APLIKASI KLONING GEN DALAM PROSES PRODUKSI INSULIN Gene Cloning Applications In Insulin Production Process

MelyzaFN, Fitroh Nilla PH, Elis Sulistyantini PW, Moch. Sirojul A, Moch. Agus Krisno Budiyanto
Program Studi Pendidikan Biologi FKIP
Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Tlogomas 246 Malang Telp 464318 psw 120  

Abstrak
The result of  research that has groen well, and knows of DNA as genetic material and its structure, genetic code and process of transcripsion and translation can be described. A study which is a revolution in Biology is the emergence is a core process or gene cloning is procedur to obtain a replica that can be just form a single cell or organism. Recombinant DNA technique in genetic engineering to produce new propertice by recombining with the genomic DNA of certain genes. Recombinant DNA techniques is a collection of techniques for recombining genes in a test tube. Techniques that include DNA isolation, DNA cutting techniques, techniques of DNA merge to insert DNA into living cells. Recombinant DNA is formed after the tranformation process is carried out to the host cell and then do the process of incubations the bacterial cells. After incubaction the bacterial cell can be tested through the precense or recombinant DNA which is an antibiotic test, test selection medium and blue-white selection. Having obtained the bacteria with recombinant DNA purrification is performed to isolate genes that are replicated.

Keywords: Genetic Engineering, Gene Cloning, Transformation

Abstrak
Hasil penelitian yang telah berkembang baik, dan diketahuinya DNA sebagai material genetik beserta strukturnya, kode-kode genetik serta proses transkripsi dan translasi dapat dijabarkan. Suatu penelitian yang merupakan  revolusi dalam Biologi modern adalah setelah munculnya teknologi DNA rekombinasi atau rekayasa genetika yang inti prosesnya adalah kloning gen yaitu suatu prosedur untuk memperoleh replika yang dapat sama dari sel atau organisme tunggal. Teknik DNA rekombinan adalah suatu teknik di dalam rekayasa genetika untuk menghasilkan sifat baru dengan cara merekombinasikan gen tertentu dengan DNA genom. Teknik DNA rekombinan merupakan kumpulan teknik untuk merekombinasi gen dalam tabung reaksi. Teknik itu diantaranya isolasi DNA, teknik memotong DNA, teknik menggbung DNA dan teknik untuk memasukan DNA ke dalam sel hidup. Setelah DNA rekombinan terbentuk maka dilakukan proses transformasi ke host cell kemudian dilkakukan proses inkubasi sel bakteri tersebut. Setelah dilakukan inkubasi maka sel bakteri dapat diuji kehadiran DNA rekombinannya yaitu melalui uji antibiotik, uji medium seleksi dan seleksi putih biru. Setelah didapatkan bakteri dengan DNA rekombinan maka dilakukan purifikasi untuk mengisolasi gen yang direplikasi.

Kata Kunci : Rekayasa Genetika, Kloning Gen, Transformasi

PENDAHULUAN
Keanekaragaman makhluk hidup memungkinkan manusia untuk memilih jenis makhluk hidup yang dikehendakinya. Upaya yang dilakukan nenek moyang kita dalam memilih jenis makhluk hidup yang unggul adalah dengan breeding atau mengawinkan spesies unggul untuk mendapatkan keturunan yang unggul pula dan memiliki sifat dari kedua induknya. Berkembangnya ilmu genetika dan ditemukannya gen, maka manusia pun memiliki alternatif lain yang lebih efektif yaitu melalui teknik rekayasa genetika (Genetic Engineering) yaitu dengan cara melakukan perubahan langsung pada DNA. Salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah dengan teknologi DNA rekombinan.
Sejak tahun 1970an telah berkembang suatu teknologi yang dapat diterapkan sebagai salah satu pendekatan dalam mengatasi masalah tersebut melalui isolasi dan manipulasi terhadap gen yang bertanggung jawab atas ekspresi protein tertentu atau pembentukan suatu produk. 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 sehingga sering pula dikatakan sebagai kloning gen. Banyak definisi telah diberikan untuk mendeskripsikan pengertian dari teknologi DNA rekombinan. Salah satu pengertian 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 memungkinkan untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang.
Kira-kira satu abad yang lalu Gregor Mandel telah merumuskan aturan-aturan untuk menerangkan pewarisan sifat biologis. Sifat organisme yang dapat diwariskan diatur oleh suatu faktor yang disebut gen, yaitu suatu partikel yang berada di suatu di dalam sel tepatnya di dalam kromosom. Gen menjadi dasar dalam pengembangan penelitian genetika yang meliputi pemetaan gen, dan menganalisis posisi gen pada kromosom. Hasil penelitian yang telah berkembang baik, dan diketahuinya DNA sebagai material genetik beserta strukturnya, kode-kode genetik serta proses transkripsi dan translasi dapat dijabarkan. Suatu penelitian yang merupakan  revolusi dalam Biologi modern adalah setelah munculnya teknologi DNA rekombinasi atau rekayasa genetika yang inti prosesnya adalah kloning gen yaitu suatu prosedur untuk memperoleh replika yang dapat sama dari sel atau organisme tunggal.

KLONING GEN
Kloning sebenarnya memiliki arti yang sangat penting untuk menghasilkan organisme baru yang unggul. Kemajuan kloning pada tumbuhan dan hewan disambut baik oleh umat manusia. Tetapi pada saat kloning berkembang dan mulai menuju kloning terhadap manusia, mulai muncul berbagai pendapat dan perdebatan yang terjadi dikalangan ilmuan, politisi, masyarakat, dan tokoh agama. Ada yang mendukung dan ada pula yang menolak adanya kloning pada manusia. Berbagai kalangan yang mendukung beralasan keberhasilan kloning gen pada manusia dapat menghasilkan sel, jaringan, dan organ yang dapat digunakan untuk mengobati berbagai penyakit, seperti diabetes dan leukimia.
Kloning adalah suatu teknik reproduksi secara aseksual yang menggunakan sel tubuh (sel somatis) makhluk hidup. Kloning didasarkan pada konsep bahwa sel makhluk hidup bersifat totipotensi, yaitu kemampuan setiap sel yang darimana saja sel tersebut diambil apabila diletakkan dilingkungan yang sesuai akan tumbuh menjadi individu baru yang sempurna. Kloning berasal dari bahasa Yunani Kuno, yaitu Clone yang artinya ranting atau cangkokan. Istilah  Clone atau klona pertama kali diusulkan pada tahun 1903 oleh Herbert Webber.
Pada tahun 1952 dua orang ilmuan yang berasal dari Amerika Serikat, bernama Robert Briggs dan Thomas King mulai mencoba menerapkan teknik kloning pada katak. Mereka memindahkan inti sel somatis dari seekor berudu ke dalam sel telur katak yang intinya telah dikeluarkan. Sel telur dan inti sel tersebut kemudian tumbuh dan berkembang menjadi seekor berudu yang  normal.
Pada tahun 1962 John B. Gurdon juga mencoba mengkloning katak. Tapi katak hasil kloningnya banyak yang cacat atau abnormal. Dari hasil percobaan sebelumnya,  Gurdon kemudian mengulang dan menyempurnakan percobaannya, sehingga dapat menghasilkan katak yang tumbuh normal dan dapat berkembang menjadi katak dewasa.
Setelah keberhasilan kloning katak, para ilmuan tertarik untuk mulai mencoba menerapkan teknik kloning pada mamalia. Pada tahun 1977, seorang ilmuan dari Jerman, yaitu Karl Illmensee telah berhasil mengkloning tikus. Kemudian pada tahun 1984, Ilmuan Inggris, yang bernama Steen Wlladsen mencoba menerapkan kloning pada kambing. Selanjutnya Ian Wilmut dan rekan-rekannya berhasil mengklon domba yang kemudian diberi nama Dolly. Keberhasilan kloning Dolly sangat menggemparkan. Akan tetapi, Dolly tersebut akhirnya disuntik mati pada tanggal 14 Februari 2003.
Seperti telah dijelaskan diatas, kloning adalah tindakan menggandakan atau mendapatkan keturunan tanpa fertilisasi, berasal dari induk yang sama, mempunyai susunan (jumlah dan gen) yang sama dan kemungkinan besar mempunyai fenotip yang sama. Berdasarkan pengertian diatas, terdapat beberapa jenis kloning yang dikenal, antara lain :
1. Kloning DNA Rekombinan
Kloning ini merupakan pemindahan sebagian rantai DNA yang diinginkan dari suatu organisme pada satu element replikasi genetik. Salah satu contohnya adalah penyisipan DNA dalam plasmid bakteri untuk mengklon satu gen.   

2. Kloning Reproduktif
Merupakan suatu teknologi yang biasa digunakan untuk menghasilkan hewan yang sama, contohnya Dolly dengan suatu proses yang disebut dengan SCNT (Somatic Cell Nuclear Transfer).

3. Kloning Terapeutik
Kloning Terapeutik adalah suatu proses kloning gen yang digunakan untuk memproduksi embrio manusia sebagai bahan penelitian. Tujuan utama dari proses ini adalah bukan untuk menciptakan manusia baru, akan tetapi untuk mendapatkan sel batang yang dapat digunakan untuk mempelajari perkembangan manusia dan penyembuhan  penyakit.

Kloning dapat dilakukan terhadap semua makhluk hidup, baik pada tumbuhan, hewan dan manusia. Pada tumbuhan, kloning dapat dilakukan dengan cara teknik okulasi, sedangkan pada hewan dan manusia, ada beberapa teknik yang dapat dilakukan. Kloning ini dapat berupa kloning embrio dan kloning hewan atau manusia itu sendiri. Kloning yang dilakukan terhadap hewan maupun pada tumbuhan, jika memiliki daya guna bagi kehidupan manusia maka hukumnya mubah/boleh. Hal ini tercantum dalam surat Al-Baqoroh ayat 29
 

INSULIN
Insulin adalah suatu hormon polipeptida yang diproduksi didalam sel-sel β kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula darah (kadar gula darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Kekurangan hormon insulin dapat menyebabkan penyakit diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe 1). Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

(http://filzahazny.wordpress.com)
Hormon ini bekerja mengatur kadar glukosa dalam darah dengan cara mempermudah masuknya glukosa ke dalam semua jaringan tubuh. Jika jumlah insulin yang diproduksi tidak memadai, kadar glukosa dalam darah akan meningkat dan sebagai akibatnya glukosa akan di ekskresi dalam urine. Adanya insulin yang dapat membantu untuk mengatur kadar glukosa darah merupakan salah satu tanda-tanda kekuasaanNya. Hal ini tercantum dalam firman Allah surat Al Furqan ayat 2
Insulin adalah suatu hormon yang secara alami dihasilkan oleh pulau pulau langerhans pankreas. Insulin memungkinkan sel–sel tubuh mengabsorbsi glukosa dari darah untuk digunakan sebagai sumber energi, diubah menjadi molekul lain yang diperlukan, atau untuk disimpan. Insulin juga merupakan sinyal kontrol utama konversi glukosa menjadi glikogen untuk penyimpanan internal di hati dan sel otot. Apabila jumlah insulin yang tersedia tidak mencukupi, sel tidak merespon adanya insulin (tidak sensitif atau resisten), atau bila insulin itu sendiri tidak diproduksi oleh sel–sel beta akibat rusaknya sel –sel beta pada pankreas, maka glukosa tidak dapat dimanfaatkan oleh sel tubuh ataupun disimpan dalam bentuk cadangan makanan dalam hati maupun sel otot. Akibat yang terjadi adalah peningkatan kadar glukosa dalam darah, penurunan sintesis protein, dan gangguan proses metabolisme dalam tubuh.
Insulin pertama kali di ekstraksi dari jaringan pankreas anjing pada tahun 1921 oleh para ahli fisiologi asal kanada Sir Federick Glant Banting dan Charles Hebert Best serta ahli fisiologi asal Inggris John James Richard Macleod. Seorang ahli boikimia James Betram Collip kemudian memproduksi dengan tingkat kemurnian yang cukup baik untuk digunakan sebagai obat pada manusia. Pada tahun 1965 insulin manusia telah berhasil disintesis secara kimia. Tahun 1981 telah terjadi perbaikan secara berarti cara produksi insulin yaitu melalui teknik rekayasa genetika. Insulin yang diperoleh dengan cara ini mempunyai struktur mirip dengan insulin manusia. Melalui teknologi DNA rekombinan, insulin diproduksi menggunakan sel mikroba yang tidak patogen. Karena kedua hal tersebut diatas, insulin dari hasil rekayasa genetika ini mempunyai efek samping yang relatif sangat rendah dibandingkan dengan insulin yang diperoleh dari ekstrak pankreas hewan, karena tidak menimbulkan efek alergi serta tidak mengandung kontaminan yang berbahaya.
Pembuatan insulin dari bahan berupa makhluk hidup menunjukkan tanda kekuasaan Allah SWT sesuai firman Allah SWT dalam surat An Nahl: 5

 

APLIKASI GEN KLONING DALAM PROSES PEMBUATAN INSULIN
Kloning gen atau molekuler adalah sekelompok salinan gen, bersifat identik yang direplikasi dari satu gen dan dimasukkan kedalam sel inang. Kloning gen merupakan suatu terobosan baru, dengan tujuan untuk mendapatkan sebuah gen yang mungkin dibutuhkan bagi kehidupan manusia. Kloning gen meliputi serangkaian proses isolasi fragmen DNA spesifik dari genom suatu organisme, penentuan sekuen atau fragmen DNA, pembentukan molekul DNA rekombinan, dan ekspresi gen target dalam sel inang.

Langkah – Langkah Kloning Gen adalah sebagai berikut :
1.    Penentuan sekuen atau fragmen DNA untuk memastikan fragmen DNA yang diisolasi adalah gen target sesuai dengan kehendak kita.
2.    Pemotongan DNA sumber gen dan vektor kloning menggunakan enzim restriksi
3.    Menyisipkan potongan DNA sumber gen ke dalam vektor kloning yang telah dipotong dan disambung dengan bantuan enzim DNA ligase
4.    Hasil DNA rekombinan kemudian ditransformasi ke dalam sel inang (biasanya sel bakteri, misalnya strain E.coli walaupun sel jenis lain dapat di gunakan) untuk diproduksi lebih banyak.
5.    Selanjutnya dilakukan proses pra Inkubasi, dimana sel E.coli calon penerima plasmid dipaparkan kepada ion positif kalsium klorida (CaCl2). Perlakuan ini dilakukan agar membran sel dan dinding sel bakteri E.coli menjadi permeable terhadap plasmid donor. Sehingga sel bakteri E.coli akan menjadi “kompeten” untuk  dapat menerima plasmid.
6.    Pada proses inkubasi plasmid ditambahkan ke dalam suspensi sel E.coli kompeten. Suspensi sel E.coli kompeten lainnya yang tidak ditambah plasmid sebagai kontrol.
7.    Sel kompeten (baik yang diberi plasmid maupun sebagai kontrol) dipaparkan sejenak selama 90 detik pada suhu 42oC. Langkah ini dilakukan dengan tujuan untuk dapat memaksimumkan masuknya plasmid menembus membran dan dinding sel.
8.    Selanjutnya adalah proses penyembuhan (Recovery). Sel-sel kompeten (baik yang diberi plasmid maupun sebagai kontrol) ditumbuhkan dalam sebuah medium kaya nutrisi untuk memberi kesempatan proses penyembuhan pada sel bakteri setelah mengalami cekaman dan kejutan. Masa penyembuhan berlangsung satu waktu generasi (untuk E. coli berkisar antara 30 hingga 45 menit)
9.    Di dalam sel inang, vektor melakukan replikasi yang dapat menghasilkan banyak turunan identik, baik vektornya sendiri maupun gen yang dibawanya (gen target).
10.    Ketika sel inang melakukan pembelahan, salinan molekul DNA rekombinan diwariskan pada progeni dan terjadi proses replikasi vektor selanjutnya.
11.    Setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka akan dihasilkan koloni atau klon sel inang yang identik.
12.    Setiap sel dalam klon mengandung satu salinan atau lebih molekul DNA rekombinan; sehingga dapat dikatakan bahwa gen yang dibawa oleh molekul DNA rekombinan telah diklon.
13.    Gen target yang ada di dalam sel inang jika diekspresikan akan menghasilkan produk gen yang kita inginkan

 
(www.faperta.ugm.ac.id)

 
(www.slideshare.net)

Transformasi dapat dikatakan berhasil apabila rangkaian DNA yang diintroduksikan dapat disisipkan ke genom sel inang (bakteri), diekspresikan, dan terpelihara dalam seluruh proses pembelahan sel berikutnya. Seleksi bakteri pembawa DNA rekombinan dapat dilakukan dengan dua cara yaitu seleksi resistensi antibiotika dan seleksi warna.
Agar dapat membedakan antara bakteri yang sudah dimasuki DNA plasmid dan mana yang tidak  dapat dilakukan seleksi antibiotik. Pada umumnya bakteri tidak dapat hidup dan tumbuh pada media yang mengandung antibiotik. Maka dari itu pada DNA plasmid yang ditransformasikan harus ada gen penyandi antibiotik resisten agar bakteri hostnya menjadi tahan hidup di media yang mengandung antibiotik. Jadi bakteri yang tidak berhasil disusupi oleh plasmid akan mati dengan sendirinya.
Membedakan antara bakteri yang plasmidnya memiliki insert ataukah tidak adalah dengan menggunakan seleksi biru putih. Karena reaksi ligasi tidak akan 100% berhasil menyambungkan vektor dan insert. Sel yang mengandung plasmid tanpa insert ditumbuhkan pada media ampisilin akan menyebabkan gen lac-Z akan terekspresikan dan β-galaktosidase dihasilkan sehingga menghasilkan koloni biru. Enzim ini akan memecah X-gal dan menghasilkan senyawa berwarna biru, begitu pula sebaliknya, sel yang mengandung plasmid rekombinan ditumbuhkan atau berhasil tersisipi maka pada media tersebut, gen lac-Z tidak akan diekspresikan dan β-galaktosidase tidak akan terbentuk. Koloni akan berwarna putih.
Hanya koloni berwarna putih yang tumbuh pada media yang mengandung antibiotik dan X-Gal saja yang mungkin mengandung gen yang kita transformasikan. Proses inilah yang dinamakan seleksi biru-putih.
 

    
(http://sajidan.staff.fkip.uns.ac.id)

 
Kesimpulan
Revolusi dalam Biologi modern adalah setelah munculnya teknologi DNA rekombinasi atau rekayasa genetika yang inti prosesnya adalah kloning gen yaitu suatu prosedur untuk memperoleh replika yang dapat sama dari sel atau organisme tunggalKloning gen atau molekuler adalah sekelompok salinan gen, bersifat identik yang direplikasi dari satu gen dan dimasukkan kedalam sel inang. Kloning gen merupakan suatu terobosan baru, dengan tujuan untuk mendapatkan sebuah gen yang mungkin dibutuhkan bagi kehidupan manusia. Kloning gen meliputi serangkaian proses isolasi fragmen DNA spesifik dari genom suatu organisme, penentuan sekuen atau fragmen DNA, pembentukan molekul DNA rekombinan, dan ekspresi gen target dalam sel inang. Keberhasilan proses transpormasi dapat diuji kehadiran DNA rekombinannya yaitu melalui uji antibiotik, uji medium seleksi dan seleksi putih biru. Setelah didapatkan bakteri dengan DNA rekombinan maka dilakukan purifikasi untuk mengisolasi gen yang direplikasi.

Daftar Pustaka
Anonymous.2010.Kloning.www.staf.uny.ac.id
Anonymous.2010.Insulin.http://www.naturindonesia.com/diabetes-melitus/insulin.html
Filhazany.2010.Insulin Secara Rekombinan.http://filzahaznywordpress.com
Mizawarti S.Si.2011.Kloning Gen. http://www.faperta.ugm.ac.id
Prof.Dr.rer.nat.Sajidan,M.Si. 2011. Transformasi Ekspresi Gen Asing dalam Sel bakteri. http://sajidan.staff.fkip.uns.ac.id

Puspalarasati.2011.Transformasi
Bakteri. http://puspalarasati.
wordpress.com
Retnoningrum. Debbie S.2010.
Prinsip DNA Rekombinan.
http://www.slideshare.net
Rifai.2011. Modul Genetika
.www.muhaiminrifai.lecture.ub.ac.id


Puspalarasati.2011.Transformasi
Bakteri. http://puspalarasati.
wordpress.com
Retnoningrum. Debbie

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

%d bloggers like this: