Sintesis Gen vs Cloning

Teknologi rekayasa genetika kini sudah semakin canggih, kalau dulu rekayasa dilakukan dengan memindahkan gen dari satu organisme ke organisme lainnya dengan teknik kloning, maka sekarang gen sudah bisa disintesis secara artifisial di laboratorium. Bahkan banyak perusahaan yang menawarkan jasa sintesis gen ini dengan harga relatif murah. Mau tau bagaimana cara sintesis gen?Anda tentu sudah familiar dengan teknologi rekayasa genetika, para petani di Indonesia pun sudah lama berinteraksi dengan produk rekayasa genetika seperti jagung, kedelai dan kapas. Pada kapas dan jagung misalnya, sudah ada yang direkayasa dengan mengklon gen penyandi crystal protein (proteinaceous inclusion) dari bakteri Bacillus turingiensis (Bt). Gen tersebut pada Bt menghasilkan δ-endotoxins yang menjadi racun pembunuh serangga seperti ulat. Nah, agar tanaman tahan terhadap serangan ulat tanpa harus menambahkan pestisida yang berbahaya buat lingkungan, maka diklon lah gen crystal protein dari Bt tersebut sehingga ketika ulat tersebut menyantap daun, tak berapa lama kemudian perutnya akan bergejolak dan hancur digerogoti enzim yang kini dihasilkan oleh tanaman hasil rekayasa genetika tersebut. Tanaman lain pun sudah banyak yang direkayasa secara genetis agar memiliki sifat atau kemampuan baru yang tadinya tidak dimiliki secara alami. Meskipun gen yang disisipkan bisa berbeda-beda, namun secara umum prinsip dan proses rekayasa tersebut hampir sama. Tahapan yang dilakukan adalah:

• Mencari organisme yang memiliki sifat atau menghasilkan enzim yang kita inginkan
• Karena sifat genetis tersimpan pada DNA maka tahap berikutnya adalah mencari gen yang menghasilkan sifat atau produk tersebut. Kita harus mengetahui bagaimana sekuen alias urutan basa DNA penyusun gen dengan mencarinya pada database GenBank. Jika data sekuen untuk organisme yang kita cari tidak tersedia, kita bisa melakukan pendekatan dari organisme-organisme yang memiliki hubungan kekerabatan dekat. Agar lebih akurat kita bisa mengumpulkan data sekuen sebanyak mungkin dan melakukan alignment (pensejajaran) sekuen untuk melihat kesamaan dan keragamannya.
• Agar praktis, tahap berikutnya adalah merancang dan mensintesa primer untuk mengamplifikasi gen yang kita bidik dari suatu organisme menggunakan teknik PCR atau Polymerase Chain Reaction.
• Setelah produk PCR diperoleh, dilakukan verifikasi apakah ukuran dan sekuennya sudah sesuai dengan perkiraan dan dianalisa apakah produk PCR tersebut adalah benar gen yang kita mau dan utuh tidak ada bagian yang hilang atau tidak teramplifikasi.
• PCR produk yang sudah diverifikasi kemudian diklon ke suatu vektor yang sesuai dengan tujuan awal. Jika kita ingin memproduksi suatu enzim pada host seperti bakteri atau fungi, maka vektor ekspresi adalah pilihannya, jika ingin menyisipkan gen tersebut pada tanaman, maka harus digunakan vektor yang dapat dimasukkan ke dalam bakteri Agrobacterium tumifacien sebagai agen penolong.
• Nah, meskipun kloning sudah selesai, namun kita tetap harus memverifikasi bahwa hasil kloning kita adalah benar gen yang diharapkan dan gen tersebut harus benar-benar bisa diekspresikan.

Cukup panjang dan rumit bukan? Seringkali butuh waktu berbulan-bulan untuk mendapatkan suatu gen. Untunglah saat ini, seperti sudah disinggung di awal tulisan, banyak perusahaan yang menawarkan jasa sintesis gen, jauh lebih singkat, praktis dan ekonomis. Memang biayanya tidak bisa dibilang murah, tetapi jika dihitung berapa banyak reagen dan waktu yang kita pakai untuk kloning, sintesis gen akan lebih menguntungkan.

Lantas bagaimana proses sistesis gen itu?

Kalau sintesis oligonukleotida mungkin kita sudah familiar, namun biasanya panjang oligo yang dapat disintesa sangat terbatas, di bawah 100 basa saja, padahal panjang gen biasanya lebih dari 1kb hingga 10kb. Teknik yang digunakan biasanya dengan mensintesis fragmen-fragmen yang pendek-pendek dan saling overlap, baru kemudian disambung-sambungkan dengan bantuan enzim Taq DNA polimerase, berikut ini gambaran prosesnya.

• (a) Oligonucleotide yang disintesis secara kimiawi yang ujung-ujungnya saling komplemen dicampurkan.
• (b) Pada kondisi yang sesuai, ujung-ujung yang komplemen membentuk utas ganda yang pendek-pendek tapi saling sambung-menyambung.
• (c) dan (d) Gap yang masih berbentuk utas tunggal diisi menggunakan enzim DNA Polimerase dan dNTP.
• (e) Sekarang DNA sintetiknya sudah menjadi utas ganda namun masih belum tersambung secara kovalen.
• (f) Enzim ligase menyambungkan gap secara kovalen.
• (g) Gen sintetik kini sudah lengkap dan siap untuk diekspresikan pada organisme host-nya.

Namun demikian, setiap perusahaan tentu memiliki teknologi khusus yang tidak dipublikasikan secara luas. Lalu bagaimana cara kita memesan gen sintesis? Berikut ini langkah-langkahnya:

• Siapkan data sekuen gen yang ingin disintesis. Data sekuen bisa diperoleh dari GenBank, patent, publikasi ilmiah atau hasil analisa sekuensing DNA yang dilakukan di laboratorium.
• Pesan secara online. Anda hanya perlu melakukan registrasi dan membaca prosedur pemesanan.
• Masukkan sekuen gen yang ingin disintesis
• Tentukan jenis modifikasi yang diinginkan, misalnya optimasi kodon, penambahan/penghilangan situs restriksi, penambahan promoter, dll.
• Tentukan pula jenis vektor yang kita inginkan sebagai pembawa gen
• Lakukan beberapa konfirmasi dan proses administrasi untuk pembayaran
• Anda bisa melakukan pekerjaan lain sambil menunggu gen sintesis tiba di lab Anda.

Sangat simple bukan? Yang perlu kita lakukan hanyalah pekerjaan in silico alias analisa di depan komputer. Dengan biaya sekitar US$ 0.4/bp rasanya sudah sangat wajar dibanding cara konvensional yang kalau dihitung-hitung juga mungkin memakan biaya yang tidak jauh berbeda. Jadi mungkin sintesis gen ini bisa dijadikan alternatif untuk mempermudah dan mempercepat riset yang Anda lakukan. Berikut ini beberapa perusahaan yang bisa Anda hubungi:

• Mr. Gene (www.mrgene.com)
• GenScript (www.genscript.com)
• Eurofins MWG Operon (www.eurofinsdna.com)

Bagaimana? Tertarik untuk mencoba?

Other articles you may like:

• Memetakan Situs Enzim Restriksi
• VecScreen; Membersihkan Sekuen dari Kontaminasi Vektor
• Kera GMO Berhasil Mewariskan Gen Ubur-ubur
• Bermain dengan ‘Gunting’ dan ‘Lem’ DNA
• Cara Membuat Adapter Enzim Restriksi untuk Kloning PCR
• Obat dari Tanaman Transgenik: Era Baru Dunia Farmasi
• Menguji Spesifisitas Primer

Tags: cloning gene synthesis genetic engineering synthetic gene