by: Makhziah, Ir.MP.
GENETIC ENGINEERING, WHAT IS ?
Domba Dolly Produk Rekayasa Genetika
REKAYASA GENETIK / DNA REKOMBINAN
Pembentukan kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA (gen) ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan di dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang
TEKNIK REKAYASA GENETIK (DNA REKOMBINAN)
Tahun
Peristiwa
1917
Karl Ereky pertama kali menyatakan istilah bioteknologi
1943
Antibiotik penisilin diproduksi besar-besaran dalam skala industri
1944
Avery, MacLeod dan McCarty membuktikan bahwa DNA merupakan materi genetik.
1953
Watson dan Crick menemukan struktur DNA
1961-1966
Keseluruhan kode genetik dapat diketahui
1970
Isolasi pertama kali enzim endonuklease restriksi
1972
Khorana dan rekan-rekannya dapat mensintesis keseluruhan gen yang mengkode tRNA
1973
Boyer dan Cohen mengembangkan teknologi DNA rekombinan
1975
Kohler dan Milstein mendeskripsikan produksi antibodi monoklonal
1976
Pertama kali dikeluarkan pedoman untuk penelitian dalam bidang DNA rekombinan
1976
Pengembangan teknik untuk mengetahui sekuen DNA
1978
Perusahaan Genentech memproduksi insulin manusia pada sel bakteri Escherichia coli
1980
Badan pengadilan Amerika Serikat menetapkan peraturan dalam kasus Diamond VS Chakrabarty yang melakukan manipulasi mikroorganisme yang dipatenkan.
1981
Pertama kalinya alat otomatis untuk sintesis DNA dijual secara komersial
1981
Pertama kalinya kit diagnostik yang dibuat dari antibodi monoklonal digunakan secara luas di AS
1982
Pertama kalinya vaksin hewan diproduksi menggunakan teknologi DNA rekombinan di Eropa
1983
Ti plasmid yang telah direkayasa digunakan untuk transformasi pada tanaman
1988
Badan paten AS mengumkan bahwa tikus yang direkayasa secara genetis peka terhadap kanker
1988
Metode polymerase chain reaction (PCR) pertama kali dipublikasikan
1990
ASmengijinkan digunakannya sel tubuh manusia untuk kegiatan penelitian mengenai terapi gen.
Sejarah Perkembangan Rekayasa Genetik o1750: B.C. Sumerians Brew Beer o1944: DNA confirmed as genetic material o1967: First protein synthesized by automation o1973: First recombinant DNA experiment by Cohen & Boyer o1973: Voluntary moratorium on certain cloning experiments o 1974: Recombinant DNA Advisory Committee founded at NIH o1976: NIH Guidelines established o 1980: Boyer Cohen patent issued (shared equally between Boyer, UCSF, Cohen, and Stanford) o 1982: 1st animal vaccine made by DNA recombinant technology o1985: DNA Finger printing by Alec Jeffreys
1987: First authorized field test of a GMO-Frostban, Adv. Genetic Sciences 1988: PCR developed by K. Mullis 1990: 1st Gene Therapy Trials in U.S. 1994: Flavr Savr Tamato- Calgene 1995: 1st DNA sequences of free-living organism completed 1996: Human Genome Project under way 1997: Dolly-First cloned mammal 2000: Human Genome sequence is complete 3 billion bases, 2 yrs ahead of schedule 2001: Copy Cat, Cloning pets for profit. 2002: First Human Clone? 2003: Dolly is put down, Final version of Human DNA Sequence published.
PRODUK HASIL TRANSFORMASI GENETIK (TRANSGENIK)
Tanaman tembakau transgenik yang dapat berpendar karena disisipi gen kunang-kunang
Deteksi ranjau darat
PRODUK KOMERSIAL TANAMAN TRANSGENIK 1. Golden Rice Mengandung provitamin A (betakaroten) dalam jumlah tinggi. Gen berasal dari tumbuhan narsis (Narcissus), jagung, dan bakteri Erwinia disisipkan pada kromosom padi.
2. Jagung Bt & kapas Bt Tahan terhadap hama ulat Lepidoptera. Gen toksin Bt berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis ditransfer ke dalam tanaman
3. Tanaman tembakau tahan cuaca dingin Gen untuk mengatur pertahanan pada cuaca dingin dari tanaman Arabidopsis thaliana dan sianobakter (Anacyctis nidulans) .
4. Tanaman kedelai kaya asam oleat dan tahan herbisida Mengandung asam oleat tinggi dan tahan terhadap herbisida glifosat. Gen resisten herbisida dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dimasukkan ke kedelai dan juga digunakan teknologi molekular untuk meningkatkan pembentukan asam oleat.
5. Tanaman tomat tahan lama tidak busuk Gen khusus antisenescens ditransfer ke tomat untuk menghambat enzim poligalakturonase (enzim yang mempercepat kerusakan dinding sel tomat. Bisa menggunakan gen dari bakteri E. coli, atau dengan memodifikasi gen yang telah dimiliknya secara alami.
6. Ubi jalar tahan virus Gen dari selubung virus tertentu ditransfer ke ubi jalar dan dibantu dengan teknologi peredaman gen
7. Tanaman kanola kaya asam laurat dan vitamin E
Gen FatB dari Umbellularia californica ditransfer ke dalam tanaman kanola untuk meningkatkan kandungan asam laurat.
8. Pepaya tahan terhadap virus tertentu (Papaya ringspot virus (PRSV). Gen yang menyandikan selubung virus PRSV ditransfer ke dalam tanaman pepaya.
9. Melon tidak cepat busuk Gen baru dari bakteriofag T3 diambil untuk mengurangi pembentukan hormon etilen (hormon yang berperan dalam pematangan buah)
10. Gandum tahan terhadap penyakit hawar (Fusarium) Gen penyandi enzim kitinase (pemecah dinding sel cendawan) yang berasal dari barley ditransfer ke tanaman gandum.
11. Bit gula tahan terhadap herbisida glifosat dan glufosinat.
Gen berasal dari bakteri Agrobacterium galur CP4 dan cendawan Streptomyces viridochromogenes ditransfer ke dalam tanaman bit gula.
12. Buah plum tahan terhadap infeksi virus cacar plum pox virus
Gen selubung virus cacar prem ditransfer ke tanaman plum
Produk Hormon Insulin
INSULIN DARI HASIL SEKRESI BAKTERI
CENTRAL DOGMA
STRUKTUR DNA
STRUKTUR RNA
PERANGKAT REKAYASA GENETIK
Ligase Enzyme
A. VEKTOR Pembawa fragmen DNA target utk dimasukkan kedlm bakteri agar dpt memperbanyak diri (replikasi)
Central component dlm kloning gen
Macam Vektor
:
1. Plasmid umum dipakai 2. Fage 3. Cosmid 4. Yeast Artificial Cromosome (YAC) Plasmid pBR322 paling sering dipakai krn : Panjang fragmen relatif kecil (4363bp) shg DNA vector & DNA rekombinan dpt dimurnikan. Membawa 2 gen ketahanan antibiotik yaitu : a.Gen ketahanan Ampicilin (Amp R) b.Gen ketahanan Tetraciclin (Tetr R) Dapat mengcopy diri yg besar yaitu 1000-3000 per sel (relaxed plasmid)
PLASMID pBR 322
PHAGE
COSMID
YEAST ARTIFICIAL CROMOSOME (Yac)
B. ENSIM RESTRIKSI
Ensim yg memotong DNA menjadi fragmen2 DNA Tipe ensim restriksi : type I, type II dan type III dipakai dlm Rekayasa Genetik (RG) krn punya situs pemotongan yg spesifik Restriksi Endonuklease (RE) Type RE : Berujung Rata (Blunt End) Memotong ditengah sekuen rekoknisi (pengenalan) shg menghasilkan ujung rata 5’-N-N-G-G-C-C-N-N-3’ HaeIII 5’-N-N-G-G C-C-N-N-3’ 3’-N-N-C-C-G-G-N-N-5’ 3’-N-N-C-C G-G-N-N-5’ Berujung tidak Rata ( Cohesif End) Memotong tidak tepat ditengah sekuen shg menghasilkan ujung yg tdk rata efisien utk RG krn ikatannya kuat 5’-N-N-G-A-A-T-T-C-N-N 3’-N-N-C-T-T-A-A-C-N-N
EcoRI
5’N-N-G- A-A-T-T-C-N-N-3’ 3’N-N-C-T-T-A-A G-N-N-5’
*Situs pengenalan ensim restriksi adalah daerah simetri PALINDROM yaitu : bila kedua utas dibaca dari arah berlawanan akan memberikan nukleotida yg sama
C. ENSIM LIGASE Ensim yg menyambung dua ujung DNA melalui ikatan kovalen antara ujung 3’OH utas yg satu dg 5’ P utas yg lain
LIGASI (Penyambungan)
