Mengapa TABM menjadi kajian yang perlu dipelajari dengan benar?

by Fatchiyah

Penelitian dalam ilmu-ilmu hayati (‘life science’) terus berkembang dengan kecepatan yang mengagumkan, bahkan melebihi ekspektasi mereka yang meneliti di bidang itu. Seluruh kode genome manusia dalam proyek berbagai negara besar yang dikenal sebagai ‘human genome project’ telah berhasil dipecahkan sampai tahun 2003 tepat 50 tahun penemuan heliks ganda DNA dari Watson-Crick. Sejak struktur heliks ganda DNA dipublikasi 1953, para peneliti semakin tergugah untuk membuka cakrawala baru di bidang genetika molekuler.

Penemuan enzim-enzim restriksi ataupun enzim untuk manipulasi gen, perkembangan teknik manipulasi gen dan rekayasa genetik, pengembangan kultur sel terutama stem cells culture, pembuatan tanaman/hewan transgenik dan knockout terus dilakukan untuk lebih dalam mempelajari fungsi dari suatu gen, dan akhirnya pengembangan teknik-teknik di bidang proteonomic dan nano technology.

Pada saat ini, kami peneliti biologi molekuler telah memiliki cara dan keahlian untuk membaca cetak biru DNA dari tubuh manusia maupun organisme lain. Walaupun pada awalnya kami percaya bahwa dengan menafsirkan kode genetik itu akan memecahkan misteri kehidupan, tetapi semakin lama ternyata tidak sesederhana hal tersebut. Semakin dalam mempelajari, walau dalam satu sel saja, semakin banyak yang bisa dipelajari dalam tingkat kerumitan struktur, fungsi, dan mekanisme yang sangat tinggi.

Berbagai macam protein dan enzim disintesis di dalam sel-sel suatu organisme. Setiap protein atau enzim mempunyai sifat dan fungsi yang berbeda tetapi secara bersama mereka menentukan dan mengontrol proses-proses metabolisme pada saat diferensiasi, pertumbuhan, dan perkembangan dengan pola yang sangat kompleks, yang menjadi ciri secara individual dan spesies. Protein tersusun atas satu atau lebih polipeptida  yang terbentuk sebagai benang panjang untaian asam amino yang beragam. Struktur protein lebih kompleks dibanding DNA, mempunyai tatanan tiga dimensi dan pola ikatan antar molekul yang merupakan ciri spesifik dari berbagai protein/enzim, dan berakibat pada kekhasan fungsi masing-masing protein atau enzim tersebut.

Gambaran penting proses sintesis suatu untai polipeptida ditentukan oleh gen tertentu. Susunan asam amino dari polipeptida tersebut ditentukan oleh urutan basa nukleotida DNA template, hasil transkripsi mRNA, dan juga molekul tRNA sebagai media adaptor pembawa asam amino yang sesuai dengan urutan nukleotida mRNA. Jadi informasi genetik yang diwariskan gen-gen  merupakan cetak biru (blue-print) yang menentukan struktuk semua enzim dan protein yang diproduksi oleh organisme secara individual.

Proses sintesis protein terbagi atas transkripsi dan translasi. Seperti kita ketahui DNA sebagai media untuk proses transkripsi suatu gen berada di kromosom dan terikat oleh protein histon. Saat menjelang proses transkripsi berjalan, biasanya didahului signal dari luar akan kebutuhan suatu protein atau molekul lain yang dibutuhkan untuk proses pertumbuhan, perkembangan, metabolisme, dan fungsi lain di tingkat sel maupun jaringan. Keseluruhan sekuen asam nukleat yang dapat ditranskrip menjadi RNA fungsional dan protein, pada waktu dan tempat yang tepat selama pertumbuhan dan perkembangan oraganisma.

Kloning gena didasarkan atas peran enzim-enzim modifikasi tersebut, dalam memotong vector kloning, DNA target, memasukkan DNA target, maupun menggandakannya.  Salah satu enzim restriksi endonuklease (RE) yang berperan penting dalam kloning gena adalah RE tipe II. Penemuan enzim-enzim restriksi ataupun enzim untuk manipulasi gen, perkembangan teknik manipulasi gen dan rekayasa genetik, pengembangan kultur sel terutama stem cells culture, pembuatan hewan transgenik dan knockout terus dilakukan untuk lebih dalam mempelajari fungsi dari suatu gen, dan akhirnya pengembangan teknik-teknik di bidang proteonomic dan nano technology. Proses hibridisasi dan visualisasi diawali dengan transfer DNA dari gel agarose ke nilon berpori atau membrane nitroselulosa. Transfer DNA disebut ‘Southern blotting’ (SB), mengacu kepada nama penemu teknik tersebut yaitu  E.M. Southern (1975).  Untuk deteksi mRNA digunakan teknik Northern Blot (NB). baik SB dan NB menggunakan gen atau potongan DNA spesifik yang dilabeli probe untuk mempermudah deteksi gen yang dianalisis. untuk protein dikenal sebagai Western Blot menggunakan antibody spesifik. Elektroforesis gen dapat digunakan gel agarose elektroforesis atau PFGE dan juga gel poliakrilamid untuk deteksi basa-basa nukleotida.

Teknologi DNA rekombinan dilakukan dengan teknik seleksi dan skrining pada prosedur mikrobiologi, selanjutnya peneliti mengisolasi suatu gen yang merupakan bagian  kecil dari material genetik suatu organisme  DNA yang berasal dari organisme yang diinginkan  dipotong-potong menjadi potongan-potongan yang kecil-kecil, masing-masing bagian disisipkan pada vektor dan ditranslasikan pada bakteri yang telah ditetapkan. Sel-sel transforman diseleksi dengan menggunakan antibiotik spesifik pada medium yang digunakan untuk mengkultur sel-sel tersebut. Proses ini disebut molecular cloning.

Komposisi gen terdiri dari daerah yang mengkode gen yang disebut sebagai daerah exon yang mengkode RNA atau protein,  dan daerah yang tidak mengkode gen disebut intron serta urutan-urutan daerah pengaturan yang disebut sebagai daerah regulator gen meliputi daerah promoter, daerah DNA-binding protein yang menginisiasi terjadinya transkripsi, enhancer atau silencer yang menentukan tinggi rendahnya aktivitas transkripsi, polyadenylation site, splicing sites serta signal terminasi transkripsi). Produk sintesis gen nukleoprotein, enzim-enzim, protein kompleks yang dibutuhkan untuk diferensiasi, pertumbuhan atau perkembangan, dan berperan dalam metabolisme dalam sel. Selain itu, hasil sintesis juga berupa molekul  rRNA, tRNA, snRNA atau snRP, snoRNA dan iRNA. Pada saat ini telah diketahui bahwa ternyata satu gen mempunyai potensi menghasilkan banyak produk karena adanya beragamnya urutan nukleotida daerah promoter, maupun adanya daerah ekson yang mempunyai alternative splicing. Kedua area ini sangat berperan dalam proses pengontrolan ekspresi gen yang akan disintesis.