Friday, March 25, 2016

Bakteri Sintetik JCVI-syn3.0 Memuat Sekuen Genom Minimalis

Penelitian ~ Sebuah merek baru spesies bakteri buatan bernama JCVI-syn3.0 dibangun dari genom minimal. Hanya 473 gen yang diperlukan menjaga organisme tetap hidup.

Sebuah mikroba buatan minimalis mengandung materi genetik minimal dapat hidup bebas dari blueprint genom kurang dari 500 gen termasuk 149 gen dengan fungsi biologis tidak tepat diketahui.

Sementara bakteri Escherichia coli memiliki 5000 gen, manusia memiliki lebih dari 22000 gen dan tanaman bunga Jepang yaitu Paris japonica memiliki 50 kali manusia sebagai pemegang rekor terberat panjang genom, benar-benar makhluk sintetis minimalis.

Kehidupam minimalis meningkatkan taruhan dalam perlombaan untuk menciptakan dan memanipulasi menggunakan sel sintetis. Bakteri baru berisi versi minimalis asli Mycoplasma mycoides yang dikenal sebagai genom terkecil yaitu 901 gen.

Temuan adalah tengara pemahaman biologi untuk menerangi misteri evolusi kehidupan di lautan purba lebih dari 3 miliar tahun lalu, memberi dasar generasi baru antibiotik, bahan bakar baru dan obat-obatan baru dan klimaks teori dan eksperimen.


Para ilmuwan melaporkan penciptaan sel buatan menggunakan metode gen-editing CRISPR yang memberikan cara-cara alternatif untuk bermain-main dengan blok bangunan kehidupan dalam mewujudkan salah satu mimpi dan janji-janji biologi sintetik.

Pengusaha genomika Craig Venter menciptakan sel sintetis yang mengandung genom terkecil sebagai organisme independen memanfaatkan 473 gen sebagai tonggak upaya 20 tahun memadatkan materi terpenting untuk merancang kehidupan dari awal.

Venter yang telah mendirikan sebuah perusahaan bioteknologi fokus berusaha memanfaatkan sel sintetis untuk membuat berbagai produk industri seperti bahan obat, bahan bakar, pertanian dan produk lainnya membangunkan sel dari desain paling awal.

Berbeda dengan sel sintetis pertama kali dibuat tahun 2010 yaitu JCVI-syn1.0 ketika Venter di J. Craig Venter Institute di La Jolla, California, menyalin genom bakteri yang ada dan ditanam ke sel lain, sel JCVI-syn3.0 tidak ada di alam dan benar-benar spesies buatan.

"Ketika orang mulai berpikir aplikasi industri, de novo desain menggunakan repertoar jalur genetik di planet ini membuka jumlah tak terbatas jalur baru bahkan tidak pernah menjadi bagian dari imajinasi orang sebelumnya," kata Venter.

Kembali pada tahun 1995 ketika tim Venter sekuensing genom spesies Mycoplasma genitalium yaitu mikroba penyakit menular seksual yang dikenal memiliki genom terkecil dari semua organisme hidup berisi peta 470 gen.


Dengan menonaktifkan gen satu per satu untuk melihat apakah bakteri masih berfungsi, Venter mendaftar 375 gen yang tampaknya penting. Salah satu cara menguji hipotesis adalah membuat suatu organisme hanya berisi kombinasi gen.

Venter membangun genom dari awal dengan menggabungkan segmen DNA bersama-sama menggunakan sintesis kimia. Pada tahun 2008 mereka mendesain yang pada dasarnya salinan M. genitalium termasuk puluhan watermarks DNA non-fungsional.

Tapi pertumbuhan lamban sel M. genitalium mendorong mereka beralih ke M. mycoides yang lebih produktif. Kali ini tidak hanya disintesis genom dan watermark, tapi juga menanam ke dalam bakteri lain yang telah dikosongkan dari genom sendiri bernama sel JCVI-syn1.0.

Pada tahun 2010 sel JCVI-syn1.0 dianggap sebagai fajar kehidupan sintetis. Tapi genom organisme dibangun dengan menyalin desain organisme yang sudah ada, bukan merancang desain yang benar-benar baru dan genom membengkak lebih dari 1 juta DNA.

Dalam upaya untuk menyelesaikan tujuan mendesain genom minimal, tim Venter menghapus 471 gen M. mycoides. Gen yang bertanggung jawab untuk produksi nutrisi yang bisa disediakan secara eksternal dihapus. Tapi upaya tidak menghasilkan organisme layak.



Upaya terbaru mengembangkan siklus rancang bangun 8 segmen DNA dan campuran yang cocok untuk melihat kombinasi yang dihasilkan menjadi sel-sel layak. Setiap siklus informasi dimasukkan ke dalam desain berikutnya dan seterusnya.

Proses difokuskan pada urutan DNA yang tidak mengkode protein tapi masih diperlukan karena mengarahkan ekspresi gen penting serta pasangan gen yang melakukan tugas sama penting. Gen dihapus satu per satu dan jika tampaknya keliru harus dibuang.

Akhirnya tim mengetuk desain 473 gen menjadi JCVI-syn3.0 yang memiliki waktu penggandaan 3 jam dibandingkan dengan 1 jam pada M. mycoides dan 18 jam pada M. genitalium. Semua nutrisi dipasok melalui media pertumbuhan.

Jurnal : Clyde A. Hutchison III et al. Design and synthesis of a minimal bacterial genome, Science, 25 Mar 2016, DOI:10.1126/science.aad6253
Tinuku
Bagikan :

No comments:

Post a Comment