Mengenal Teknologi Antisense

Salah satu cara untuk mengetahui fungsi suatu gene adalah dengan mengurangi atau menghilangkan ekspresinya. 

Read Full Post »

Memahami Istilah Overexpression

Dalam bidang Genetik dan Bioteknologi, seringkali kita menemukan istilah “Overexpression (Overekspresi)” atau biasa disingkat menjadi “OX”. Dari pemilihan kata tersebut tentunya bisa dipahami bahwa overekspresi merupakan pengungkapan untuk menunjukkan ekspresi yang berlebih dari suatu gen. Teknik overekspresi juga merupakan salah satu cara untuk mempelajari atau mengeksplorasi fungsi sebuah gen.

Dalam kondisi normal, suatu organisme (manusia, hewan, tanaman, mikroba, etc.) memiliki jumlah gen atau gene product (protein) dengan tingkatan ekspresi yang tepat/ sesuai. Teknik overekspresi dipakai para ilmuwan untuk menjawab pertanyaan “Apakah akibat yang ditimbulkan ketika suatu gen berada dalam kondisi berlebih?” dan “Apakah kondisi tersebut memiliki efek terhadap gen lainnya dan berpengaruh terhadap produk yang dihasilkan?”.

Pada umumnya teknik overekspresi dilakukan dengan cara mengisolasi (kloning) sebuah gen yang sudah diketahui fungsinya, dan kemudian ditransformasikan ke organisme tujuan. Organisme tujuan yang dimaksud di sini bisa dari organisme yang sama, misalnya gen dari padi dioverekspresikan di padi, atau bisa juga organisme yang berbeda, misalnya gen dari bakteri dioverekspresikan di tanaman. Jika organisme tujuan tersebut berbeda dengan organisme dimana gen tersebut diisolasi, maka istilah tersebut dikenal dengan overexpression in heterologous organism. Secara ringkas, teknik overekspresi ini bisa dilihat di gambar berikut [1]:

Perumpamaan paling mudah untuk menjelaskan teknik overekspresi adalah begini. Misal sebuah pabrik gula memproduksi sebanyak 200 ribu ton per tahun, bagaimana produksi per tahunnya jika mesin dan tenaga kerjanya ditambah menjadi dua atau beberapa kali lipat?

Contoh teknik overekspresi yang telah berhasil adalah rekayasa padi emas (Golden Rice) dengan cara memasukkan gen PSY dari tanaman bunga Daffodil ke padi [2], yang dilanjutkan dengan rekayasa padi emas generasi 2 (Golden Rice 2) dengan memasukkan gen PSY dari jagung ke padi [3]. Artikel tentang Golden Rice bisa dilihat di blog ini (Judul: Golden Rice: Dulu, Kini, dan Nanti).

Contoh lainnya adalah Tebu Tahan Kekeringan yang dirakit oleh Prof Bambang Sugiharto (Universitas Jember) bersama tim peneliti dari P3GI dan PT Perkebunan Nusantara yang pada awal bulan ini diberitakan di jurnal bergengsi level internasional yaitu Nature Biotechnology [4]. Tebu ini dirakit dengan teknik overekspresi gen betA yang menyandi protein choline dehydrogenase (CDH) yang berasal dari bakteri Rhizobium meliloti.

Referensi:

1. Prelich G. Gene Overexpression: Uses, Mechanisms, and Interpretation. Genetics 2012; 190 (3): 841-854.

2. Ye, X. et al. Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm. Science 2000; 287: 303-305.

3. Paine, J.A. et al. Improving the nutritional value of Golden Rice through increased pro-vitamin A content. Nature Biotech 2005; 24(4): 482-487.

4. Waltz E. Beating the Heat. Nature Biotech 2014; 32: 610-613.

Read Full Post »

Mengenal Yeast

Yeast sering kita kenal dengan nama ragi. Yeast merupakan mikroba yang tergolong ke dalam kingdom jamur. Perkembangbiakannya dengan cara budding (penguncupan) dan mitosis (pembelahan sel) seperti halnya bakteri. Dalam bidang teknologi tanaman pangan, yeast dipakai sebagai bahan fermentasi seperti dalam pembuatan tape, wine, dan juga untuk baking pada roti. Ada juga golongan yeast yang menyebabkan penyakit seperti Candida albicans, penyebab infeksi pada manusia. Dalam bidang Biologi Modern dan Cell Biology, yeast sangat bermanfaat sebagai model microbe, untuk eksplorasi fungsi suatu gen. Dua macam yeast yang sering dipakai dalam riset biologi molekuler adalah budding yeast (Saccharomyces cerevisiae) dan fission yeast (Schizosaccharomyces pombe). Budding yeast bisa dipakai sebagai alat untuk meneliti ketahanan suatu gen terhadap berbagai stress (panas, garam, dsb), sedangkan fission yeast dipakai untuk meneliti siklus sel.

Salah satu teknik molekuler yang memakai jasa yeast yang masih sangat digemari adalah Yeast Two-hybrid (Y2H). Teknik ini dikenalkan pertama kali pada tahun 1989. Dengan menggunakan Y2H, kita bisa mengetahui protein apa yang memiliki interaksi dengan protein of interest yang kita miliki.

Read Full Post »

Mengenal Agrobakterium

Tanaman transgenik pada umumnya dibuat dengan cara memasukkan gen yang diinginkan (gene of interest) kepada tanaman tertentu (Arabidopsis, padi, jagung, tomat, kedelai, dan lain-lain). Namun perlu dicatat bahwa memasukkan suatu gen ke dalam tanaman bukanlah serta merta seperti menyuntikkan obat kepada orang yang sakit, namun memerlukan perantara. Salah satu perantaranya adalah Agrobakterium, yaitu bakteri tanah yang menyebabkan tumor pada tanaman (lihat gambar, atas: dilihat dengan mikroskop, bawah: dilihat dengan mata telanjang) . Meskipun ada banyak galur Agrobakterium, sampai saat ini hanya Agrobacterium tumefaciens yang digunakan untuk perantara transfer gen pada tanaman.

Ada 2 galur Agrobakterium yang biasa dipakai untuk transfer gen. Yang pertama yaitu GV3101. Galur ini biasanya dipakai untuk transfer gen pada tanaman model Arabidopsis. Ada kemungkinan juga bisa dipakai pada tanaman dikotil lainnya yang satu family dengan Arabidopsis. Galur lainnya adalah LBA 4404, yang biasa dipakai untuk transfer gene pada tanaman padi, jagung, atau tanaman monokotil lainnya. Perlu diingat juga bahwa metode transformasi gen pada tanaman adalah sangat spesifik artinya setiap species tanaman memiliki cara yang unik dan berbeda dengan tanaman lainnya. Misalnya untuk tanaman Arabidopsis, metode yang digunakan adalah floral dip (1), sedangkan untuk padi menggunakan metode callus transformation (2).

References:

1. Clough SJ and Bent AF. (1998) Floral dip: a simplified method for Agrobacterium-mediated transformation of Arabidopsis thaliana. Plant J 16(6): 735-743.

2. Hiei Y et al. (1994) Efficient transformation of rice (Oryza sativa L.) mediated by Agrobacterium and sequence analysis of the boundaries of the T-DNA. Plant J 6(2): 271-282.

Read Full Post »

Mengenal Northern Blot

Northern Blot atau RNA Blot dikenalkan pertama kali pada tahun 1977 (1), dua tahun setelah teknik Southern Blot (2). Sebenarnya secara umum teknik ini mirip dengan Suothern Blot (lihat postingan Mengenal Southern Blot). Yang membedakan adalah sampel yang digunakan, yaitu RNA. Dan yang perlu diingat adalah pada umumnya RNA lebih mudah terdegradasi, sehingga sebisa mungkin tangan kita tidak bersentuhan langsung dengan sampel RNA. Maka dari itulah, saat bekerja Northern Blot diharuskan memakai kaos tangan, bahkan masker. Teknik ini digunakan untuk melihat ekspresi (transkripsi) suatu mRNA (gen) pada organ atau jaringan tertentu, seperti daun, bunga, biji, batang, dan lain sebagainya.

Referensi:

1. Alwine JC, Kemp DJ, Stark GR (1977) Method for detection of specific RNAs in agarose gels by transfer to diazobenzyloxymethyl-paper and hybridization with DNA probes. Proc Natl Acad Sci 74 (12): 5350–4.

2. Southern EM (1975) Detection of specific sequences among DNA fragments separated by gel electrophoresis. J Mol Biol 98:503-517.

Read Full Post »

Mengenal Southern Blot

Istilah lain dari Southern Blot adalah DNA Blot. Teknik ini dikenalkan oleh Ilmuwan Inggris bernama Edwin Southern pada tahun 1975 (1). Southern blot digunakan untuk mendeteksi DNA sekuen yang spesifik untuk gen tertentu pada suatu species. Secara sederhana, tahapannya adalah: running DNA pada gel agarose, transfer ke membran, dan cross-reaction dengan probe tertentu. Sampai saat ini teknik ini masih banyak digunakan di bidang biologi molekuler, seperti menentukan jumlah kopi gen (gene copy), skrining tanaman transgenik, dan blotting produk DNA setelah PCR.

Referensi:

1. Southern EM (1975) Detection of specific sequences among DNA fragments separated by gel electrophoresis. J Mol Biol 98:503-517.

Read Full Post »

Mengenal Tanaman Transgenik

Pernah dengar nggak istilah “Transgenic Plants/ Tanaman Transgenik“? Memang istilah ini tidak terlalu populer di masyarakat, namun istilah ini menjadi terkenal kurang lebih sejak sepuluh tahun yang lalu, ketika kapas tahan serangga dan padi emas dikenalkan kepada publik. Jadi secara sederhana bisa dikatakan Tanaman Transgenik adalah tanaman yang di dalamnya mengandung gen hasil transformasi. Gen yang ditransformasikan tersebut bisa berasal dari spesies yang sama atau spesies yang berbeda, bahkan bisa berasal dari organisme yang berbeda. Istilah lain untuk organisme transgenik adalah Genetically Modified Organism (GMO). Khusus untuk tanaman yaitu Genetically Modified Plants atau Genetically Engineered Plants.

Pada umumnya tanaman transgenik dibuat di suatu laboratorium dengan teknik DNA rekombinan. Teknik DNA rekombinan yang dimaksud tidak lain merupakan teknik kloning itu sendiri dengan beberapa tahapan yang rapi mulai dari kloning gen yang inginkan, transformasi ke tanaman tujuan, uji ketahanan terhadap antibiotik (skrining), sampai pada uji ekspresi gen, dan pada akhirnya uji lapang.

Salah satu contoh tanaman transgenik adalah padi emas, dimana didalamnya terdapat tiga macam gen yang ditransformasikan. Detail informasi tentang padi emas, bisa dibaca pada tulisan mendatang (dalam kategori Artikel Biotek).

Read Full Post »