Mendesain E.coli Beraroma Pisang

Gambar ini diambil dari tautan ini : http://biobuilder.wpengine.com/wp-content/uploads/2013/11/MiE_00012.pdf

Kali ini, saya ingin sedikit menjelaskan tentang salah satu contoh rekayasa dasar dalam Biologi Sintetik/ Synthetic Biology yang belakangan mulai populer sebagai satu cabang ilmu interdisipliner. Artikel ini saya tulis sebagai terjemahan dari proyek kompetisi iGEM tim MIT Amerika tahun 2006 yang berjudul  “Eau That Smell : Lab”.

Tim iGEM MIT 2006 mendesain bakteri E.coli yang menghasilkan aroma seperti pisang ketika populasi bakteri tersebut ada pada fase stasioner. Ini dilakukan dengan cara memasukkan sebuah perangkat “device” yang mengandung Ribosome Binding Site “RBS”, sebuah Open Reading Frame “ORF” yang menyandikan gen untuk enzim ATF1, dan sekuens “terminator”. Enzim ATF1 akan mengkonversi isoamil alkohol menjadi isoamil asetat, molekul yang menimbulkan aroma menyerupai aroma pisang.

Pada percobaan tersebut ada 4 jenis bakteri E.coli yang akan digunakan, 1) kontrol (yang tidak direkayasa), 2) E.coli yang menghasilkan aroma pisang saat fase stasioner 3) dan 4) E.coli yang menghasilkan aroma pisang saat fase logaritmik dengan dua program genetik yang berbeda. Isoamil alkohol (3-metil-1-butanol) dapat ditambahkan ke dalam media perumbuhan bakteri dan dengan mudah dapat masuk ke dalam sel (konsentrasi 5 mM). Proses perubahan isoamil alkohol menjadi isoamil asetat dilakukan oleh enzim ATF1 yang disandikan pada gen khamir Saccaromyces cerevisiae. Utas gen penyandi enzim tersebut diletakkan di antara RBS bakteri dan terminator transkripsi untuk membuat mesin penghasil aroma pisang “banana-odor generator (BBa_J45199)”.Untuk mengatur produksi aroma pisang, digunakan promotor yang aktif pada selama siklus pertumbuhan bakteri. Promotor ini dibuat berbeda terhadap afinitas dengan faktor sigma yang akan berasosiasi dengan inti RNA polimerase. Berikut beberapa desain perangkat genetik yang digunakan :

  1. Bakteri yang diinginkan menghasilkan aroma pisang pada fase stasioner, digunakan promotor pOsmY yang akan berikatan dengan faktor sigma 38 dan gen GFP (protein fluoresen). BBa_J45250
  2. Bakteri yang diinginkan menghasilkan aroma pisang pada fase logaritmik, digunakan promotor pTetR yang akan berikatan dengan faktor sigma 70 dan gen GFP (protein fluoresen) BBa_J45200
  3. Bakteri yang diinginkan menghasilkan aroma pisang pada fase logaritmik, dua past diatas digabungkan, ditambah inverter, dan gen GFP (protein fluoresen) BBa_J45990

Untuk mendeteksi aroma pisang yang dihasilkan, dimutasikan gen tnaA yang menyandikan produksi indole penyebab aroma tengik “putrid” pada bakteri E.coli umumnya (BBa_J45999). Kombinasi dari teknik-teknik tersebut digunakan untuk mengkarakterisasi pertumbuhan dan perilaku dari masing-masing perangkat  biologi yang dibuat. Untuk menguji perangkat biologi buatan pada pertumbuhan seluler, tim ini mengukur turbidimetri kultur.  Selain itu, digunakan kromatografi gas dan uji bau secara manual terhadap aroma pisang yang dihasilkan.

Tim ini berhasil membuat E.coli yang menghasilkan aroma mirip pisang, namun tidak sama persis. Menutur saya itu sangat wajar. Mengapa ? Mungkin masih banyak hal lain yang menyebabkan hal tersebut, Metabolisme sel, meskipun hanya sel bakteri terlalu kompleks untuk disederhanakan. Bagaimana ? Tertarik untuk mencoba ? Jangan banyangkan proyek/penelitian hanya model seperti ini. Ini saya tuliskan karena penelitian ini termasuk model yang paling sederhana untuk masuk dan memahami lebih banyak tentang Biologi Sintetik.

Oh ya, mungkin masih ada yang bingung bagaimana mendapatkan sekuen gen tersebut ? Semua sekuen gen tersebut bisa diidolasi langsung dari khamir tapi yang lebih mudah ya pesan saja (DNA sintetik) ke perusahaan jasa sintesis gen. Bagaimana cara menggabungkannya ? Digabungkan dengan perlakuan enzim restriksi dan ligasi sehingga jadi satu kesatuan, kemudian dimasukkan ke plasmid dan plasmid dimasukkan ke sel. Jika masih belum jelas, lain waktu saya bahas lebih detil ya.

4 comments

  1. Rifqi Fathul Azhar Reply

    Assalamu’alaikum ka Fadhil, perkenalkan saya Rifqi, *mantan* human practice iGEM ITB 2015. Walaupun berlatar belakang Teknik Penerbangan, concern saya ke life sciences dapat dibilang tinggi, karena bagi saya life sciences is simply amazing! Kebetulan kepikiran tentang bagaimana caranya agar universitas lain dapat ikut kompetisi ini agar nama Indonesia semakin terkenal di kancah internasional.

    Namun sayang sungguh sayang, saya tidak melihat IPB berpartisipasi lagi pada kompetisi iGEM tahun tahun ini. Bolehkah saya menanyakan kendala apa yang dihadapi oleh IPB, dan mungkin dialami oleh kampus-kampus lain?

    Terimakasih sebelumnya ka,
    Wassalamu’alaikum

    • fadhil Reply

      Wa’alaykumussalam Mas Rifqi. Salam kenal juga. Saya senang makin banyak tim Indonesia yang ikut serta di iGEM setelah tim IPB. Setahu saya, setelah kami ikut dulu, kami masih berusaha mengusahakan agar tahun berikutnya IPB masih mengirimkan delegasi, tapi yang jadi tantangan di IPB adalah isu soal iGEM masih belum dapat perhatian di fakultas/jurusan lain, misalnya pertanian, perikanan dll. Kemarin waktu pertama kali ikut, hanya dari tim Biologi dan ilmu komputer saja.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *