Pages

Merancang Protein Untuk Gen Sintetik Aktifkan Sel Escherichia coli

Jurnal KeSimpulan.com – Gen sintetik untuk menganti sekuens DNA yang hilang agar sel tetap hidup. Para penelitian mengganti protein pengkode untuk menyelamatkan sel.

Satu langkah lain untuk biologi sintetis yaitu gen yang dibangun di laboratorium dan tidak ditemukan di alam digunakan oleh para peneliti untuk "menyelamatkan" sel-sel bakteri dari kematian dengan mengganti gen yang sebelumnya terhapus.

Biologi sintetis menjadi top headline pada bulan Mei 2010 ketika sebuah tim di J. Craig Venter Institute menggunakan komputer untuk membangun seluruh sekuens genome bakteri sel sintetik. Lalu genome sintetik dimasukkan ke dalam sel dimana genome asli telah dihapus sebagai sel "boot up" yang kemudian menjadi sel bakteri sintesis untuk keturunannya. Prestasi ini membawa babak baru di dunia genome, meskipun buatan manusia ini hampir seluruhnya merupakan replikasi dari alam.

Sekarang, sebuah tim melapor 4 Januari ke PLoS One bahwa sekuens DNA sintetik yang dirancang di laboratorium dan tidak ditemukan di alam dimasukkan ke dalam sel sebagai gen penganti yang sebelumnya terhapu. Lebih ekstrim lagi bahwa gen ini terkait untuk bertahan hidup. Injeksi gen sintetik ini merupakan langkah "penyelamatan".

Michael Hecht, biolog sintetik dari Princeton University sengaja mengkode regulasi asam amino yang dapat melihat lipatan relatif kasar dari struktur protein tiga dimensi yang berbeda dari protein alami. Dalam tiga dekade terakhir para ilmuwan telah menyempurnakan metode untuk merancang protein baru dari awal secara total dan bahkan dapat mengkatalisis reaksi.

"Karena protein pada dasarnya mesin molekuler yang bekerja di dalam sel, maka pertanyaan logis berikutnya: Bisakah Anda merancang dari awal untuk bekerja di dalam sel?" kata Hecht.

Hecht mengolah 27 strain Escherichia coli dimana masing-masing tidak memiliki gen mengingat media miskin hara di mana mereka berkembang yang membuatnya tidak dapat bertahan hidup. Para peneliti kemudian menggiring sel-sel lebih dari satu juta sekuens untuk DNA sintetik.

"Jika kita memberi mereka kesempatan untuk mengambil salah satu gen rekayasa dan jika gen yang memungkinkan mereka untuk bertahan di bawah kondisi selektif, maka sel akan membentuk koloni di antara semua tetangganya yang telah mati," kata Hecht.

Benar saja, setelah beberapa hari inkubasi, empat eksperimen strain terpisah membentuk koloni, sedangkan semua sel pada kelompok kontrol mati. Untuk meyakinkan bahwa sel-sel yang masih hidup karena melaksanakan "skenario penyelamatan" (karena sel telah memasukkan ke sebuah gen novel) dan kelangsungan hidup tersebut bukan hasil dari mutasi adaptif kromosom asli, para peneliti memurnikan DNA dari koloni baru dan memasukkan ke sel-sel baru yang juga gen aslinya telah dihapus.

"Kami menginjeksi silang berulang-ulang untuk memastikan bahwa phenotype hidup ditransfer dengan genotype yang merupakan bagian dari DNA kita. Anda harus memastikan dengan melakukan banyak kontrol," kata Hecht.

Bagaimana ini terjadi? Masih belum jelas, kata Hecht. Sedangkan protein baru telah menggantikan aktivitas katalitik yang hilang, juga menopang sel melalui mekanisme yang sama sekali terpisah. Namun semua belum jelas. Hecht mengatakan bahwa eksperimen bertujuan untuk elusidasi mekanisme.

Benjamin Davis, kimiawan organik dari University of Oxford di Inggris yang tidak terlibat dalam eksperimen, mengatakan bahwa Hecht dan timnya melakukan "eksperimen sangat bersih."

"Ada banyak pertanyaan yang belum terjawab tentang hal ini tetapi mereka membantu menjawab dengan pertanyaan yang tak terjawab.." kata Davis yang juga menjalankan eksperimen protein sintetik di laboratorium miliknya.

"Meskipun proses tertentu telah berevolusi di alam, belum tentu proses dapat berjalan, ada begitu banyak kemungkinan. Belum semua alam disurvei," kata Davis.

DNA dan sekuens asam amino yang muncul di alam hanya "sebagian kecil menempati ruang teoritis untuk gen dan protein."

"Evolusi tidak berjalan dalam cara yang seperti kita coba untuk memetakan semua. Ini tidak mungkin. Oleh karena itu, jika protein baru rancangan Hecht tidak menggantikan aktivitas katalitik secara tepat, mungkin sel-sel ini memiliki kemungkinan cara yang berbeda. Dan penelitian mencari kemungkinan persis seperti eksperimen yang harus kita lakukan dalam biologi sintetis," kata Davis.

"Jika Anda memgibaratkan sebuah toolbox yang menopang kehidupan, kita telah menggantikan beberapa perkakas. Pertanyaan pada genome buatan adalah: Bisakah Anda bertahan hidup dengan toolbox yang sama sekali baru. Dan kita mendekati titik," kata Hecht.
De Novo Designed Proteins from a Library of Artificial Sequences Function in Escherichia Coli and Enable Cell Growth

Penulis :

1
Michael A. Fisher1
Kara L. McKinley2
Luke H. Bradley3
Sara R. Viola4
Michael H. Hecht5

Afiliasi :
  1. Energy Biosciences Institute, University of California, Berkeley, California, United States of America
  2. Department of Biology, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, United States of America
  3. Departments of Anatomy and Neurobiology, Molecular and Cellular Biochemistry, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, United States of America
  4. Columbia University Medical Center, New York, New York, United States of America
  5. Departments of Chemistry and Molecular Biology, Princeton University, Princeton, New Jersey, United States of America
DOI:10.1371/journal.pone.0015364
Penerbit:PLoS One
Edisi/Tanggal:PLoS ONE 6(1): e15364, January 4, 2011
Download:Full Text (PDF) + Support Info (Tx / F1 / F2 / F3 / F4 / F5 / F6 / F7 / F8)
Artikel Terkait :

http://jurnal.kesimpulan.com/2010/10/membangun-sel-bakteri-dari-genome-kimia.html

Michael Hecht http://www.princeton.edu/~hecht/
Benjamin Davis http://research.chem.ox.ac.uk/ben-davis.aspx

Credit : Michael A. Fisher et.al (De Novo Designed Proteins from a Library of Artificial Sequences Function in Escherichia Coli and Enable Cell Growth; PLoS One; DOI:10.1371/journal.pone.0015364.g005

Artikel Lainnya:

No comments:

Post a Comment