Aplikasi Teknologi DNA Rekombinan Dalam Eksplorasi Mikroba Laut Sebagai Penghasil Enzim

“Aplikasi Teknologi DNA Rekombinan Dalam Eksplorasi Mikroba Laut Sebagai Penghasil Enzim “

 

Siti Aminah (09330128), Moch. Agus Krisno Budiyanto  

Progam Pendidikan Biologi FKIP Universitas Muhammadiyah Malang

Jl. Tlogomas 246 Malang 65144

ABSTRACT

Recombinant DNA technology is a technique combining DNA from different species will be obtained so that the new organism with desired traits. On the development of marine and fisheries biotechnology, recombinant DNA techniques can be used, among others, to explore the potential and biodiversity of marine organisms, such as marine microbes. Marine microbes that were previously only a wealth of marine alarn potential and not add value, then by rekornbinan DNA technology can be scaled to produce value added products that are highly prospective. Broadly speaking, recombinant DNA technology (genetic engineering) involves the insertion of new genetic information into organisms, usually bacteria, to provide new capabilities, one of which is marine microbes that can produce the enzyme.

Key Word: Recombinant DNA, Biotechnology, Microbes, Enzyme

 

ABSTRAK

Teknologi DNA rekombinan merupakan teknik penggabungan DNA dari spesies yang berbeda sehingga akan diperoleh organisme baru dengan sifat-sifat yang diinginkan. Pada pengembangan bioteknologi kelautan dan perikanan, teknik DNA rekombinan ini dapat digunakan antara lain untuk melakukan eksplorasi potensi dan biodiversitas organisme laut, seperti mikroba laut. Mikroba laut yang sebelumnya hanya merupakan kekayaan alarn laut yang potensial dan belum memberikan nilai tambah, maka dengan teknologi DNA rekornbinan dapat ditingkatkan nilai tambahnya untuk menghasilkan produk yang sangat prospektif. Secara garis besar, teknologi DNA rekombinan (rekayasa genetika) melibatkan penyisipan informasi genetic baru kedalam organisme, biasanya bakteri, untuk memberikan kemampuan baru, salah satunya adalah mikroba laut yang dapat menghasilkan enzim.

 

 

 

PENDAHULUAN

Dewasa ini perkembangan bioteknologi sudah demikian pesatnya dan menunjukkan hasil-hasil yang cukup menarik perhatian dunia, dimana salah satu produk bioteknologi yang menjadi primadona sekarang ini adalah molekul enzim. Melihat begitu pentingnya peranan enzim maka para ilmuwan berusaha mencari mikroba penghasil enzim yang tahan terhadap lingkungan ekstrim seperti termofil, asidofil, alkalofil, metalotoleran dan sebagainya.

Tingginya kelimpahan mikroba laut menunjukkan potensinya sebagai sumber yang  menjajikan dan memberikan peluang besar  kepada ahli-ahli bioteknologi kelautan untuk menemukan produk alami yang bernilai ekonomi. Menurut dahuri (2003), terdapat tidak kurang dari 782 spesies alga,   baik makro maupun mikro yang merupakan kekayaan alam lautan Indonesia. Selain spesies-spesies tersebut, kelompok organisme yang masih sedikit dieksplorasi dan didayagunakan adalah berbagai jenis mikroba laut. Semua itu merupakan potensi luar biasa sebagai sumber pangan, obat-obatan, bahan diagnostika, maupun aneka produk industry bernilai ekonomi tinggi.

Sejak ditemukannya enzirn endonuklease restriksi yang dapat mengkatalisis pemotongan molekul DNA pada bagian atau tempat spesifik pada tahun 1971, maka lahirlah teknologi baru dalam bidang biologi molekuler yang disebut teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika.  Teknologi DNA rekombinan merupakan teknik penggabungan DNA dari spesies yang berbeda sehingga akan diperoleh organisme  baru dengan sifat-sifat yang diinginkan Pada pengembangan bioteknologi kelautan dan perikanan, teknik DNA rekombinan ini dapat digunakan antara lain untuk eksplorasl potensi dan biodiversitas organisme laut (Halan, 1999).

Organisme laut (dalam hal ini mikroba laut) yang sebelumnya hanya merupakan kekayaan alam laut yang potensial dan belum memberikan nilai tambah, maka dengan teknologi DNA rekombinan dapat ditingkatkan nilai tambahnya menjadi produk yang sangat prospektif. Salah satu contohnya adalah dari suatu mikroorganisme (mikroba laut), dapat diisolasi gen-gen fungsionalnya yang menyandikan satu atau lebih enzim-enzim yang potensial yang dapat digunakan didalam dunia medis. Adapun enzim-enzim yang dipandang penting didalam dunia medis diantaranya adalah protease, lisozirn, lipase, invertase, hemiselulase, kolagenase, glukoaminase, dekstranase dan katafase (Witarto, 2005).

Dengan kemajuan teknologi molekuler ini, perpindahan gen dapat terjadi antar organisme yang sama sekali tidak berkerabat dekat, misalnya gen manusia dipindahkan kebakteri atau gen manusia dipindahkan keternak babi dan lain sebagainya (Muladno,2002). Kemungkinan memindahkan gen dari satu organism ke organisme lain merupakan prospek yang sangat memikat, karena rekayasa genetika dapat mengurangi biaya dan meningkatkan penyediaan sejumlah besar bahan yang sekarang dipergunakan didalam kedokteran, farmasi, pertanian, dan lndustrl, maupun bidang kelautan. Teknologi DNA Rekombinan berhasilnya suatu teknik DNA rekombinan sangat didukung oleh cara-cara bagaimana kita menangani, Peneliti pada Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan.

PEMBAHASAN

A.   TEKNOLOGI DNA REKOMBINAN

Teknologi yang dikenal sebagai teknologi DNA rekombinan, atau dengan istilah yang lebih populer rekayasa genetika, ini melibatkan upaya perbanyakan gen tertentu di dalam suatu sel yang bukan sel alaminya. Banyak definisi telah diberikan untuk mendeskripsikan pengertian teknologi DNA rekombinan. Salah satunya yang mungkin paling representatif, menyebutkan bahwa teknologi DNA rekombinan adalah 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.

Teknologi DNA rekombinan mempunyai dua segi manfaat. Pertama, dengan mengisolasi dan mempelajari masing-masing gen akan diperoleh pengetahuan tentang fungsi dan mekanisme kontrolnya. Kedua, teknologi ini memungkinkan diperolehnya produk gen tertentu dalam waktu lebih cepat dan jumlah lebih besar daripada produksi secara konvensional. Pada dasarnya upaya untuk mendapatkan suatu produk yang diinginkan melalui teknologi DNA rekombinan melibatkan beberapa tahapan tertentu Tahapan-tahapan tersebut adalah isolasi DNA genomik/kromosom yang akan diklon, pemotongan molekul DNA menjadi sejumlah fragmen dengan berbagai ukuran, isolasi DNA vektor, penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor untuk menghasilkan molekul DNA rekombinan, transformasi sel inang menggunakan molekul DNA rekombinan, reisolasi molekul DNA rekombinan dari sel inang, dan analisis DNA rekombinan.

Prinsip dasar teknologi rekayasa genetika adalah memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dan organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja. Misalnya, gen dari bakteri bisa diselipkan di khromosom tanaman. Secara klasik analisis molekuler protein dan materi lainnya dari kebanyakan organisme ternyata sangat tidak mudah untuk dilakukan karena adanya kesulitan untuk memurnikannya dalam jumlah besar. Namun, sejak tahun 1970-an berkembang suatu teknologi yang dapat diterapkan sebagai pendekatan dalam mengatasi masalah tersebut melalui isolasi dan manipulasi terhadap gen yang bertanggung jawab atas ekspresi protein tertentu atau pembentukan suatu produk (Budiyanto, 2001).

Teknologi yang dikenal sebagai teknologi DNA rekombinan, atau dengan istilah yang lebih populer rekayasa genetika, ini melibatkan upaya perbanyakan gen tertentu di dalam suatu sel yang bukan sel alaminya. Banyak definisi telah diberikan untuk mendeskripsikan pengertian teknologi DNA rekombinan. Salah satunya yang mungkin paling representatif, menyebutkan bahwa teknologi DNA rekombinan adalah 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 (Budiyanto, 2001).

Pada dasarnya upaya untuk mendapatkan suatu produk yang diinginkan melalui teknologi DNA rekombinan melibatkan beberapa tahapan tertentu. Tahapan-tahapan tersebut adalah isolasi DNA kromosom yang akan diklon, pemotongan molekul DNA menjadi sejumlah fragmen dengan berbagai ukuran, isolasi DNA vektor, penyisipan fragmen DNA ke dalam vektor untuk menghasilkan molekul DNA rekombinan, transformasi sel inang menggunakan molekul DNA rekombinan, reisolasi molekul DNA rekombinan dari sel inang, dan analisis DNA rekombinan (Witarto, 2005).


Gambar proses DNA Rekombinan 

B.   MIKROBA LAUT

Lingkungan laut dihuni oleh berbagai jenis mikroba laut yang memiliki sifat fisiologis yang unik yang belum banyak terungkap, sehingga perlu dieksplorasi untuk menghasilkan berbagai biokatalis baru yang bermanfaat bagi manusia. Air laut menutupi sekitar 71% (361 juta km 2) dari luas bumi dengan jumlah organisme penghuni terbanyak adalah mikroba.  Setiap satu mililiter air laut mengandung 10ribu sampai 1 juta mikroba dan totalnya diperkirakan mencapai 4-6 x 1030. Mikroba laut mempunyai keragaman yang sangat tinggi dan berkembang selama proses evolusi adaftasi fisiologinya, di bawah pengaruh kondisi ekologis yang beragam dan tekanan lingkungan. Sehingga, memiliki metabolik yang komplek dan kemungkinan karateristik fisiologi baru yang sedikit, hal ini menjadikan mikroba laut sebagai sumber yang kaya akan biokatalis (enzim) dan gen baru.

Mikroba laut salah satu sumber yang sangat baik dalam penemuan enzim (biokatalis) baru. Lingkungan laut banyak memiliki daerah-daerah yang ekstrim yang dihuni oleh berbagai mikroba yang ekstrim juga, misalnya di laut dalam, daerah yang sangat dingin (antartika), dan hidrothermal dibawah laut. Mikroba-mikroba ini menjadi target utama dalam penemuan sumber enzim baru, karena diyakini banyak memiliki biokatalis (enzim) yang spesifik yang bisa dimanfaatkan. Lebih dari 99% mikroba tidak bisa dikultur (unculturable) dengan metode konvensional, sehingga perlu adanya metode lain melalui pendekatan genomnya yaitu dengan metagenomik . Metagenomik adalah suatu metode isolasi DNA mikroba secara langsung dari lingkungannya dengan cara membuat perpustakaan gennya (gen libraries), diikuti dengan menganalisis informasi genetika yang terkandung didalamnya.

Pada beberapa tahun terakhir, ekplorasi enzim (biokatalis) banyak dilakukan untuk keperluan sintesa berbagai bahan obat-obatan yang kompleks, bahan indutri makanan, pakan, serta bahan-bahan kimia tertentu untuk berbagai keperluan. Enzim merupakan senyawa protein yang berfungsi sebagai katalisator pada reaksi-reaksi kimia dalam system biologis. Dua sifat enzim yang penting adalah daya katalitiknya yang besar, serta spesifikasinya terhadap substrat dan reaksi yang dikatalis. Enzim banyak digunakan dalam berbagai macam keperluan misalkan dalam industry, karena pada kondisi sekarang banyak dituntut semua industri mengeluarkan limbah yang bias dicerna oleh mikroorganisme atau dengan kata lain dalam proses dan pembuangannya memiliki sifat Environment Friendly. 

 

Gambar : Mikroba Laut Penghasil Enzim

C.   DNA REKOMBINAN  DAN EKPLORASI MIKROBA LAUT DALAM MENGHASILKAN ENZIM

Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai  katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa ikut bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai promoter.

Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama.

Penggunaan teknologi DNA rekombinan untuk ekplorasi mikroba, terutama mikroba laut telah banyak dilakukan. Tujuan dari penggunaan teknologi ini terhadap mikroba laut bermacam-macam. Seiring dengan penggunaan metode ini dengan tujuan yang bermacam-macam, maka secara tidak langsung ada modifikasi-modifikasi metode yang dilakukan. Metode ini tidak mengikuti rangkaian prosedur yang pasti. Pemilihan metode bergantung kepada gen mana yang akan dipindahkan dan jenis organisme mana yang akan menerima informasi genetic baru. Pilihan tersebut akan bergantung pada sampai sejauh mana keterlibatan pilihan pribadi ilmuwan yang bersangkutan.

Berhasilnya suatu teknik DNA rekombinan sangat didukung oleh cara-cara bagaimana kita menangani, mengembangkan mikroorganisme atau mikroba laut dari seleksi/cloning dari beberapa strain bakteri yang digunakan. Molekul DNA plasmid dan  mikroba mempunyai sifat-sifat dasar yang dibutuhkan sebagai vector cloning. Namun sifat-sifat ini tidak berguna tanpa adanya teknik-teknik eksperimen untuk manipulasi molekul DNA didalam laboratorium. Langkah-langkah dasar dalam DNA rekombinan membutuhkan beberapa ketrampilan. Langkah-langkah tersebut sebagai berikut:

Proses transformasi DNA ke sel inang  dan hasil dari DNA rekombinan seperti terlihat pada gambar dibawah ini:

Gambar : Proses Tranformasi DNA  Ke Sel Inang (Mikroba Laut)

Dari hasil rekombinan tersebut maka didapatkan DNA mikroba yang murni, yang mengandung enzim yang spesifik. Selain itu enzim tersebut juga tahan terhadap kondisi yang ekstrim. Dengan hasil enzim yang lebih spesifik tersebut maka mikroba laut yang bermacam-macam dan melimpah di perairan/laut Indonesia dapat dieksplorasi untuk menghasilkan enzim. Sehingga kebutuhan enzim yang saat ini berkurang dapat diatasi dengan mudah  yaitu dengan penggunaan mikroba laut.

Di dalam Al-Quran secara tersirat Allah SWT telah Menjelaskan bahwa segala sesuatu yang diciptakan  itu berguna bagi kehidupan makhluk hidup yang lainnya, hal ini tersirat dalam beberapa ayat di dalam Al-Quran diantaranya dalam:

 

Artinya :

Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, silih bergantinya malam dan siang, bahtera yang berlayar di laut membawa apa yang berguna bagi manusia, dan apa yang Allah turunkan dari langit berupa air, lalu dengan air itu Dia hidupkan bumi sesudah mati (kering)-nya dan Dia sebarkan di bumi itu segala jenis hewan, dan pengisaran angin dan awan yang dikendalikan antara langit dan bumi; sungguh (terdapat) tanda-tanda (keesaan dan kebesaran Allah) bagi kaum yang memikirkan”

Al- Furqan ayat 2

Artinya:

yang kepunyanya-lah kerajaan langit dan bumi, dan tidak mempunyai anak, dan tidak ada sekutu baginya dalam kekuasaan (Nya), dan dia telah menciptakan segala sesuatu, dan dia menetapkan ukuran dengan serapi-rapinya”

Dari ayat diatas dapat kita ketahui bahwa Allah SWT telah menciptakan berbagai makhluk hidup yang beraneka ragam dari benda yang bisa dilihat oleh mata secara langsung ataupun mikroba yang terdapat dilaut. Hal ini menunjukkan kekuasaan Allah yang begitu besar untuk menciptakan segala sesuatu yang dikehendakinya. Semua yang telah diciptakan-nya tiada yang sia-sia karena semua ada manfaatnya tergantung manusia bagaimana mengolahnya. Namun, sejauh ini manusia telah menerapkan ilmu pengetahuan untuk memanfaatkan apa yang telah Allah berikan untuk memenuhi dan memperbaiki kebutuhan hidup. Zaman sekarang telah banyak inofasi baru yang dapat menguntungkan manusia. Salah satunya adalah pemanfaatan mikroba laut sebagai penghasil enzim yang dapat digunakan manusia diberbagai bidang.

KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan diatas maka dapat disimpulkan:

  • Teknologi rekayasa genetika adalah proses memanipulasi atau melakukan perubahan susunan asam nukleat dari DNA (gen) atau menyelipkan gen baru ke dalam struktur DNA organisme penerima. Gen yang diselipkan dari organisme penerima dapat berasal dari organisme apa saja.
  • Mikroba-mikroba laut menjadi target utama dalam penemuan sumber enzim baru, karena banyak memiliki biokatalis (enzim) yang spesifik yang bisa dimanfaatkan dalam banyak bidang
  • Penggunaan teknologi DNA rekombinan untuk ekplorasi mikroba, terutama mikroba laut telah banyak dilakukan. Tujuan dari penggunaan teknologi ini terhadap mikroba laut bermacam-macam
  • Dari hasil DNA rekombinan mikroba laut didapatkan DNA murni yang mengandung Enzim yang spesifik yang tahan terhadap kondisi yang ekstrim.

DAFTAR PUSTAKA

Adisoemarto, S. 1984. GENETIKA Edisi Ke Tiga. Erlangga: Jakarta

Apandi, muchidin. 1985. Dasar-Dasar Genetika. Erlangga: Jakarta

Budiyanto. 2001. Peranan Mikroorganisme dalam Kehidupan Kita. Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.

Edrus, N,    2005.    Pengenalan    Teknologi    Rekombinan. http://www.edutraining/pendidikan/semester2/Teknologi.htm. Diakses tanggal 7 desember 2011

Elrod S, Stansfield W, 2002. Genetika Edisi 4. Penerbit Erlangga: Jakarta

Jawet, dkk. 2001. Mikrobiologi kedokteran. Penerbit salemba medica: Jakarta

Stanier, Roger. 1986. Dunia MIkrobe II. Bhatara Karya Aksara: Jakarta

Witarto, A.B., 2005. Inspirator Kemajuan Iptek. Pusat Penelitian Bioteknologi – LIPI.. http://www.beritaiptek.com/zberita-beritaiptek-2005 Diakses tanggal 8 Desember 2011

About these ads

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 58 other followers

%d bloggers like this: