PEMANFAATAN DNA DALAM BIOTEKNOLOGI

Asam Deoksiribonukleat atau disingkat DNA merupakan persenyawaan kimia yang palin penting pada makhluk hidup, yang membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari makhluk hidup dalam keseluruhannya sari satu generasi ke geenerasi berikutnya (Suryo, 2013; 57). DNA sangat menarik perhatian para biologiwan modern dalam abad ini, seperti halnya ahli kimia serta fisika tertarik pada atom. Oleh karena DNA sangat erat hubungannya dengan hampir semua aktivitas biologi, maka banayk sekali penyelidikan telah dilakukan, bahkan kini masih terus berjalan untuk mengetahui lebih banyak lagi tentang DNA. DNA menempati tempat utama dalam sitologi, genetika, biologi molekuler, biokimia, dan bioteknologi.

Bioteknologi adalahh aplikasi organisme atau bagian tubuh organisme ke dalam teknologi untuk menghasilkan sesuatu yang bermanfaat. Bioteknologi memiliki sejarah panjang yang mencakup praktik-praktik terdahulu seperti pembiakan selektif hewan ternak dan penggunaan mikroorganisme untuk membuat minuman anggur dan keju. Kini bioteknologi juga mencakup rekaya genetika (genetic engineering), manipulasi langsung gen demi tujuan praktis. Rekayasa genetik telah melancarkan sebuah sebuah revolusi dalam bioteknologi, sehingga sangat mengembangkan lingkup potensi aplikasi bioteknologi. DNA kini dimanfaatkan dalam bioteknologi dengan  berbagaai cara yang tidak terpikirkan satu dasawarsa lalu, memengaruhi semua bidang mulai dari pertanian, pertenakan, penelitian medis, bahkan hukum pidana (Campbell, 2008; 429).

Memanipulasi sifat genetic ini dilakukan dengan menambah atau mengurangi DNA dari sumber yang berbeda dikenal sebagai rekombinani DNA. DNA rekombinan (recombinant DNA) merupakan molekul DNA yang terebntuk ketika segmen DNA dari dua sumber yang berbeda digabungkan in-vitro (dalam tabung reaksi). Ini membuka jalan bagi perkembangan teknik-teknik yang canggih untuk menganalisis gen dan ekspresi gen. Bagaimana ilmuwan menyiapakan DNA rekombinan dan menggunakan teknologi DNA untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan fundamental biologi (Campbell, 2008; 429)

Perkembangan teknologi DNA rekombinan memainkan peranan penting dalam lahirnya bioinformatika. Teknologi DNA rekombinan memunculkan suatu pengetahuan baru dalam rekayasa genetika. Perkembangan bioteknologi dari bioteknologi tradisional ke bioteknologi modern salah satunya ditandainya dengan kemampuan manusia dalam melakukan analisis DNA organisme, sekuensing DNA dan manipulasi DNA.  Bioinformatika ialah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasi untuk mengelola dan menganalisis informasi hayati. Bidang ini mencakup penerapan metode metode matematika-statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologi, terutama yang terkait dengan penggunaan sekuens DNA dan asam amino. Contoh topik utama bidang ini meliputi pangkalan data untuk mengelola informasi hayati, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan struktur protein atau pun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen.

Molekul DNA yang ditemukan di alam sangatlah panjang, dan seutas molekul biasanya mengandung banayk gen. Untuk bekerja langsung dengan gen gen spesifik, para ilmuwan mengembangkan berbagai metode untuk menyiapkan segmen-segmen DNA yang terdefinisi dengan baik dalam banyak salinan identik, proses yang disebut pengklonan DNA. Salah satu pendekatan yang banyak diterapkan menggunakan bakteri, paling sering Escherichia coli. E. coli merupakan molekul DNA besar yang melingkar. Selain itu E. coli dan banyak bakteri lain memiliki plasmid, molekul DNA kecil melingkar yang bereplikasi secara terpisah dari kromosom bakteri. Pengklonan gen dan rekayasa genetik mengandalkan penggunaan enzim-enzim yang memotong molekul DNA pada lokasi yang spesifik dalam jumlah terbatas. Enzim-enzim ini disebut endonuklease restriksi, atau enzim restriksi (restriction enzyme). Enzim restriksi akan memotong molekul DNA lebih dari sekali , menghasil sejumlah fragmen restriksi (restriction fragment). Fragment apapun dengan ujung lengket yang komplementer dapat berpasangan basa yang dipotong dengan enzim yang sama. Jika fragmen itu berasal dari DNA yang berebda, produknya adalah DNA rekombinan. Sambungan ini hanya sementara, namun dapat dibuat permanen dengan DNA ligase.

Kegunaan bioinformatika mempengaruhi kehidupan kita dalam berbagai bidang:

A.    Aplikasi Medis

Penggunaanya yakni untuk mengidentifikasi gen-gen manusia dengan mutasi yang berepran dalam penyakit genetik.

1.        Diagnosis penyakit, menggunakan PCR dengan primer yang menyasar gen-gen yang berkaitan dengan penyakit-penyakit tersebut

2.        Terapi Gen manusia, mengintroduksi gen ke dalam pengidap penyakit demi tujuan terapetik-menyimpan potensi yanng besar untuk menangani kelainan-kelainan yang disebabkan oleh suatu gen cacat.

3.        Produk-produk farmasi : produksi hormon insulin manusia dan hormon pertumbuhan, pembuatan obat, produksi protein, membuat vaksin.

B.     Pembersihan Lingkungan

Sebagai contoh, banyak bakteri dapat mengekstraksi logam berat, seperti tembaga, timbel, dan nikel, dari lingkungan dan menggabungkan logam-logam itu menjadi senyawa seperti tembaga sulfat atau timbel sulpat, yang mudah dikumpulkan.

C.    Aplikasi Pertanian dan Peternakan

Penggunaannya dalam tanaman dan hewan transgenik dengan mengintroduksi gen dari hewan atau tumbuhan bergenotip tertentu ke dalam genom dari individu lain, sering kali dari spesies berbeda atau gen asing (transgen) dan mampu mengekspresikan gen asing.

Referensi

Campbell, Neil A. Biologi Edisi Ke-delapan. Jakarta: Erlangga. 2008

Suryo. Genetika Cetakan Ke-13. Yogyakarta: UGM Press. 2013

Fatchiyah. Bioinformatika. http://fatchiyah.lecture.ub.ac.id/teaching-responsibility/bioinformatics/whats-bioinformatics/. 2016. Diakses pada tangggal 30 Maret 2016, pukul 22.00 WIB.