Home / Berita / Hadiah Nobel Kimia 1993, PCR dan Mutagenesis

Hadiah Nobel Kimia 1993, PCR dan Mutagenesis

Bagi yaqg telah menonton film Jurassic Park, rasa penasaran pasti mengusik ketika lampu-lampu di gedung bioskop mulai dimatikan dan layar putih mulai disorot rentetan gambar. Betulkah dinosaurus bisa hidup kembali? Begitu rasa penasaran itu muncul, sekaligus ingin cepat-cepat mengetahui bagaimana dinosaurus itu dilahirkan.

Setelah sekian menit berlalu, dan dinosaurus sudah besar-besar, penonton diajak melihat bagaimana ahli-ahli rekayasa genetika ‘menciptakan’ dinosaurus itu. Sepenggal ceritanya, ditemukan suatu fosil nyamuk di batu-batuan. Nyamuk itu sempat menggigit dinosaurus. sehingga; dalam darahnya mengandung materi genetika (DNA) milik dinosaurus. Lalu DNA (asam deoksiribo-nukleat) dinosaurus itu diisolasi dan diperbanyak dengan alat PCR, yang tahun ini ternyata penemunya diberi hadiah Nobel bidang kimia.

Cerita mumperbanyak DNA dinosaurus dalam film itu ternyata memang diilhami oleh metode yang dikembangkan Kary Mullis, si penemu metode PCR (polymerase chain reaction).

Kary B. Mullis (50) ini direktur perusahaan Xytronyx Inc, San Diego, AS yang bersama dengan Michael Smith (61) memenangkan Hadiah Nobel Bidang Kimia 1993 (Kompas, 14 Oktober 1993). Michael Smith yang lahir di Inggris dan kini bermukim di Kanada (Direktur Laboratorium Bioteknologi, dosen di Jurusan Biokimia, Universitas British Columbia, Vancouver), menemukan metode yang disebut site directed mutagenesis.

Metode PCR
Metode PCR yang dikembangkan oleh Kary Mullis tersebut kini digunakan di berbagai bidang, seperti kedokteran, kriminologi dan sebagainya. Metode perbanyakan untai DNA secara enzimatik ini sangat cepat. Kita hanya memerlukan sekian menit dari sedikit untai DNA (dari darah, akar rambut dan sebagainya) untuk memperoleh ribuan untai DNA sejenis.

2b974f0b-100c-4199-a800-6416691e5a7aPrinsipnya sederhana saja. Untai ganda DNA dimasukkan pada larutan bufer lalu dipanaskan pada suhu 90 derajat Celcius. Pada suhu ini, untai ganda akan terlepas menjadi dua untai tunggal DNA. Lalu suhu diturunkan pada 60 derajat celcius dan fragmen pendek DNA (disebut primer) akan menempel pada untai DNA yang tepat (komplemen, basa A pada primer akan berinteraksi dengan basa T pada untai DNA pencetak, basa G berpasangan dengan basa C, dan sebaliknya).

Setelah primer (terdiri dari beberapa basa) itu menempel, kemudian enzim DNA polimerase akan memperpanjang rantai primer itu dengan ’mencomot’ secara tepat nukleotida (ada empat macam nukleotida, mengandung basa adenin, guanin, sitosin dan timin) yang cocok komplemen dengan basa-basa pada DNA cetakan (template) sehingga terbentuk untai DNA yang komplemen. Jadilah kini terbentuk untai ganda DNA.

Untai ganda DNA ini kemudian dipanaskan kembali pada suhu 90 derajat Celcius, supaya terbentuk dua untai DNA tunggal. Kemudian dengan cara yang sama, seperti di atas. Lama kelamaan, untai DNA jadi banyak. Setiap siklus, sekitar 35 menit. Tak mengherankan jika dengan teknologi PCR bisa dibuat copy DNA sebanyak satu milyar dalam waktu satu jam saja.

Aplikasi PCR ini sangat luas. Berbagai deteksi kelainan genetika bisa dibantu, juga deteksi bakteri penyebab TBC (Mycobacterium tuberculosis) secara cepat (Lancet, Agustus 1991). Tak pelak lagi, penemuan PCR adalah sebuah inovasi. Untai panjang nukleotida, dapat diperbanyak secara cepat. Jika kita butuh untai DNA suatu bakteri dalam jumlah banyak, cukup memperbanyak untai DNA bakteri tadi. Tidak perlu lagi membiakkan banyak bakteri.

Mutagenais
Sementara metode Site-directed mutagenesis dikembangkan oleh Michael Smith pada tahun 1984, yang dipublikasikan di majalah DNA, Vol. 3 dengan judul Oligonucleotide-directed mutagenesis: a simple method using two oligonucleotide primers and a single stranded DNA template.

Metode seperti ini bisa digunakan misalnya membuat tanaman yang tahan terhadap herbisida sulfometuron methyl. Hanya dengan mengganti satu asam amino yaitu prolin pada posisi 192 dengan asam amino serin pada enzim acetolactate synthase maka enzim ini tahan terhadap herbisida tersebut. Gen yang telah dimutasi dengan teknik ini lalu ‘diselipkan’ pada tanaman, dan tanaman akhimya tahan terhadap herbisida tersebut.

Dengan gambaran sederhana seperti di atas,begitu banyak penelitian mengenai resistensi suatu tanaman terhadap herbisida dapat diciptakan. Dengan demikian berbagai tujuan penelitian dapat diperoleh, misalnya pemahaman tentang pengikatan herbisida dengan enzim dan lain-lain.

Untuk resistensi terhadap herbisida, tentu tidak hanya satu posisi asam amino saja yang diganti. Berbagai posisi asam amino tertentu dicoba diganti. Misalnya saja pada alga hijau Chlamydomonas reinhardi, bila protein yang disebut D1 dilakukan perubahan enam posisi asam amino (valin-219 ? isoleusin, alanin-251 ? valin, fenilalamin-255 ? tirosin, glisin-256 ? aspartat, serin-264 ? alanin dan leusin-275 ?fenilalanin), akan menyebabkan resisten terhadap herbisida kelompok triazin.

Aplikasi metode Mullis bisa pula diterapkan untuk menghasilkan enzim glukosa isomerase (mengubah glukosa menjadi fruktosa pada industry High Fructose Syrup) yang lebih stabil terhadap suhu. Proses produksi sirop fruktosa dilakukan pada suhu optimal yaitu 60-65° Celsius, yang dianggap sudah ’tinggi’ bagi reaksi enzimatik dan pada konsentrasi glukosa yang ’tinggi’, yaitu sekitar 540 g/l. Akibat dipaparkan pada suhu itu dan konsentrasi glukosa yang ’tinggi’, aktivitas enzim menurun, sehingga membatasi waktu operasi reaktor. Aktivitas enzim itu menurun akibat terjadinya proses glikasi (pengikatan glukosa non enzimatik) pada asam amino lisin. Apabia asam amino lisin yang terletak di posisi 253 diganti dengan asam amino arginin, ternyata half-life enzim glukosa isomerase lebih lama tiga kali di bandingkan semula. Jadi enzim lebih stabil terhadap suhu (Biotechnology, Agustus 1991).

Lalu apakah ada keterkaitan antara Michael Smith dan Kary L Mullis sehingga keduanya bareng mendapat hadiah Nobel kimia? Kedua metode itu memerlukan fragmen DNA yang disebut primer. Dan yang menarik metode PCR itu bisa mempercepat proses pengerjaan mutasi gen. Gabungan kedua metode itu disebut recombinant circle PCR (RCPCR).

Markus G. Subiyakto, pemerhati bioteknologi, dosen biokimia Jurusan Kimia FMIPA UI

Sumber: KOMPAS, SELASA, 19 OKTOBER 1993

Share

Leave a Reply

Your email address will not be published.

*

code

%d blogger menyukai ini: