yang menginfeksi sel kelenjar susu, dan kita ingin memindahkan gen resistan mastitis ini ke sapi lain. Pertama kita harus mengidentifikasi gen tersebut dan mengklonignya menggunakan prosedur standar. Kemudian gen tersebut harus ditransfer ke sapi lain. Supaya gen itu diturunkan ke anak, maka cara yang paling masuk akal adalah mentransfer gen tersebut ke sel telur atau sel sperma. Karena sel telur yang sudah dibuahi akan memproduksi setiap sel dalam organisme, maka telur yang membawa gen asing tersebut akan menghasilkan anak dimana setiap sel mengandung gen tersebut. Konstruksi hewan transgenik ini dilakukan dengan memanipulasi embrio diluar tubuh sapi. Gen asing disisipkan melalui proses mikroinjeksi menggunakan jarum yang sangat halus. Didalam sel DNA akan bergabung dengan kromosom. Setelah mikroinjeksi, telur dibuahi in vitro dan kemudian di inplantasikan ke sapi. Karena telur yang telah dibuahi mengandung DNA asing, maka setiap sel yang berkembang biak selama perkembangan embrio akan mengandung DNA asing.

Teknologi DNA rekombinan dapat digunakan untuk meningkatkan produksi ternak dan tanaman dengan cara yang tidak mungkin dilakukan secara tradisional. Hasil juga dapat diperoleh dengan cepat karena perubahan yang terjadi lebih terarah. Namun perubahan pada satu gen dapat mempengaruhi banyak keturunan. Proses yang sederhana kadang dapat menjadi rumit karena adanya efek genetik yang tidak kita mengerti seluruhnya.

Hewan ternak juga dapat dimanfaatkan oleh industri bioteknologi melalui cara lain. Salah satu kesulitan ekspresi gen eukariot pada prokariot adalah produk gen. Cukariot pada umumnya mengalami modifikasi pasca translasi, contohnya penambahan gugus karbohidrat pada protein.Gen pengkode protein ini digunakan untuk mengkonstruksi sapi transgenik, namun ekspresinya tidak dikontrol oleh promotornya sendiri, namun oleh promotor untuk protein yang membantu produksi susu sapi. Promotor ini hanya akan aktif pada sel-sel di kelenjar susu. Bila sapi transgenik dapat diperoleh dengan teknik ini, maka protein faktor IX akan terdapat didalam susu sapi.

Sekresi protein oleh kelenjar susu sapi ini mempunyai beberapa keuntungan disamping mengalami modifikasi yang tepat, yaitu: (1) karena sapi memproduksi susu dalam jumlah besar, maka sekresi protein juga akan melimpah. Sehingga kelenjar susu akan menjadi bioreaktor untuk memproduksi produk farmasi. (2) protein faktor IX akan disekresikan dalam bentuk yang mudah untuk dimurnikan (Gaffar, 2007).

SAPI TRANSGENIK SEBAGAI CONTOH PENERAPAN BIOTEKNOLOGI PADA BIDANG PETERNAKAN

Transfer materi genetik dengan teknologi rekombinan DNA merupakan suatu metode penemuan baru untuk ternak transgenik. Ternak menghasilkan transgenic memperlihatkan kan bermacam-macam fenotipe baru melalui ekspresi molekul DNA eksogen. Ternak transgenik dihasilkan dengan injeksimikro gen ke dalam promkleus sesaat setelah fertilisasi dan sebelum terjadi pembelahan pertama zigot, selanjutnya ditanam di dalam rahim. Induk pengganti. Transfer gen (transgenik) artinya penyatuan stabil dari suatu gen dari spesies lain atau bangsa ternak lain dalam satu spesies, sehingga gen itu berfungsi pada ternak penerima dan diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ternak transgenic adalah seekor ternak yang DNA keturunannya telah ditingkatkan melalui penambahan atau penggantian DNA dari sumber lain melalui rekombinan DNA.

Hewan transgenik dapat dijadikan andalan sebagai hean yang potensial dalam memajukan dunia peternakan. Berawal dari mencit sampai pengembangan ke ternak-ternak seperti domba. Sapi, kelinci dan babi. Produksi sapi transgenik. Sangat tergantung pada kualitas embrio satu sel yang akan di injeksi. Bila embrio diperoleh secara in vivo maka prosedur diawali dengan superovulasi ternak donor (untuk mendapatkan banyak embrio), koleksi zigot (embrio satu sel), mikro injeksi DNA pada embrio, kultur embrio sampai fase blastosis, ditransfer pada induk resipien dan diperoleh sapi transgenik (Sutarno, 2016).

Apa itu Bioteknologi Peternakan ?

Bioteknologi peternakan adalah cabang bioteknologi ini berkai tan dengan pengembangan hewan transgenik. Bioteknologi peternakan adalah pemanfaatan proses biologis melalui rekayasa genetika atau melalui proses genetik dan reka yasa proses untuk menghasilkan ternak dan produk peternakan yang berkualitas. Pendapat sejenis menyatakan bioteknologi hewan adalah teknik yang aman untuk memproduksi daging, susu, dan teluradalah teknik yang aman untuk memproduksi daging, susu, dan telur.

PERANAN

Adapun peranan Bioteknologi pada bidang peternakan, yaitu :

Bioteknologi juga memiliki peran penting dalam ilmu pengetahuan dewasa ini, bioteknologi sendiri mengalami berbagai pembaruan dari bioteknologi yang bersifat tradisional kearah bioteknologi yang modern. Bioteknologi dapat digunakan untuk meningkatkan produksi peternakan, melalui:

Teknologi produksi, seperti inseminasi buatan, embrio transfer, kriopreservasi embrio, fertilisasi in vitro, sexing sperma maupun embrio, cloning dan splitting.
Rekayasa genetika, seperti genome maps, marker assisted selection (MAS), transgenic, identifikasi gen, konservasi molekuler,
Peningkatan efisiensi dan kualitas pakan, seperti manipulasi mikroba rumen, dan bioteknologi yang berkaitan dengan bidang veteriner (Gordon, 1994) (Niemann & Kues, 2000).

Chen, J., Potlapalli, R., Quan, H., Chen, L., Xie, Y., Pouriyeh, S., & Xie, Y. (2024). Exploring DNA Damage

and Repair Mechanisms: A Review with Computational Insights. BioTech, 13(1), 3.

Dewi, E. R. S., Widyastuti, D. A., & Nurwayuni, A. (2021). Buku ajar bioteknologi. Jawa Tengah: Universitas

PGRI Semarang Press.

Gaffar, S. (2007). Buku ajar bioteknologi molekul. FMIPA. Universitas Padjadjaran

Gordon I. (1994). Laboratory Production of cattle embryos. Cab International Walingford.

Niemann, H. & W.A. Kues, (2000). Transgenic Livestock : Premises and Promises. J. Anim. Reprod. Sci. 60 :

277 -293.

Sutarno, S. (2016). Rekayasa Genetik dan Perkembangan Bioteknologi di Bidang Peternakan. In

Proceeding Biology Education Conference: Biology, Science, Enviromental, and Learning , 13(1),

23-27.

Wardani, A. K., Wijayanti, S. D., & Widyastuti, E. (2017). Pengantar Bioteknologi. Universitas Brawijaya

Press.

BACK

Page updated

Report abuse