[TYPE THE COMPANY NAME]
HUBUNGAN ANTARA REKAYASA GENETIK DENGAN PRODUKSI ANTIBIOTIK Taufiq Dalming
HUBUNGAN ANTARA REKAYASA GENETIK DENGAN PRODUKSI ANTIBIOTIK
Rekayasa genetika (Inggris: genetic engineering) dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. dimasukkan. Walaupun demikian, masyarakat masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik biologi molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu. Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, bakteri, fungi, fungi, hewan tingkat rendah, rendah, hewan tingkat tinggi, tinggi, hingga hingga tumbuh-tumbuhan. tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), perikanan), serta teknik teknik lingkungan lingkungan juga telah telah melibatkan ilmu ilmu ini untuk untuk mengembangkan mengembangkan bidang bidang masing-masing. Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini. Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi. Tahap-tahap
penting
berikutnya
adalah
serangkaian
penemuan
enzim
restriksi
(pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari penemuan operon laktosa pada prokariota), prokariota), perakitan perakitan teknik PCR, transformasi transformasi genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-
penemuan penemuan
penting
itu,
perkembangan perkembangan
di
bidang bidang
biostatistika, biostatistika,
bioinformatika bioinformatika
dan
robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.
Rekayasa Genetika
Teknologi DNA rekombinan ( recombinant DNA technology) adalah suatu metode untuk merekayasa genetik dengan cara menyisipkan ( insert ) gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme. Teknologi transgenik bertujuan untuk mengubah sifat alami suatu individu menjadi sifat yang dikehendaki oleh manusia. Dengan demikian, istilah transgenik digunakan untuk menyebut suatu individu yang telah mengalami perubahan gen aslinya. Sebagai contoh; bakteri Escherichia coli ( E. coli) yang hidup simbiotik dalam kolon manusia yang semula (aslinya) tidak
dapat mensintesis hormon insulin, karena telah disisipkan gena insulin manusia, maka ia dapat menghasilkan insulin. Setiap organisme memiliki sifat-sifat spesifik yang diwariskan dari nenek moyangnya melalui suatu molekul yang terdapat di dalam kromosom yang disebut gen. Ekspresi (pengejawantahan) gen tersebut akan memunculkan sifat-sifat atau gejala (fenomena) yang tampak dan dapat diamati pada suatu organisme yang disebut fenotip ( phenotype). Gen atau informasi genetik terdapat dalam pita DNA yaitu suatu molekul yang berbentuk benang double helix atau tangga terpilin. Dengan demikian, gen merupakan bagian dari molekul DNA. Sebagai
contoh, perbedaan sel-sel penyusun otot dan sel-sel penyusun saraf, bukan diakibatkan oleh perbedaan perbedaan informasi informasi yang terkandung terkandung dalam DNA sel-sel tersebut tetapi ditimbulkan ditimbulkan oleh bagaimana bagaimana informasi tersebut dibaca dibaca atau diterjemahk diterjemahkan. an. Pengetahuan mengenai struktur dan fungsi DNA secara mendalam telah diterapkan untuk kepentingan manusia melalui rekayasa genetika. Rekayasa genetika merupakan salah satu metode penting yang memberi kontribusi pada pengembangan bioteknologi modern. Salah satu ciri karakteristik bioteknologi modern adalah melibatkan rekayasa biologi (teknobiologi). Rekayasa genetika merupakan suatu metode untuk mengubah gen atau memanipulasi gen dan kemudian memindahkan gen tersebut dari suatu organisme ke organisme lain dalam suatu spesies atau berbeda spesies. Untuk kepentingan ini, biasanya dipilih organisme yang mudah
ditangani ( handling) dan memiliki sifat pertumbuhan cepat dalam waktu singkat, sebagai contoh: bakteri Escherichia coli ( E. E. coli). Selain itu, bakteri E. coli juga memiliki DNA yang berada di luar kromosom yang disebut plasmid, sehingga mudah dimanipulasi. Saat ini, rekayasa genetika telah merambah pada semua organisme yang meliputi: bakteri, bakteri, tumbuhan, maupun hewan. Organisme yang telah disisipi gen dari organisme lain disebut transgenik. Organisme transgenik pada hakekatnya digunakan sebagai “pabrik hidup” untuk memproduksi sesuatu zat yang bermanfaat bagi kepentingan manusia.
Tahapan Rekayasa Genetika
Tahapan-tahapan untuk menghasilkan individu transgenik biasanya sebagai berikut: 1. Mengidentifikasi gen spesifik yang dikehendaki. Untuk mengidentifikasi gen spesifik yang dikehendaki diperlukan metode-metode mutakhir bioteknologi ( current methods of biotecnology) seperti: (1) Polymerase chains reaction (PCR) atau reverse Transcription Polymerase chains reaction (RT-PCR). (2) Hibridisasi DNA. (3) Northern blot analysis.
Dan (4) Western blot analysis. 2. Mengisolasi gen spesifik dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi untuk memotong DNA yang dikehendaki pada dua ujungnya. 3. Menyisipkan gena spesifik ke dalam DNA vektor dengan menggunakan enzim ligase sehingga didapat DNA rekombinan (rDNA). 4. Mengembalikan vektor ke dalam sel hospes dengan menggunakan beberapa metode. Metode pengiriman gene ke sel Mammalia: (1) Menggunakan vector virus. (2) Pengambilan DNA diperantarai kalsium posfat. (3) Mikroinjeksi sel telur terbuahi. (4) Fusi DNA ke sel target. (5) Elektroporasi (aliran listrik). 5. Mengembang-biakan sel hospes dengan metode kultur jaringan
Rekayasa Genetika Dalam Produksi Antibiotik
Diantara pemanfaatan rekayasa genetik adalah produksi obat-obatan khususnya antibiotik. Teknik rekayasa genetik yang dilakukan dalam produksi antibiotik ini yakni
amplifikasi gen, proses dimana plasmid atau bakteriofag yang diinduksikan ke dalam sel dan kemudian berkembang dengan cepat. Antibiotik adalah produk metabolisme yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu yang mempunyai sifat dapat menghambat pertumbuhan atau merusak mikroorganisme lain. Antibiotik pertama yang digunakan untuk mengobati penyakit pada manusia adalah tirotrisin. Antibiotik ini diisolasi dari bakteri Bacillus brevis (suatu bakteri tanah) oleh Rene Dubois. Penelitian tentang antibiotik pertama kali dilakukan oleh A. Gratia dan S. Dath pada tahun 1924. Dari hasil penelitian ini dihasilkan actinomisetin dari Actinomycetes. Pada tahun 1928 Alexander flemming menemukan antibiotik penisilin dari jamur Penicillium notatum. Antibiotik ini mampu menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 1. dibawah ini. Tabel 1. Beberapa jenis mikroorganisme dan antibiotik yang dihasilkan No.
Mikroorganisme
Antibiotik Antibioti k
Actinomycetes
1.
Sterptomycetes griseus
Streptomycin
2.
Sterptomycetes erythraeus
Erythromycin
3.
Sterptomycetes noursei
Nystatin
4.
Sterptomycetes nodosus
Amphoetericin-B
5.
Sterptomycetes niveus
Novobiocin Novobiocin
Bakteri
6.
Bacillus licheniforis
Bacitracin
7.
Bacillus polymyxa
PolymixynB
Jamur
8.
Aspergillus fumigatus
Fumigilin
9.
Penicillium notatum
Penisilin
10.
Penicillium griseofulvum
Griseofulvin
Antibiotik digunakan untuk melawan berbagai infeksi mikroorganisme patogen. Mikroorganisme patogen adalah mikroorganisme yang menyebabkan penyakit. Antibiotik dibuat dengan cara tertentu. Tahap-tahap pembuatan antibiotik adalah sebagai berikut. 1. Mikroorganisme penghasil antibiotik dikembangbiakkan.
2. Mikroorganisme dipindahkan ke dalam bejana fermentasi yang berisi media cair. Pada bejana fermentasi ini mikroorganisme dipacu untuk berkembang biak dengan cepat. 3. Dari cairan biakan mikroorganisme tersebut, antibiotik diekstraksi dan dimurnikan, kemudian dilakukan pengujian pertama kali dengan cara diuji di dalam laboratorium menggunakan cawan petri, apakah antibiotik tersebut dapat mematikan kuman atau tidak. Kedua, antibiotik diujikan pada hewan percobaan. Ketiga, apabila hasil pengujian pada hewan percobaan ternyata aman, maka antibiotik ini dapat diujikan pada sekelompok orang dengan pengawasan ketat dari para ahli.
Tahap-tahap menuju produk komersial Suatu antibiotika yang dihasilkan secara komersial, pada awalnya harus berhasil diproduksi pada fermentor industri berskala-besar. Salah satu gugus-tugas penting adalah pengembangan pengembangan efisiensi metode pemurnian. pemurnian. Metode elaborasi (yang terperinci) terperinci) sangat penting dalam ekstraksi dan pemunian antibiotika, karena jumlah antibiotika yang terdapat dalam cairan fermentasi hanya sedikit (Gambar 1.1).
Gambar 1.1 Seluruh proses ekstraksi dan pemurnian antibiotik
(Sumber:Brock & Madigan,1991 dalam Kusnadi (tanpa tahun)
Jika antibiotika larut dalam pelarut organik yang tidak dapat bercampur dengan air, maka pemurniannya pemurniannya relatif lebih mudah, karena memungkinkan memungkinkan untuk mengekstraksi mengekstraksi antibiotika antibiotika ke dalam suatu pelarut bervolume kecil, sehingga lebih mudah mengumpulkan antibiotika tersebut. Jika antibiotika tidak larut dalam pelarut, selanjutnya harus dipindahkan dari cairan fermentasi melalui adsorpsi, pertukaran ion, atau presipitasi secara kimia. Pada semua kasus, tujuannya untuk memperoleh produk kristalin yang sangat murni, meskipun sejumlah antibiotika tidak mudah terkristalisasi dan sulit dimurnikan. Masalah yang berhubungan adalah, kultur sering menghasilkan produk akhir lain, termasuk antibiotika lain, dalam hal ini penting mengakhiri proses dengan suatu produk yang hanya terdiri dari antibiotik tunggal. Pemurnian secara kimia mungkin dibutuhkan untuk
mengembangkan metode dalam rangka menghilangkan produk sampingan yang tidak diharapkan, tetapi dalam beberapa kasus hal tersebut penting untuk ahli mikrobiologi untuk menemukan strain yang tidak menghasilkan senyawa kimia dan tidak diharapkan.
Referensi : Anonim, PDF Modul Genetika : Rekombinasi DNA diakses 9 Januari 2013 Nurcahyo, Nurcahyo, Heru, 2011, PDF Diktat Bioteknologi, Bioteknologi, Fak. MIPA UNY, Yogyakarta, Yogyakarta, diakses diakses 9 Januari 2013 http://id.wikipedia.org/wiki/Rekayasa_genetika, diakses 9 Januari 2013 http://linda-haffandi.blogspot.com/2011/12/mikrobiologi-industri.html, diakses 9 Januari 2013
